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安科瑞電氣股份有限公司
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系統(tǒng)解決方案
電量傳感器
電力監(jiān)控與保護(hù)
數(shù)據(jù)中心/鐵塔基站
電能管理
智能網(wǎng)關(guān)
電能質(zhì)量治理
電氣安全
新能源

淺談電力監(jiān)控系統(tǒng)在辦公樓建筑電力運(yùn)行和節(jié)能中的應(yīng)用

時(shí)間:2024/7/30閱讀:153
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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(guò)列舉工程實(shí)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(yùn)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(wèn)題。

【關(guān)鍵詞】民用建筑;電力監(jiān)控系統(tǒng);運(yùn)行和節(jié)能中的應(yīng)用

引言

隨著國(guó)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(guò)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(shí)便于及時(shí)、全面、快捷的掌握電力系統(tǒng)運(yùn)行工況,簡(jiǎn)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(chǎng)設(shè)備層、通訊轉(zhuǎn)換層、系統(tǒng)管理層。現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備層設(shè)置在于電力線路系統(tǒng)中的配電現(xiàn)場(chǎng),負(fù)責(zé)完成各種電力現(xiàn)場(chǎng)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(dòng)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(chǎng),呈分布式布局,相互獨(dú)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(chǎng)設(shè)備層的各類電力智能監(jiān)控及第三方設(shè)備通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)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(hào),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(guò)以太網(wǎng)形式進(jìn)行局域網(wǎng)組網(wǎng),實(shí)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(yùn)行實(shí)時(shí)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(bào)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(bào)表打印等。

二、電力監(jiān)控系統(tǒng)在民用建筑電力系統(tǒng)運(yùn)行和節(jié)能中的應(yīng)用

1.工程實(shí)例

某辦公樓分為主樓、東附屬樓、西附屬樓三個(gè)部分,主樓建筑面積10萬(wàn)m2,東西附屬樓各1.5萬(wàn)m2。電力系統(tǒng)分為3個(gè)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(jì)8條。主樓配電室低壓配電系統(tǒng)作為獨(dú)立部分,共有4臺(tái)SCB9-2000KVA-AF(10/0.4KV)干式變壓器,其中2臺(tái)為主樓照明動(dòng)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(tái)為空調(diào)制冷設(shè)備用,每臺(tái)變壓器及低壓配電系統(tǒng)均與制冷設(shè)備對(duì)應(yīng)。東、西附屬樓變配電室各有2臺(tái)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(dòng)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(duì)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(gè)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(kù)作為服務(wù)器的數(shù)據(jù)庫(kù)。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(guò)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(shí)現(xiàn)三個(gè)區(qū)域配電室現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)交換,方便值班人員查看電力系統(tǒng)運(yùn)行數(shù)據(jù),進(jìn)行實(shí)時(shí)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(chǎng)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(cè)試儀及相應(yīng)檢測(cè)器件,該設(shè)備不僅可以在現(xiàn)場(chǎng)顯實(shí)時(shí)顯示各種參數(shù),而且通過(guò)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(yùn)行中的應(yīng)用價(jià)值

(1)電力監(jiān)控系統(tǒng)相對(duì)以往常規(guī)人工管理方式,能及時(shí)、全面的掌握電氣運(yùn)行信息,提高電氣運(yùn)行的安全性、可靠性。比如系統(tǒng)實(shí)時(shí)和定時(shí)采集電氣設(shè)備的模擬量和開(kāi)關(guān)量;直接讀取各配電所、各條線路檢測(cè)器件采集的數(shù)據(jù),并進(jìn)行顯示、統(tǒng)計(jì)、分析、計(jì)算和存儲(chǔ)。通過(guò)系統(tǒng)自動(dòng)監(jiān)控及信息共享,可減少甚至取消子工作站運(yùn)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(bào)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(yùn)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(shí)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(guò)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(guò)數(shù)據(jù)的分析,可以對(duì)關(guān)鍵回路的電流和功率變化進(jìn)行監(jiān)控,實(shí)現(xiàn)故障的及時(shí)修正和預(yù)測(cè)、設(shè)備的運(yùn)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(jià)值

