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【摘要】本文中概述電力監(jiān)控系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和作用,通過列舉工程實例,詳細(xì)介紹了電力監(jiān)控系統(tǒng)在民用建筑電力系統(tǒng)運行和節(jié)能中的應(yīng)用,以及在推廣和發(fā)展方面需要改進(jìn)的問題。
【關(guān)鍵詞】民用建筑;電力監(jiān)控系統(tǒng);運行和節(jié)能中的應(yīng)用
引言
隨著國民經(jīng)濟(jì)的不斷增強(qiáng),城鎮(zhèn)建設(shè)速度不斷加快,智能建筑已經(jīng)從發(fā)達(dá)城市向普通城市發(fā)展推廣,而作為智能建筑的重要組成部分--電力監(jiān)控系統(tǒng)已成為電力系統(tǒng)管理中重要的技術(shù)手段,通過這種智能化管理,提高了電力系統(tǒng)可靠性、安全性和連續(xù)性,同時便于及時、全面、快捷的掌握電力系統(tǒng)運行工況,簡便、有效的進(jìn)行用電負(fù)荷變化、電能消耗和電能質(zhì)量分析,提高電能使用效率、節(jié)約用電成本,還能借助電力監(jiān)控系統(tǒng)準(zhǔn)確、快速地判斷故障位置和故障原因。
一、電力監(jiān)控系統(tǒng)概述
電力監(jiān)控系統(tǒng)采用分層分布式結(jié)構(gòu),具體分為三層:現(xiàn)場設(shè)備層、通訊轉(zhuǎn)換層、系統(tǒng)管理層?,F(xiàn)場設(shè)備層設(shè)置在于電力線路系統(tǒng)中的配電現(xiàn)場,負(fù)責(zé)完成各種電力現(xiàn)場數(shù)據(jù)參數(shù)及信息狀態(tài)的的采集、保護(hù)和控制,執(zhí)行監(jiān)控系統(tǒng)的各類動作指令和管理操作;通訊轉(zhuǎn)換層設(shè)置在于電力線路系統(tǒng)中的配電現(xiàn)場,呈分布式布局,相互獨立,互不影響,完成系統(tǒng)數(shù)據(jù)的通訊轉(zhuǎn)換以及與系統(tǒng)管理層的數(shù)據(jù)交換。負(fù)責(zé)將現(xiàn)場設(shè)備層的各類電力智能監(jiān)控及第三方設(shè)備通過現(xiàn)場總線形式所采集的相關(guān)信息數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為網(wǎng)絡(luò)形式的信號,并進(jìn)行組合、配網(wǎng)和轉(zhuǎn)發(fā);系統(tǒng)管理層設(shè)置在監(jiān)控中心內(nèi),管理層主機(jī)與通訊轉(zhuǎn)換層各子站間相互通訊,并通過以太網(wǎng)形式進(jìn)行局域網(wǎng)組網(wǎng),實現(xiàn)電力系統(tǒng)信息的交換與管理。
電力監(jiān)控系統(tǒng)主要功能:1系統(tǒng)運行實時監(jiān)視,進(jìn)行數(shù)據(jù)采集與處理;2電能質(zhì)量監(jiān)視與管理;3事件報警信息與記錄;4遠(yuǎn)程控制與操作;5歷史數(shù)據(jù)管理與各種報表打印等。
二、電力監(jiān)控系統(tǒng)在民用建筑電力系統(tǒng)運行和節(jié)能中的應(yīng)用
1.工程實例
