摘要：本文總結了電力監(jiān)控系統(tǒng)的結構和功能。通過列舉工程實例，詳細介紹了電力監(jiān)控系統(tǒng)在民用建筑電力系統(tǒng)運行節(jié)能中的應用，以及推廣發(fā)展中需要改進的問題。

關鍵詞：民用建筑；電力監(jiān)控系統(tǒng)；運行節(jié)能應用。

引言

隨著國民經(jīng)濟的不斷增長和城市建設的加快，智能建筑已經(jīng)從發(fā)達城市向普通城市發(fā)展和推廣。電力監(jiān)控系統(tǒng)作為智能建筑的重要組成部分，已成為電力系統(tǒng)管理中重要的技術手段。通過這種智能化管理，提高了電力系統(tǒng)的可靠性、安全性和連續(xù)性，便于及時、全面、快速地掌握電力系統(tǒng)的運行條件，簡單有效地分析了電力負荷的變化、電能消耗和電能質(zhì)量，提高了電能的使用效率，節(jié)約了電力成本，借助電力監(jiān)控系統(tǒng)，可以準確快速地判斷故障位置和原因。

一、電力監(jiān)控系統(tǒng)概述

電力監(jiān)控系統(tǒng)采用分層分布式結構，分為三層：現(xiàn)場設備層、通信轉換層和系統(tǒng)管理層?，F(xiàn)場設備層設置在電力線路系統(tǒng)中的配電現(xiàn)場，負責完成各種電力現(xiàn)場數(shù)據(jù)參數(shù)和信息狀態(tài)的采集、保護和控制，實施監(jiān)控系統(tǒng)的各種動作指令和管理操作；通信轉換層設置在電力線路系統(tǒng)中的配電現(xiàn)場，分布式布局，相互獨立，相互影響，完成系統(tǒng)數(shù)據(jù)的通信轉換和與系統(tǒng)管理的數(shù)據(jù)交換。負責將現(xiàn)場設備層的各種電力智能監(jiān)控和第三方設備采集的相關信息數(shù)據(jù)轉換為網(wǎng)絡信號，組合、配電、轉發(fā)；系統(tǒng)管理設置在監(jiān)控中心，管理主機與通信轉換層子站相互通信，通過以太網(wǎng)形式進行局域網(wǎng)組網(wǎng)，實現(xiàn)電力系統(tǒng)信息的交換和管理。

電力監(jiān)控系統(tǒng)的主要功能：1系統(tǒng)運行實時監(jiān)控、數(shù)據(jù)采集和處理；2電能質(zhì)量監(jiān)控和管理；3事件報警信息和記錄；4遠程控制和操作；5歷史數(shù)據(jù)管理和各種報告打印。

二、電力監(jiān)控系統(tǒng)在民用建筑電力系統(tǒng)運行和節(jié)能中的應用

1.工程實例

辦公樓分為主樓、東附屬樓、西附屬樓三部分，主樓建筑面積10萬mm2,東西附屬樓各1.5萬mmm2。電力系統(tǒng)分為三個變配電室。主樓變配電室為總變配電室。高壓電源采用雙電源進線中間的母聯(lián)形式。高壓饋線包括主樓和東西附屬樓的高壓電源，共8個。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，低壓配電采用兩進線一母聯(lián)形式，低壓饋出線90余條。另外兩個是空調(diào)制冷設備，每個變壓器和低壓配電系統(tǒng)都與制冷設備相對應。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)均采用兩進線一母聯(lián)的形式，低壓饋線分別為60多條和40多條，主要負荷為普通照明和動力。由于配電室相對分散，距離較遠，建筑功能不同，電力負荷性質(zhì)不同，采用電力監(jiān)控系統(tǒng)監(jiān)控電力系統(tǒng)，三層結構如下：

（1）系統(tǒng)管理層。主樓改為配電室為監(jiān)控中心，東西附屬樓為兩個子工作站。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)庫作為服務器數(shù)據(jù)庫。與第三方通信支持DDE模式、OPC模式和ODBC接口，支持與建筑控制系統(tǒng)的數(shù)據(jù)交換。