(1)通過(guò)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(duì)配電系統(tǒng)內(nèi)各用電負(fù)荷進(jìn)行電能分配、計(jì)量和監(jiān)控,減少三相電流不平衡情況,以避免電能浪費(fèi)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(shí)段電能消耗數(shù)據(jù)分析,合理的采取運(yùn)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(guò)電力參數(shù)的實(shí)時(shí)分析,能夠及時(shí)發(fā)現(xiàn)電能消耗異?,F(xiàn)象,如發(fā)生諧波問(wèn)題或功率因數(shù)過(guò)低的問(wèn)題,可以采取有效措施進(jìn)行設(shè)備改造或補(bǔ)償,以避免電能過(guò)度損耗和設(shè)備老化的問(wèn)題。

4.電力監(jiān)控系統(tǒng)在推廣應(yīng)用過(guò)程需解決和改進(jìn)的問(wèn)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(wú)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(wú)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?cái)?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(shuō)來(lái),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(duì)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(shí)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(jià)值,造成認(rèn)識(shí)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(duì)用戶變電站(一般為35kV及以下電壓等級(jí)),通過(guò)微機(jī)保護(hù)裝置、開(kāi)關(guān)柜綜合測(cè)控裝置、電氣接點(diǎn)無(wú)線測(cè)溫產(chǎn)品、電能質(zhì)量在線監(jiān)測(cè)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(dòng)化的綜合監(jiān)控系統(tǒng),實(shí)現(xiàn)了變電、配電、用電的安全運(yùn)行和全面管理。監(jiān)控范圍包括用戶變電站、開(kāi)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(dòng)化及無(wú)人值守的要求,針對(duì)35kV及以下電壓等級(jí)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(dòng)化技術(shù)、計(jì)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(cè)、控制、通信等功能于一體的開(kāi)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(jí)的城網(wǎng)、農(nóng)網(wǎng)變電站和用戶變電站,可實(shí)現(xiàn)對(duì)變電站控制和管理,滿足變電站無(wú)人或少人值守的需求,為變電站安全、穩(wěn)定、經(jīng)濟(jì)運(yùn)行提供了堅(jiān)實(shí)的保障。

2.應(yīng)用場(chǎng)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(dòng)化系統(tǒng)工程設(shè)計(jì)、施工和運(yùn)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(jì),可分為三層:站控管理層、網(wǎng)絡(luò)通信層和現(xiàn)場(chǎng)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(shí)時(shí)監(jiān)測(cè):直觀顯示配電網(wǎng)的運(yùn)行狀態(tài),實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)各回路電參數(shù)信息,動(dòng)態(tài)監(jiān)視各配電回路有關(guān)故障、告警等信號(hào)。

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(yùn)行報(bào)表:查詢各回路或設(shè)備時(shí)間的運(yùn)行參數(shù)。

4.5實(shí)時(shí)告警:具有實(shí)時(shí)告警功能,系統(tǒng)能夠?qū)ε潆娀芈愤b信變位,保護(hù)動(dòng)作、事故跳閘等事件發(fā)出告警。

4.6歷史事件查詢:對(duì)事件記錄進(jìn)行存儲(chǔ)和管理,方便用戶對(duì)系統(tǒng)事件和報(bào)警進(jìn)行歷史追溯,查詢統(tǒng)計(jì)、事故分析。

4.7電能統(tǒng)計(jì)報(bào)表:系統(tǒng)具備定時(shí)抄表匯總統(tǒng)計(jì)功能,用戶可以自由查詢自系統(tǒng)正常運(yùn)行以來(lái)任意時(shí)間段內(nèi)各配電節(jié)點(diǎn)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(jí)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(shí)時(shí)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(gè)系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。

4.10電能質(zhì)量監(jiān)測(cè):可以對(duì)整個(gè)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(cè)。

4.11遙控功能:可以對(duì)整個(gè)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(shí),自動(dòng)準(zhǔn)確地記錄故障前、后過(guò)程的各種電氣量的變化情況。

4.13事故追憶:可自動(dòng)記錄事故時(shí)刻前后一段時(shí)間的所有實(shí)時(shí)穩(wěn)態(tài)信息。

4.14Web訪問(wèn):展示頁(yè)面顯示變電站數(shù)量、變壓器數(shù)量、監(jiān)測(cè)點(diǎn)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(wèn):設(shè)備數(shù)據(jù)頁(yè)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(yǔ)

電力監(jiān)控系統(tǒng)在民用建筑中發(fā)揮越來(lái)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(kāi)支,節(jié)約時(shí)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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