某辦公樓分為主樓、東附屬樓、西附屬樓三個部分,主樓建筑面積10萬m2,東西附屬樓各1.5萬m2。電力系統(tǒng)分為3個變配電室,主樓變配電室作為總變配電室,高壓電源采用雙電源進(jìn)線中間設(shè)置母聯(lián)形式,高壓饋出線包含主樓、東西附屬樓高壓電源,共計8條。主樓配電室低壓配電系統(tǒng)作為獨立部分,共有4臺SCB9-2000KVA-AF(10/0.4KV)干式變壓器,其中2臺為主樓照明動力用,低壓配電采用兩進(jìn)線一母聯(lián)形式,低壓饋出線90多條。另外2臺為空調(diào)制冷設(shè)備用,每臺變壓器及低壓配電系統(tǒng)均與制冷設(shè)備對應(yīng)。東、西附屬樓變配電室各有2臺SCB9-800KVA-AF(10/0.4KV)干式變壓器,低壓配電系統(tǒng)均采用兩進(jìn)線一母聯(lián)形式,低壓饋出線分別為60多條和40多條,主要負(fù)荷以普通照明、動力為主。由于變配電室較為分散,距離遠(yuǎn),而且各建筑功能不同,用電負(fù)荷性質(zhì)不同,因此采用電力監(jiān)控系統(tǒng)對電力系統(tǒng)進(jìn)行監(jiān)控,三層結(jié)構(gòu)如下:
(1)系統(tǒng)管理層。將主樓變配電室作為總監(jiān)控中心,東、西附屬樓作為2個子工作站。各工作站電力監(jiān)控系統(tǒng)采用電力專用監(jiān)控軟件、Windows2003/XP中文版操作系統(tǒng)、SQLserver2005數(shù)據(jù)庫作為服務(wù)器的數(shù)據(jù)庫。與第三方通訊支持DDE方式、OPC方式、ODBC接口,支持與樓控系統(tǒng)的數(shù)據(jù)交換。
(2)通訊轉(zhuǎn)換層。主通訊網(wǎng)采用100MTCP/IP光纖以太網(wǎng),子工作站通過OPC轉(zhuǎn)發(fā)接口接入TCP/IP以太網(wǎng)與主樓監(jiān)控中心系統(tǒng)互聯(lián),實現(xiàn)三個區(qū)域配電室現(xiàn)場數(shù)據(jù)交換,方便值班人員查看電力系統(tǒng)運行數(shù)據(jù),進(jìn)行實時監(jiān)控。為提高數(shù)據(jù)交換速度以及通訊的穩(wěn)定性和可靠性,該系統(tǒng)采用IEEE802.3(TCP/IP)通訊標(biāo)準(zhǔn),星形結(jié)構(gòu),標(biāo)準(zhǔn)RS485接口,5類UTP或Fibercable網(wǎng)線傳輸,傳輸速率達(dá)到100M標(biāo)準(zhǔn)。
(3)現(xiàn)場設(shè)備層。高壓進(jìn)線、高壓母聯(lián)以及低壓進(jìn)線、低壓饋出線等均配置PM800系列電力參數(shù)測試儀及相應(yīng)檢測器件,該設(shè)備不僅可以在現(xiàn)場顯實時顯示各種參數(shù),而且通過RS485接口,采用MODBUS通訊協(xié)議傳送到系統(tǒng)管理層。
2.在民用建筑電力系統(tǒng)運行中的應(yīng)用價值
(1)電力監(jiān)控系統(tǒng)相對以往常規(guī)人工管理方式,能及時、全面的掌握電氣運行信息,提高電氣運行的安全性、可靠性。比如系統(tǒng)實時和定時采集電氣設(shè)備的模擬量和開關(guān)量;直接讀取各配電所、各條線路檢測器件采集的數(shù)據(jù),并進(jìn)行顯示、統(tǒng)計、分析、計算和存儲。通過系統(tǒng)自動監(jiān)控及信息共享,可減少甚至取消子工作站運行管理人員,節(jié)省了人工管理的成本。
(2)電力監(jiān)控系統(tǒng)具有報警及事件管理功能以及網(wǎng)絡(luò)診斷故障功能。方便監(jiān)控中心管理人員全面了解電氣運行狀況,準(zhǔn)確、快速的判斷故障位置和查明故障原因,有助電氣維修人員及時解除故障,提高電氣安全性,可靠性和持續(xù)性。
(3)系統(tǒng)可將歷史數(shù)據(jù)可以通過曲線方式和數(shù)據(jù)表格方式直觀地顯示,用戶可很方便地選擇欲查看回路的歷史數(shù)據(jù)。通過數(shù)據(jù)的分析,可以對關(guān)鍵回路的電流和功率變化進(jìn)行監(jiān)控,實現(xiàn)故障的及時修正和預(yù)測、設(shè)備的運行調(diào)配管理。
3.在民用建筑電力系統(tǒng)節(jié)能方面的應(yīng)用價值