（2）通信轉換層。主通信網(wǎng)絡采用100MTCP/IP光纖以太網(wǎng)，子工作站通過OPC轉發(fā)接口連接TCP/IP以太網(wǎng)與主樓監(jiān)控中心系統(tǒng)，實現(xiàn)三個區(qū)域配電室的現(xiàn)場數(shù)據(jù)交換，方便值班人員查看電力系統(tǒng)的運行數(shù)據(jù)并進行實時監(jiān)控。為了提高數(shù)據(jù)交換速度和通信的穩(wěn)定性和可靠性，系統(tǒng)采用IEEE802.3(TCP/IP)通信標準、星形結構、標準RS485接口、5類UTP或Fibercable網(wǎng)線傳輸，傳輸速率達到100M標準。

（3）現(xiàn)場設備層。高壓進線、高壓母線、低壓進線、低壓饋線均配備PM800系列電力參數(shù)測試儀及相應的測試設備。該設備不僅可以在現(xiàn)場實時顯示各種參數(shù)，還可以通過RS485接口通過MODBUS通信協(xié)議傳輸?shù)较到y(tǒng)管理層。

2.民用建筑電力系統(tǒng)運行中的應用價值

（1）與以往常規(guī)的人工管理方法相比，電力監(jiān)控系統(tǒng)能夠及時、全面地掌握電氣運行信息，提高電氣運行的安全性和可靠性。例如，系統(tǒng)實時、定期地收集電氣設備的模擬量和開關量；直接讀取各配電站和線路檢測設備收集的數(shù)據(jù)，進行顯示、統(tǒng)計、分析、計算和存儲。通過系統(tǒng)的自動監(jiān)控和信息共享，可以減少甚至取消子工作站的運行管理人員，節(jié)省人工管理的成本。

（2）電力監(jiān)控系統(tǒng)具有報警、事件管理和網(wǎng)絡故障診斷功能。方便監(jiān)控中心管理人員充分了解電氣運行情況，準確快速判斷故障位置，查明故障原因，幫助電氣維修人員及時解除故障，提高電氣安全、可靠性和可持續(xù)性。

（3）系統(tǒng)可以通過曲線和數(shù)據(jù)表直觀地顯示歷史數(shù)據(jù)，用戶可以很容易地選擇要查看電路的歷史數(shù)據(jù)。通過數(shù)據(jù)分析，可以監(jiān)控關鍵電路的電流和功率變化，及時糾正和預測故障，管理設備的運行和分配。

3.民用建筑電力系統(tǒng)節(jié)能的應用價值

（1）通過對監(jiān)控系統(tǒng)各用電負荷電能消耗數(shù)據(jù)和電力參數(shù)的分析，可以對配電系統(tǒng)各用電負荷進行電能分配、測量和監(jiān)控，減少三相電流不平衡，避免電能浪費。

（2）根據(jù)電力監(jiān)控系統(tǒng)記錄的峰、谷、平時電能消耗數(shù)據(jù)分析，合理采用運行模式和周期，減少不必要的設備購置，減少資本投資，節(jié)約電能。

（3）通過對電力參數(shù)的實時分析，及時發(fā)現(xiàn)諧波問題或低功率因數(shù)等異常電能消耗現(xiàn)象，采取有效措施進行設備改造或補償，避免過度電能損耗和設備老化。

4.電力監(jiān)控系統(tǒng)在推廣應用過程中需要解決和改進的問題

（1）應用產(chǎn)品和制造商較多，標準和規(guī)范不同，沒有統(tǒng)一的標準和規(guī)范，限制了電力監(jiān)控系統(tǒng)的推廣和發(fā)展。例如，制冷機組的電氣控制器件不能與電力監(jiān)控系統(tǒng)進行通信和信息共享，電力監(jiān)控數(shù)據(jù)采集不足。

（2）電力監(jiān)控系統(tǒng)投資規(guī)模大，特別是精度高、傳輸速度快的監(jiān)控部件。一般來說，電力監(jiān)控占變配電系統(tǒng)投資的30%-40%。部分業(yè)主自籌資金，在預算不足的情況下，相應減少電力監(jiān)控投資。

