安科瑞 陳聰 周潔 陳正 于洋

摘要：高校供電系統(tǒng)在一次系統(tǒng)的設(shè)計(jì)上已經(jīng)很好的保證了高校供電可靠性，但是還需要對(duì)供電系統(tǒng)進(jìn)行實(shí)時(shí)的監(jiān)控以及用電管理，這樣才能對(duì)供電系統(tǒng)可能存在的安全隱患和重要設(shè)備運(yùn)行狀況有清楚、及時(shí)的了解，同時(shí)指導(dǎo)各部分合理有效用電，為建設(shè)綠色高校打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)，本文通過浙江工商大學(xué)實(shí)驗(yàn)樓電力監(jiān)控系統(tǒng)的應(yīng)用介紹電力監(jiān)控系統(tǒng)在高等學(xué)校中的應(yīng)用。 關(guān)鍵字：電力系統(tǒng)；數(shù)據(jù)采集；高校；監(jiān)控系統(tǒng)；遠(yuǎn)程控制   

1   項(xiàng)目概述及建設(shè)目標(biāo)   

浙江工商大學(xué)坐落于風(fēng)景秀麗的浙江省會(huì)城市杭州，前身是創(chuàng)建于1911年的杭州中等商業(yè)學(xué)堂，至今已有100年的辦學(xué)歷史。1980年經(jīng)國(guó)務(wù)院批準(zhǔn)成立杭州商學(xué)院。2004年經(jīng)教育部批準(zhǔn)更名為浙江工商大學(xué)。 本項(xiàng)目主要針對(duì)浙江工商大學(xué)實(shí)驗(yàn)樓進(jìn)行配電改造，對(duì)實(shí)驗(yàn)樓內(nèi)各實(shí)驗(yàn)室空調(diào)、照明、插座用電進(jìn)行集中管理，實(shí)現(xiàn)實(shí)驗(yàn)樓智能化用電管理。   

本樓共計(jì)5層，每層一路總進(jìn)線，4路出線，分別為：照明、空調(diào)、墻插總、各實(shí)驗(yàn)室配電箱。在每層配電間均配有照明、空調(diào)、插座配電箱，原配電箱內(nèi)均未安裝智能電表，無法實(shí)現(xiàn)用電智能化管理，需要對(duì)其進(jìn)行改造，加裝智能化裝置，并對(duì)每個(gè)實(shí)驗(yàn)室用電插座進(jìn)行遠(yuǎn)程控制。   

2   電力監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計(jì)   

為了解決浙江工商大學(xué)實(shí)驗(yàn)樓目前用電監(jiān)測(cè)困難的問題，并滿足用電管理精細(xì)化的要求，特提出以下要求： ? 

將電表用能信息、樓棟信息、房間信息、各職能系統(tǒng)有機(jī)的結(jié)合到一起，通過對(duì)電表數(shù)據(jù)的統(tǒng)計(jì)，直觀的圖形展現(xiàn)；  ? 

詳細(xì)查看各個(gè)回路、各個(gè)區(qū)域的用電情況； ? 

使用靈活：各種設(shè)置可由客戶自己選擇設(shè)置，例如工作日的設(shè)置、工作時(shí)間段的設(shè)置，增加系統(tǒng)的靈活性，為用電審核提供了統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)； ? 

信息可以保存，而不影響系統(tǒng)處理速度。 ? 

數(shù)據(jù)處理時(shí)可以準(zhǔn)確地得出每一個(gè)用戶的詳細(xì)的用電情況。 ? 

豐富的報(bào)表功能，本系統(tǒng)可以得到各種形式的報(bào)表，滿足用戶要求，其中包括：樓層綜合用電報(bào)表、實(shí)驗(yàn)室綜合用電報(bào)表、樓層年用電報(bào)表、各實(shí)驗(yàn)室年用電報(bào)表、樓層月用電報(bào)表、各實(shí)驗(yàn)室月用電報(bào)表等，給管理者提供良好的幫助。 ? 

豐富的圖形分析，通過系統(tǒng)可以得到各種形式的對(duì)比圖形，用戶從這些對(duì)比圖形中可以容易發(fā)現(xiàn)非正常用電的現(xiàn)象，從而及時(shí)調(diào)查這非正常用電的情況，避免類似情況的再次發(fā)生。 ? 

遠(yuǎn)程控制功能，用戶通過后臺(tái)對(duì)各實(shí)驗(yàn)室內(nèi)墻插進(jìn)行遠(yuǎn)程分合閘控制，方便用戶進(jìn)行管理。 

 2.1 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)       

依據(jù)學(xué)校樓層配電箱分布情況，電力監(jiān)控系統(tǒng)建設(shè)采用分層分布式結(jié)構(gòu)，系統(tǒng)包括：站控管理層、網(wǎng)絡(luò)通訊層、現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備層。系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)下圖示：   

系統(tǒng)采用分層、分布式系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，縱向分為主控層、通訊管理層和現(xiàn)場(chǎng)控制層。系統(tǒng)使用高可靠性工業(yè)控制計(jì)算機(jī)及軟、硬件系統(tǒng)，高性能的現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)及網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)，整個(gè)系統(tǒng)運(yùn)行安全、穩(wěn)定可靠、使用維護(hù)方便。   

