電力監(jiān)控系統(tǒng)在辦公樓建筑電力運行和節(jié)能中的應用

【摘要】本文中概述電力監(jiān)控系統(tǒng)結構和作用，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)運行和節(jié)能中的應用，以及在推廣和發(fā)展方面需要改進的問題。

【關鍵詞】民用建筑；電力監(jiān)控系統(tǒng)；運行和節(jié)能中的應用

 

 

        隨著國民經濟的不斷增強，城鎮(zhèn)建設速度不斷加快，智能建筑已經從發(fā)達城市向普通城市發(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)管理中的技術手段，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、有效的進行用電負荷變化、電能消耗和電能質量分析，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)準確、快速地判斷故障位置和故障原因。

 

 

        電力監(jiān)控系統(tǒng)采用分層分布式結構，具體分為三層：現場設備層、通訊轉換層、系統(tǒng)管理層。現場設備層設置在于電力線路系統(tǒng)中的配電現場，負責完成各種電力現場數據參數及信息狀態(tài)的的采集、保護和控制，執(zhí)行監(jiān)控系統(tǒng)的各類動作指令和管理操作；通訊轉換層設置在于電力線路系統(tǒng)中的配電現場，呈分布式布局，相互獨立，互不影響，完成系統(tǒng)數據的通訊轉換以及與系統(tǒng)管理層的數據交換。負責將現場設備層的各類電力智能監(jiān)控及第三方設備通過現場總線形式所采集的相關信息數據轉換為網絡形式的信號，并進行組合、配網和轉發(fā)；系統(tǒng)管理層設置在監(jiān)控中心內，管理層主機與通訊轉換層各子站間相互通訊，并通過以太網形式進行局域網組網，實現電力系統(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，進行數據采集與處理；2電能質量監(jiān)視與管理；3事件報警信息與記錄；4遠程控制與操作；5歷史數據管理與各種報表打印等。

 

 

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線中間設置母聯形式，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，低壓配電采用兩進線一母聯形式，低壓饋出線90多條。另外2臺為空調制冷設備用，每臺變壓器及低壓配電系統(tǒng)均與制冷設備對應。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形式，低壓饋出線分別為60多條和40多條，主要負荷以普通照明、動力為主。由于變配電室較為分散，距離遠，而且各建筑功能不同，用電負荷性質不同，因此采用電力監(jiān)控系統(tǒng)對電力系統(tǒng)進行監(jiān)控，三層結構如下：

        (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數據庫作為服務器的數據庫。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)的數據交換。

        (2)通訊轉換層。主通訊網采用100MTCP/IP光纖以太網，子工作站通過OPC轉發(fā)接口接入TCP/IP以太網與主樓監(jiān)控中心系統(tǒng)互聯，實現三個區(qū)域配電室現場數據交換，方便值班人員查看電力系統(tǒng)運行數據，進行實時監(jiān)控。為提高數據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)通訊標準，星形結構，標準RS485接口，5類UTP或Fibercable網線傳輸，傳輸速率達到100M標準。

        (3)現場設備層。高壓進線、高壓母聯以及低壓進線、低壓饋出線等均配置PM800系列電力參數測試儀及相應檢測器件，該設備不僅可以在現場顯實時顯示各種參數，而且通過RS485接口，采用MODBUS通訊協議傳送到系統(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備的模擬量和開關量；直接讀取各配電所、各條線路檢測器件采集的數據，并進行顯示、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絡診斷故障功能。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)可將歷史數據可以通過曲線方式和數據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據。通過數據的分析，可以對關鍵回路的電流和功率變化進行監(jiān)控，實現故障的及時修正和預測、設備的運行調配管理。

 

3.在民用建筑電力系統(tǒng)節(jié)能方面的應用價值

        (1)通過監(jiān)控系統(tǒng)的各用電負荷電能消耗數據和電力參數分析，可對配電系統(tǒng)內各用電負荷進行電能分配、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象。

        (2)根據電力監(jiān)控系統(tǒng)記錄的各用電負荷在峰、谷、平時段電能消耗數據分析，合理的采取運行方式和周期，減少不必要的設備添置，減少資金投入，節(jié)約電能。

        (3)通過電力參數的實時分析，能夠及時發(fā)現電能消耗異?，F象，如發(fā)生諧波問題或功率因數過低的問題，可以采取有效措施進行設備改造或補償，以避免電能過度損耗和設備老化的問題。

 

4.電力監(jiān)控系統(tǒng)在推廣應用過程需解決和改進的問題

        (1)應用產品及生產廠家較多，且標準規(guī)范各不相同，無統(tǒng)一標準規(guī)范，制約電力監(jiān)控系統(tǒng)推廣和發(fā)展。比如制冷機組自帶電氣控制器件無法與電力監(jiān)控系統(tǒng)進行通訊和信息共享，在電力監(jiān)控數據采集方面存在不足。

        (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，在預算不足情況下，相應減少電力監(jiān)控投資。

        (3)用戶對電力監(jiān)控系統(tǒng)認知度不高，管理人員業(yè)務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，忽略了其應用價值，造成認識上的誤解，在系統(tǒng)推廣和發(fā)展上造成障礙。

 

 

1.概述

        針對用戶變電站（一般為35kV及以下電壓等級），通過微機保護裝置、開關柜綜合測控裝置、電氣接點無線測溫產品、電能質量在線監(jiān)測裝置、配電室環(huán)境監(jiān)控設備、弧光保護裝置等設備組成綜合自動化的綜合監(jiān)控系統(tǒng)，實現了變電、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)是應用電力自動化技術、計算機技術、網絡技術和信息傳輸技術，集保護、監(jiān)測、控制、通信等功能于一體的開放式、網絡化、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、農網變電站和用戶變電站，可實現對變電站的控制和管理，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)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、網絡通信層和現場設備層，組網方式可為標準網絡結構、光纖星型網絡結構、光纖環(huán)網網絡結構，根據用戶用電規(guī)模、用電設備分布和占地面積等多方面的信息綜合考慮組網方式。

 

4.系統(tǒng)功能

4.1實時監(jiān)測：直觀顯示配電網的運行狀態(tài)，實時監(jiān)測各回路電參數信息，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：查詢各回路或設備時間的運行參數。

 

4.5實時告警：具有實時告警功能，系統(tǒng)能夠對配電回路遙信變位，保護動作、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。

 

4.7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各配電節(jié)點的用電情況。

 

4.8用戶權限管理：設置了用戶權限管理功能，可以定義不同級別用戶的登錄名、密碼及操作權限。

 

4.9網絡拓撲圖：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)網絡結構。

 

4.10電能質量監(jiān)測：可以對整個配電系統(tǒng)范圍內的電能質量和電能可靠性狀況進行持續(xù)性的監(jiān)測。

 

4.11遙控功能：可以對整個配電系統(tǒng)范圍內的設備進行遠程遙控操作。

 

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量、變壓器數量、監(jiān)測點位數量等概況信息，設備通信狀態(tài)，用電分析和事件記錄。

 

4.15APP訪問：設備數據頁面顯示各設備的電參量數據以及曲線。

 

5.系統(tǒng)硬件配置

 

 

 

 

 

        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，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濟效益。隨著經濟發(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。

 

[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)微電網設計與應用手冊2022.05版、