（3）用戶對電力監(jiān)控系統(tǒng)認知度低，管理人員業(yè)務能力和知識水平低，系統(tǒng)利用率低，部分用戶只作為裝飾，忽視其應用價值，造成誤解，造成系統(tǒng)推廣和發(fā)展障礙。

三、安科瑞Acrel-2000Z電力監(jiān)控系統(tǒng)解決方案

1.概述

對于用戶變電站（一般35kV及以下電壓等級），通過微機保護裝置、開關柜綜合測控裝置、電氣接觸無線溫度測量產(chǎn)品、電能質(zhì)量在線監(jiān)測裝置、配電室環(huán)境監(jiān)測設備、弧光保護裝置等設備，實現(xiàn)變電站、配電、電力安全運行和綜合管理。監(jiān)控范圍包括用戶變電站、開關、變電站、配電室等。

Acrel-2000Z電力監(jiān)控系統(tǒng)是安科瑞電氣有限公司根據(jù)電力系統(tǒng)自動化和無人值守要求，為35kV及以下電壓等級開發(fā)的分層分布式變電站監(jiān)控管理系統(tǒng)。該系統(tǒng)是一個開放式、網(wǎng)絡化、單元化、組態(tài)化的系統(tǒng)，應用于電力自動化技術、計算機技術、網(wǎng)絡技術和信息傳輸技術，集保護、監(jiān)控、控制、通信等功能于一體。適用于35kV及以下電壓等級的城市電網(wǎng)、農(nóng)村電網(wǎng)變電站和用戶變電站，可實現(xiàn)變電站的全面控制和管理，滿足變電站無人值守或少人值守的需要，為變電站的安全、穩(wěn)定、經(jīng)濟運行提供了堅實的保障。

2.應用場所

適用于軌道交通、工業(yè)、建筑、學校、商業(yè)綜合體等35kV及以下用戶端供配電自動化系統(tǒng)的工程設計、施工和運行維護。

3.系統(tǒng)架構

Acrel-2000Z電力監(jiān)控系統(tǒng)采用分層分布式設計，可分為三層：站控管理層、網(wǎng)絡通信層和現(xiàn)場設備層，網(wǎng)絡模式可為標準網(wǎng)絡結構、光纖星網(wǎng)絡結構、光纖環(huán)網(wǎng)絡結構，根據(jù)用戶用電規(guī)模、電氣設備分布和占地面積綜合考慮網(wǎng)絡模式。

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電參量。

4.3運行報表：查詢各回路或設備zhiding時間的運行參數(shù)。

4.4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，保護動作、事故跳閘等事件發(fā)出告警。

4.5歷史事件查詢：對事件記錄進行存儲和管理，方便用戶對系統(tǒng)事件和報警進行歷史追溯，查詢統(tǒng)計、事故分析。

4.6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。

4.7網(wǎng)絡拓撲圖：支持實時監(jiān)視并診斷各設備的通訊狀態(tài)，能夠完整的顯示整個系統(tǒng)網(wǎng)絡結構。

4.8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行持續(xù)性的監(jiān)測。

4.9故障錄波：可在系統(tǒng)發(fā)生故障時，自動準確地記錄故障前、后過程的各種電氣量的變化情況。

4.10Web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，設備通信狀態(tài)，用電分析和事件記錄。

4.11APP訪問：設備數(shù)據(jù)頁面顯示各設備的電參量數(shù)據(jù)以及曲線。

5.系統(tǒng)硬件配置

四、結束語

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haoping，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)濟效益。隨著經(jīng)濟發(fā)展和科學技術的進步，電力監(jiān)控系統(tǒng)正在向更高、更深的領域發(fā)展和應用。

【參考文獻】

[1]姜傳超.電力監(jiān)控系統(tǒng)在民用建筑電力系統(tǒng)運行和節(jié)能中的應用。

[2]安科瑞企業(yè)微電網(wǎng)設計與應用手冊2022.05版