監(jiān)控主站包含監(jiān)控計(jì)算機(jī)、網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)、打印機(jī)、UPS以及Acrel-2000電力監(jiān)控系統(tǒng)軟件，作為運(yùn)行及專業(yè)人員的人機(jī)交互窗口，以圖形顯示、報(bào)表打印、音響報(bào)警等各種方式對(duì)系統(tǒng)運(yùn)行狀況進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)視：   

遙測(cè)：通過現(xiàn)場(chǎng)安裝的儀表采集配電回路的電流、電壓、功率、電能、功率因數(shù)、電能質(zhì)量等電氣參數(shù)；   

遙信：通過現(xiàn)場(chǎng)儀表采集開關(guān)位置狀態(tài)，在監(jiān)控系統(tǒng)界面實(shí)時(shí)反應(yīng)斷路器的位置狀態(tài)。此功能實(shí)現(xiàn)需要斷路器具備輔助接點(diǎn)；   

遙控：通過監(jiān)控系統(tǒng)界面遠(yuǎn)程對(duì)斷路器進(jìn)行分合閘操作，此功能實(shí)現(xiàn)需要斷路器具備分合閘線圈；   

通訊控制層包括通訊管理機(jī)等通訊設(shè)備，安裝于通訊管理屏內(nèi)；   

現(xiàn)場(chǎng)控制層指安裝在配電箱內(nèi)的智能電表DTSD1352/C，DTSD1352/C完成對(duì)配電系統(tǒng)的測(cè)量、狀態(tài)采集和計(jì)量功能,并具備開關(guān)量輸出功能，由于實(shí)現(xiàn)對(duì)現(xiàn)場(chǎng)斷路器分合閘控制，對(duì)采集的信息通過通訊管理層設(shè)備上傳至監(jiān)控計(jì)算機(jī)，并在監(jiān)控計(jì)算機(jī)失效的情況下仍能夠完成測(cè)量、監(jiān)視控制功和計(jì)量功能，數(shù)據(jù)長(zhǎng)期保存在設(shè)備中，裝置掉電不會(huì)導(dǎo)致數(shù)據(jù)丟。 

2.2 網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)      

電力監(jiān)控系統(tǒng)中的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)能夠及時(shí)的對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行傳輸，并迅速傳遞操作指令，是實(shí)現(xiàn)電力監(jiān)控系統(tǒng)各項(xiàng)功能的基礎(chǔ)。對(duì)于浙江工商大學(xué)電力監(jiān)控系統(tǒng)來說，系統(tǒng)中監(jiān)控設(shè)備較少，且分布于1棟樓，因此可以在值班室配置一個(gè)通訊管理機(jī)，通過網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)將所有數(shù)據(jù)上傳至后臺(tái)監(jiān)控主機(jī)。 

2.3監(jiān)控系統(tǒng)軟件功能設(shè)計(jì)   

系統(tǒng)依據(jù)客戶實(shí)際需求進(jìn)行設(shè)計(jì)，并實(shí)現(xiàn)了一次主接線圖界面顯示；電參量遙測(cè)及電參量越限報(bào)警；事件記錄；系統(tǒng)運(yùn)行異常監(jiān)測(cè)；故障報(bào)警及操作記錄；報(bào)表查詢與打印；系統(tǒng)負(fù)荷實(shí)時(shí)、歷史曲線，用戶權(quán)限管理等主要功能。 

 2.3.1數(shù)據(jù)的采集與處理   

數(shù)據(jù)采集主要包括模擬量以及開關(guān)量的采集。模擬量的采集主要是對(duì)線路電壓、電流、功率、功率因數(shù)、頻率等信息進(jìn)行采集，開關(guān)量的采集則主要是對(duì)斷路器工作狀態(tài)進(jìn)行采集，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)的本地實(shí)時(shí)顯示。數(shù)據(jù)處理主要是把按要求采集到的電參量實(shí)時(shí)準(zhǔn)確的顯示給用戶，達(dá)到配電監(jiān)控的自動(dòng)化化和智能化要求，同時(shí)把采集到的數(shù)據(jù)存入數(shù)據(jù)庫(kù)供用戶查詢。 

 2.3.2數(shù)據(jù)記錄   

電力監(jiān)控系統(tǒng)的數(shù)據(jù)記錄功能主要就是對(duì)斷路器分合狀態(tài)以及保護(hù)動(dòng)作的前后順序進(jìn)行記錄，它要求系統(tǒng)中有足夠的內(nèi)存空間，進(jìn)而長(zhǎng)時(shí)間的、大量的對(duì)數(shù)據(jù)信息進(jìn)行記錄和存儲(chǔ)。其次，電力監(jiān)控系統(tǒng)的數(shù)據(jù)記錄功能也包括對(duì)故障信息的記錄，即對(duì)故障發(fā)生時(shí)的實(shí)時(shí)電流、實(shí)時(shí)電壓等數(shù)據(jù)進(jìn)行記錄存儲(chǔ)。由此可見，數(shù)據(jù)記錄功能可以通過對(duì)保護(hù)裝置工作狀態(tài)的記錄，以及對(duì)故障信息的記錄，準(zhǔn)確的反映出系統(tǒng)中存在的問題，從而便于工作人員解決。 

