嘉定司法中心電能管理系統設計方案

    摘  要：本文介紹基于PZ系列可編程智能電測表的Acrel-3000電能管理系統在嘉定司法中心的應用，實現了分散式采集和集中控制管理的智能化電能計量管理。

    0   引言

    嘉定司法中心位于嘉定新城白銀路、永盛路路口，總占地面積85畝，總建筑面積9.2萬平方米，預計工程建安投資4億元，建成后，供區法院、檢察院、公安局、政法委、610辦公室在內的政法系統單位辦公使用。該項目有1#（公安局）、2#（法院、檢察院）兩個變配電室，室內的配電柜中安裝了安科瑞332塊PZ系列可編程智能電測表。為了能夠實現電力參數實時遙測、電能計量、電能報表等功能，系統采用Acrel-3000電能管理軟件，做到集中管理、集中控制，省去了值班人員現場抄表的煩瑣，具有投資少、簡明實用、便于智能管理等優點。

    1. 系統結構

    Acrel-3000電能管理軟件是對現場生產數據進行采集與過程控制的專用軟件，最大特點是能以靈活多樣的“組態方式”而不是編程方式來進行系統集成，它提供了良好的用戶開發界面和簡捷的工程實現方法，只要將其預設置的各種軟件模塊進行簡單的“組態”，便可以非常容易地實現和完成監控層的各項功能。比如在分布式網絡應用中，所有應用（例如趨勢曲線、報警等）對遠程數據的引用方法與引用本地數據完全相同，通過“組態”的方式大大縮短了自動化工程師的系統集成時間，提高了集成效率。嘉定司法中心電能管理系統拓撲結構如圖1。

圖1 系統拓撲結構圖

    系統采用分布式結構，按功能或區域進行劃分，模塊化設計。整個系統分為三層，即現場層、中間層、主控層。

    1.1現場層

    現場層主要任務是將現場的各種配電系統的運行參數進行采集和測量，并將采集和測量的各種數據傳輸給監控系統。其中1#變配電室主要設備是：PZ80-E3/KC、PZ80-E4/KC、PZ80-AI3/KC可編程智能電測表共168塊；2#變配電室主要設備是：PZ80-E3/KC、PZ96-E4/KC、PZ96-AI3/KC、PZ72-AI3/KC可編程智能電測表共164塊。上述設備均相互獨立完成各自的功能，不依賴主控計算機運行，具備RS-485 通信接口，通過現場的RS-485總線將檢測到的各項電參數和狀態信號實時傳輸到中間層的數據處理單元—通訊服務器。

    PZ系列可編程智能電測表，該系列儀表采用交流采樣技術，能分別測量電網中的電流、電壓、功率、功率因數和電能等參數，可通過面板薄膜開關設置倍率。帶RS-485通訊接口，采用Modbus協議；也可將電量信號轉換成標準的直流模擬信號輸出；或帶開關量輸入／輸出，繼電器報警輸出等功能。

    1.2中間層

    中間層位于現場層與主控層之間，采用高性能、嵌入式通訊服務器。通訊服務器負責把現場層儀表采集的數據經過網絡通信聯接、數據交換上傳到主控層，是主控層與現場層的橋梁。

    1.3主控層

    主控層位于1#公安局變配電室旁的值班室，配置高性能、高可靠性工業級計算機、UPS不間斷電源、打印機等。Acrel-3000電能管理軟件安裝在主控計算機上，通過軟件的人機界面和各種管理功能實現對整個大樓電力系統的實時監控和報表管理。

    嘉定司法中心的值班室位于1#公安局負一層變配電室旁，配置一臺工業網絡交換機；2#變配電室現場采用13根總線，使用一臺16口的串口服務器，通過光纖連接至1#值班室內的交換機上；1#變配電室現場采用13根總線，使用一臺16口的串口服務器，連接至值班室內的交換機；再通過大樓的局域網把數據傳輸到后臺系統。

    2. 電能管理系統的主要功能

    系統依據客戶實際需求進行設計，并實現了一次主接線圖界面顯示；電參量遙測及電參量越限報警；事件記錄；系統運行異常監測；故障報警及操作記錄；報表查詢與打��；系統負荷實時、歷史曲線，用戶權限管理等主要功能。

    2.1  數據采集與處理

    數據采集是配電監控的基礎，數據采集主要由底層多功能網絡儀表采集完成，實現遠程數據的本地實時顯示。需要完成采集的信號包括：三相電壓U、三相電流I、頻率Hz、功率P、功率因數COSφ、電度Ep、遠程設備運行狀態等數據。

    數據處理主要是把按要求采集到的電參量實時準確的顯示給用戶，達到配電監控的自動化化和智能化要求，同時把采集到的數據存入數據庫供用戶查詢。

    2.2  人機交互

    系統提供簡單、易用、良好的用戶使用界面。采用全中文界面，CAD圖形顯示低壓配電系統電氣一次主接線圖，顯示配電系統設備狀態及相應實時運行參數，畫面定時輪巡切換；畫面實時動態刷新；模擬量顯示；開關量顯示；連續記錄顯示等。

    2.3  故障報警及事故追憶

    在配電系統發生運行故障時，會及時發出聲光報警提示用戶及時響應故障回路，同時自動記錄事件發生的時間地點，以被用戶查詢，追憶故障原因。

    2.4  數據庫建立與查詢

    主要完成遙測量和遙信量定時采集，并且建立數據庫，定期生成報表，以供用戶查詢打印。