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內蒙古醫科大學新華校區教學實驗綜合樓電能管理系統的研究與應用
更新時間：2024-03-13點擊次數：1511次
內蒙古醫科大學新華校區教學實驗綜合樓電能管理系統的研究與應用
任運業
安科瑞電氣股份有限公司，上海 嘉定 201801
摘要：介紹內蒙古醫科大學新華校區教學實驗綜合樓項目，采用智能電力儀表、采集配電現場的各種電參量。系統采用現場就地組網的方式，組網后通過現場總線通訊并遠傳至后臺，通過Acrel-3000型電能管理系統實現配電室配電回路用電的實時監控和管理。
關鍵詞：內蒙古醫科大學;高校用電監控;智能電力儀表;Acrel-3000;電能管理系統;
0概述
內蒙古醫科大學新華校區教學實驗綜合樓位于內蒙古呼和浩特市回民區新華大街5號，為響應節能減排政策，實現自身成本降低，故對低壓配電系統進行集中監測以方便管理。
現需對配電室內低壓進出線回路上已安裝的電能表進行遠傳組網，最終在值班室處對低壓多功能電力儀表統一進行監控。
配電室合計共有182個進出線配電回路，各配電回路上均已安裝了我司的AMC系列多功能電力儀表；后臺主機計劃安放在值班室內，值班室距離配電室大約100米。
1需求分析
為保證內蒙古醫科大學新華校區教學實驗綜合樓用電負荷的統計與分析及對危險源實時監控。需要對項目現場的一間低壓配電室中低壓進出線回路進行電壓、電流、功率等參數進行實時在線監控。一旦監控點被監視參數異常，能夠及時檢測報警，有關人員采取必要的措施，避免安全事故的發生。自動抄表功能節省了人力物力，功率趨勢曲線功能能夠直觀的顯示各回路的工作狀態與時間，方便用戶找出非正常用電回路并且及時進行整改，建立電能多級計量體系提供用能分析依據。
數據采集
自動采集現場所有電量儀表的模擬量數據，自動采集現場開關狀態以及故障狀態等開關量數據。
支持實時采集、自動周期采集（定時采集）可配置周期（1分鐘～24小時）。
支持數據傳輸正確性檢驗，異常數據自動處理。
支持多線程處理機制，提高數據采集效率，能同時對多個設備進行數據采集。
數據實時顯示采用配電柜一次圖直觀顯示模式，各回路開關斷合以及故障狀態直觀可見。
數據分析與處理
數據的綜合統計、分析需要實現以下功能：
各設備用電數據小時、日、月、年等時間段內的統計、計算。
統計各出線回路及整體的用電量（有功、無功）。
數據查詢與展示
能方便實現客戶端查詢和各級管理人員的查詢，查詢界面能適應各級管理人員的要求能夠支持靈活的條件組合查詢和對比分析，各類統計分析的數據可靈活采用報表等多種圖表方式直觀的展示功能。
數據展示功能按照不同用戶的不同的權限，分為操作層、管理層用能展示。
權限管理
對不同用戶賦予不同角色的權限，能授權到功能子菜單、具體檔案記錄、數據記錄等。
系統具備合理完善的用戶安全控制機制，能使應用環境中的信息資源得到有效地保護，防止信息的丟失、失竊和破壞。
故障報警
故障判斷與報警具有故障自動判斷并采用聲光方式報警功能。報警類型包括電壓、電流超限，現場儀表與監控系統通訊故障等。報警時間自動記入系統數據庫，方便用戶查詢，工作人員可隨時掌握配電室實時運行狀態，發現變配電運行故障并作出相應處理，提高變配電的管理效率，提升電力系統安全性、可靠性。
2 系統方案
安科瑞Acrel-3000電能管理系統根據內蒙古醫科大學新華校區教學實驗綜合樓低壓配電室現場實際情況，現場低壓配電室共計182只AMC72L-E4多功能儀表，總共分為11根總線直接接至監控室操作臺內的通訊管理機上，保障了配電所電能管理系統傳輸的穩定性與實時性。
1）站控管理層
站控管理層針對電力監控系統的管理人員，是人機交互的直接窗口。在內蒙古醫科大學新華校區教學實驗綜合樓低壓配電室工程中主要指置于值班室內的監控主機。