 2.3.3遠(yuǎn)程操作   

電力監(jiān)控系統(tǒng)的遠(yuǎn)程操作包括遠(yuǎn)程監(jiān)視、遠(yuǎn)程通信、遠(yuǎn)程調(diào)控等環(huán)節(jié)，實(shí)現(xiàn)了電力系統(tǒng)的遠(yuǎn)程控制，使工作人員可以遠(yuǎn)程對(duì)電流、電壓等信息進(jìn)行觀測(cè)，對(duì)系統(tǒng)故障進(jìn)行分析，對(duì)保護(hù)裝置的狀態(tài)進(jìn)行評(píng)估，更便于工作人員在遠(yuǎn)程對(duì)隔離開關(guān)等設(shè)備進(jìn)行操作，大大減少了工作人員的工作量，不過，在供配電設(shè)計(jì)中不僅要有電力監(jiān)控系統(tǒng)，還要設(shè)計(jì)人工操作系統(tǒng)，當(dāng)電力監(jiān)控系統(tǒng)出現(xiàn)故障時(shí)，可以人工進(jìn)行處理。 

 2.3.4電能管理   

為了實(shí)現(xiàn)對(duì)各回路用電量的監(jiān)管，系統(tǒng)設(shè)計(jì)了電能管理報(bào)表，系統(tǒng)通過對(duì)有功電度的采集，按照回路名稱的不同，自動(dòng)生成日?qǐng)?bào)表、月報(bào)表和年報(bào)表并有報(bào)表打印功能，并可對(duì)某一回路的某一時(shí)間段內(nèi)的用電量進(jìn)行查詢，可以幫助建立有效的用能管理考核制度。通過系統(tǒng)的建設(shè)和制度的建立，使各入駐企業(yè)管理辦公人員節(jié)能意識(shí)大大提高，有效的節(jié)約了學(xué)校管理辦公能源消耗。  

3、供配電設(shè)計(jì)中應(yīng)用電力監(jiān)控系統(tǒng)的意義   

綜上所述，電力監(jiān)控系統(tǒng)幫助用電單位提升效率、減少損失、降低運(yùn)營(yíng)成本，電力監(jiān)控系統(tǒng)能夠有效確保電網(wǎng)管理效率、縮小電力運(yùn)營(yíng)成本，也成為供配電設(shè)計(jì)中*的重要組成部分。電力監(jiān)控系統(tǒng)的通信、故障報(bào)警、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)記錄等功能使得工作人員在實(shí)際工作中更加方便，可以通過人機(jī)操作界面, 直接了解到電力系統(tǒng)的運(yùn)行狀態(tài),并能迅速傳遞出操作指令，由于監(jiān)控設(shè)備對(duì)數(shù)據(jù)的傳遞都是通過網(wǎng)絡(luò)傳輸來實(shí)現(xiàn)，因此，不同的電力監(jiān)控系統(tǒng)可以設(shè)計(jì)不同的組網(wǎng)方式,確保數(shù)據(jù)信息能夠迅速、準(zhǔn)確的進(jìn)行傳輸。另一方面，在供配電設(shè)計(jì)中運(yùn)用電力監(jiān)控系統(tǒng)，應(yīng)該根據(jù)實(shí)際情況選擇監(jiān)控設(shè)備。一般的電力監(jiān)控系統(tǒng)通常都采用具有遠(yuǎn)程通信、遠(yuǎn)程觀測(cè)以及遠(yuǎn)程控制等功能的設(shè)備，而一些電力監(jiān)控系統(tǒng)則需要選擇功能更加齊全的智能設(shè)備。    

在學(xué)校,商務(wù)樓、寫字樓等場(chǎng)所設(shè)置電力監(jiān)控系統(tǒng)，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)樓內(nèi)高低壓配電回路的實(shí)時(shí)監(jiān)控，有利于電能管理。另一方面，電力監(jiān)控系統(tǒng)不僅能夠準(zhǔn)確的表示出回路的用電狀況，它還具備網(wǎng)絡(luò)通訊等功能，能夠與計(jì)算機(jī)、串口服務(wù)器等設(shè)備進(jìn)行組合，及時(shí)的顯示樓內(nèi)各個(gè)配電回路的運(yùn)作狀態(tài)，當(dāng)樓內(nèi)電力系統(tǒng)的負(fù)載越標(biāo)時(shí)，電力監(jiān)控系統(tǒng)能夠迅速報(bào)警，發(fā)出語音提示。另外，電力監(jiān)控系統(tǒng)還能夠生成報(bào)表、曲線圖等統(tǒng)計(jì)信息，便于有關(guān)人員分析樓內(nèi)各部分的用電狀況，使樓內(nèi)的用電活動(dòng)更加安全，從而保證樓內(nèi)人員的生命安全，提高辦公人員的工作效率。