(1)通過監(jiān)控系統(tǒng)的各用電負(fù)荷電能消耗數(shù)據(jù)和電力參數(shù)分析,可對配電系統(tǒng)內(nèi)各用電負(fù)荷進(jìn)行電能分配、計量和監(jiān)控,減少三相電流不平衡情況,以避免電能浪費的現(xiàn)象。
(2)根據(jù)電力監(jiān)控系統(tǒng)記錄的各用電負(fù)荷在峰、谷、平時段電能消耗數(shù)據(jù)分析,合理的采取運行方式和周期,減少不必要的設(shè)備添置,減少資金投入,節(jié)約電能。
(3)通過電力參數(shù)的實時分析,能夠及時發(fā)現(xiàn)電能消耗異?,F(xiàn)象,如發(fā)生諧波問題或功率因數(shù)過低的問題,可以采取有效措施進(jìn)行設(shè)備改造或補償,以避免電能過度損耗和設(shè)備老化的問題。
4.電力監(jiān)控系統(tǒng)在推廣應(yīng)用過程需解決和改進(jìn)的問題
(1)應(yīng)用產(chǎn)品及生產(chǎn)廠家較多,且標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范各不相同,無統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范,制約電力監(jiān)控系統(tǒng)推廣和發(fā)展。比如制冷機(jī)組自帶電氣控制器件無法與電力監(jiān)控系統(tǒng)進(jìn)行通訊和信息共享,在電力監(jiān)控數(shù)據(jù)采集方面存在不足。
(2)電力監(jiān)控系統(tǒng)投資規(guī)模較大,尤其要求精度高、傳輸速度快的監(jiān)控元器件投資更高,一般說來,電力監(jiān)控在變配電系統(tǒng)投資中占到30%-40%,一些業(yè)主自籌資金,在預(yù)算不足情況下,相應(yīng)減少電力監(jiān)控投資。
(3)用戶對電力監(jiān)控系統(tǒng)認(rèn)知度不高,管理人員業(yè)務(wù)能力和知識水平不高,系統(tǒng)利用率低,部分用戶僅作為擺設(shè),忽略了其應(yīng)用價值,造成認(rèn)識上的誤解,在系統(tǒng)推廣和發(fā)展上造成障礙。
三、安科瑞Acrel-2000Z電力監(jiān)控系統(tǒng)解決方案
1.概述
針對用戶變電站(一般為35kV及以下電壓等級),通過微機(jī)保護(hù)裝置、開關(guān)柜綜合測控裝置、電氣接點無線測溫產(chǎn)品、電能質(zhì)量在線監(jiān)測裝置、配電室環(huán)境監(jiān)控設(shè)備、弧光保護(hù)裝置等設(shè)備組成綜合自動化的綜合監(jiān)控系統(tǒng),實現(xiàn)了變電、配電、用電的安全運行和全面管理。監(jiān)控范圍包括用戶變電站、開閉所、變電所及配電室等。
Acrel-2000Z電力監(jiān)控系統(tǒng)是安科瑞電氣股份有限公司根據(jù)電力系統(tǒng)自動化及無人值守的要求,針對35kV及以下電壓等級研發(fā)出的一套分層分布式變電站監(jiān)控管理系統(tǒng)。該系統(tǒng)是應(yīng)用電力自動化技術(shù)、計算機(jī)技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)和信息傳輸技術(shù),集保護(hù)、監(jiān)測、控制、通信等功能于一體的開放式、網(wǎng)絡(luò)化、單元化、組態(tài)化的系統(tǒng),適用于35kV及以下電壓等級的城網(wǎng)、農(nóng)網(wǎng)變電站和用戶變電站,可實現(xiàn)對變電站控制和管理,滿足變電站無人或少人值守的需求,為變電站安全、穩(wěn)定、經(jīng)濟(jì)運行提供了堅實的保障。
2.應(yīng)用場所
適用于軌道交通,工業(yè),建筑,學(xué)校,商業(yè)綜合體等35kV及以下用戶端供配電自動化系統(tǒng)工程設(shè)計、施工和運行維護(hù)。
3.系統(tǒng)架構(gòu)