2）網絡通訊層
通訊層主要是由值班室內的ANet系列通訊管理機以及以太網設備及總線網絡組成。通訊管理機主要功能是監測現場智能儀表；以太網設備及總線網絡的主要功能是實現站控管理層于現場設備之間的數據交互，使配電系統管理集中化、信息化、智能化，極大提高了配電系統的安全性、可靠性和穩定性，真正達到了無人值守的目的。
3）現場設備層
現場設備層是數據采集終端，主要由0.4KV低壓配電回路的多功能電力儀表組成，智能設備通過屏蔽雙絞線RS485接口，采用MODBUS通訊協議總線連接接入站控管理層進行組網。
系統結構圖
智能儀表現場連接示意
現場儀表以手拉手方式通過屏蔽雙絞線(RVSP2*1.0)進行通訊連接至對應配電室數據采集箱內的串口服務器上，每根總線連接智能儀表數量在20只左右。具體連接示意圖如下所示：
3 系統功能
變電所實時監控系統圖為主監控畫面，主要實時監測變電所所有回路的運行狀態，紅色代表合閘，綠色代表分閘。在系統圖中可以直觀的看到每路進線和出線的運行參數和狀態，可以看到低壓柜的所有常規電力參數，如：三相電壓、電流、有功功率、無功功率、功率因數、頻率、有功電度等。如下圖所：
低壓一次系統圖
遙測報警功能，主要完成對低壓各回路的運行狀態和負載進行監控，對負載越限彈出報警界面指示具體的報警位置并聲音報警，提醒值班人員及時處理。負載越限值在相應權限下可自由設置。
事件告警記錄功能，主要完成對查詢時間段內出現的報警信息事件記錄以及發生時間，為值班人員提供依據并且分析事故發生的原因。
參數抄表功能，主要對低壓各出線回路的電參數進線查詢。支持任意時刻電參數查詢，具備數據導出和報表打印等功能。該報表查詢低壓配電室內各回路的電參數，主要包括：三相電流、有功功率和有功電度。該報表各回路名稱和數據庫關聯，方便用戶修改回路名稱。
用電量報表功能，可選擇時間段進行查詢，支持任意時間段電度累計查詢，具備數據導出和報表打印等功能。為值班人員提供了精確可靠的電能報表。該報表各回路名稱和數據庫關聯，方便用戶修改回路名稱。如下圖所示，用戶可以直接打印報表，可以以EXCEL格式另存到其他位置。
系統通訊結構示意圖，主要顯示系統的組網結構，系統采用分層分布式結構，同時監測間隔層設備的通信狀態。紅色表示通訊正常，綠色表示通訊故障。下圖為變電所通訊狀態示意圖。
通訊結構示意圖
負荷趨勢曲線界面中可直觀的查看回路的負荷運行情況。查看實時和歷史趨勢曲線，點擊畫面相應按鈕或菜單項可以完成相應功能的切換；幫助用戶進線趨勢分析和故障追憶，具備曲線打印功能。為分析整個系統的運行狀況提供了直觀而方便的軟件支持。
趨勢曲線圖
用戶權限管理，對不同用戶賦予不同角色的權限，能授權到功能子菜單、具體檔案記錄、數據記錄等。下圖為權限配置界面。
用戶權限管理
4 結束語
在當今配電設施的應用中，高校建筑項目的配電安全性至關重要，本文介紹的Acrel-3000電能管理系統在內蒙古醫科大學新華校區教學實驗綜合樓的應用，可以實現對配電室供配電回路用電的實時監控，系統對采集數據的分析、處理，實時顯示配電室內各配電回路的運行狀態，對負載越限具有彈出報警對話框、聲音提示，并生成各種電能報表、分析曲線、圖形等，便于電能的遠程抄表以及分析、研究，該系統運行安全、可靠、穩定，為本項目解決用電問題提供了真實可靠的依據。
參考文獻：
[1]《電力電測數字儀表原理與應用指南》， 任致程、周中，中國電力出版社
[2]《電力監控系統在供配電設計中的應用》，高士宏，科技風
作者簡介：任運業，男， 安科瑞電氣股份有限公司，主要研究方向為智能電網供配電。
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