Acrel-2000Z電力監(jiān)控系統(tǒng)采用分層分布式設(shè)計,可分為三層:站控管理層、網(wǎng)絡(luò)通信層和現(xiàn)場設(shè)備層,組網(wǎng)方式可為標(biāo)準(zhǔn)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)、光纖星型網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)、光纖環(huán)網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu),根據(jù)用戶用電規(guī)模、用電設(shè)備分布和占地面積等多方面的信息綜合考慮組網(wǎng)方式。
4.系統(tǒng)功能
4.1實時監(jiān)測:直觀顯示配電網(wǎng)的運行狀態(tài),實時監(jiān)測各回路電參數(shù)信息,動態(tài)監(jiān)視各配電回路有關(guān)故障、告警等信號。
4.2電參量查詢:在配電一次圖中,可以直接查看該回路詳細(xì)電參量。
4.3曲線查詢:可以直接查看各電參量曲線。
4.4運行報表:查詢各回路或設(shè)備時間的運行參數(shù)。
4.5實時告警:具有實時告警功能,系統(tǒng)能夠?qū)ε潆娀芈愤b信變位,保護(hù)動作、事故跳閘等事件發(fā)出告警。
4.6歷史事件查詢:對事件記錄進(jìn)行存儲和管理,方便用戶對系統(tǒng)事件和報警進(jìn)行歷史追溯,查詢統(tǒng)計、事故分析。
4.7電能統(tǒng)計報表:系統(tǒng)具備定時抄表匯總統(tǒng)計功能,用戶可以自由查詢自系統(tǒng)正常運行以來任意時間段內(nèi)各配電節(jié)點的用電情況。
4.8用戶權(quán)限管理:設(shè)置了用戶權(quán)限管理功能,可以定義不同級別用戶的登錄名、密碼及操作權(quán)限。
4.9網(wǎng)絡(luò)拓?fù)鋱D:支持實時監(jiān)視并診斷各設(shè)備的通訊狀態(tài),能夠完整的顯示整個系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。
4.10電能質(zhì)量監(jiān)測:可以對整個配電系統(tǒng)范圍內(nèi)的電能質(zhì)量和電能可靠性狀況進(jìn)行持續(xù)性的監(jiān)測。
4.11遙控功能:可以對整個配電系統(tǒng)范圍內(nèi)的設(shè)備進(jìn)行遠(yuǎn)程遙控操作。
4.12故障錄波:可在系統(tǒng)發(fā)生故障時,自動準(zhǔn)確地記錄故障前、后過程的各種電氣量的變化情況。
4.13事故追憶:可自動記錄事故時刻前后一段時間的所有實時穩(wěn)態(tài)信息。
4.14Web訪問:展示頁面顯示變電站數(shù)量、變壓器數(shù)量、監(jiān)測點位數(shù)量等概況信息,設(shè)備通信狀態(tài),用電分析和事件記錄。
4.15APP訪問:設(shè)備數(shù)據(jù)頁面顯示各設(shè)備的電參量數(shù)據(jù)以及曲線。
5.系統(tǒng)硬件配置
四、結(jié)束語
電力監(jiān)控系統(tǒng)在民用建筑中發(fā)揮越來越多的作用,以其出色的電力監(jiān)控功能和節(jié)能效果得到認(rèn)可,特別是與樓宇自控系統(tǒng)的一體化管理,能夠更加節(jié)省人工管理的開支,節(jié)約時間,操作和查詢更加方便,而且具有更明顯的經(jīng)濟(jì)效益。隨著經(jīng)濟(jì)發(fā)展和科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步,電力監(jiān)控系統(tǒng)正在向更高、更深的領(lǐng)域發(fā)展和應(yīng)用。
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