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      電力監控係統在教學演示中的應用
      • 產品名稱:電力監控係統在教學演示中的應用
      • 產品型號:Acrel-2000電力監控係統
      • 所屬類別:係統解決方案 > 電力監控係統
      • 發布時間:2017-06-02
      • 已獲點擊:264
      • 品牌/商標:百家樂網頁遊戲
      • 企業類型:製造商
      詳細說明

      孔冠軍  楊興媚
      江蘇百家樂網頁遊戲電器製造有限公司 江陰

      摘要:介紹北京市電氣工程學校(電力運行管理與維修實訓中心)電力監控係統,采用智能電力儀表采集配電現場的各種電參量,現場配有模擬屏,通過後台控製模擬屏的分合,演示給學生高壓、低壓倒閘操作等的步驟。係統采用現場就地組網的方式,組網後通過現場總線通訊並且由擴展卡傳至後台,通過Acrel-2000型電力監控係統實現變電所配電回路用電的實時監測和模擬屏的控製。

       關鍵詞:北京市電氣工程學校;模擬屏;智能電力儀表;Acrel-2000型;自行組網;電力監控係統 

      0引言

              北京市電氣工程學校創建於1976年,1984年成立職業高中部,1991年被教委批準為獨立設置的職業高中校,1995年走向規模辦學,1998年評為北京市中等職業學校骨幹示範校,2001年製冷與空調設備運用與維修專業被評為北京市骨幹特色專業,2003年被北京市教委評為“北京市職業教育先進單位”。2003年合並了原朝陽職成中專學校,到目前已發展成擁有:經濟法律事務、工商法律事務、製冷和空調設備運用與維修、電子與信息技術、計算機及外設維修、計算機軟件、樓宇智能化技術、電氣設備運行與管理、物業管理等9個專業,麵向社會開展各相關專業的職業資格培訓,在全市處於領先地位,是市級再就業培訓的先進單位。

              學校目前一校五址,有獨立使用權校舍的占地麵積27370平方米,建築麵積21133平方米;藏書8萬餘冊,學校設有塑膠跑道、人工草皮足球場、塑膠籃球場,裝備了先進的閉路電視教學係統、校園局域網、計算機房、財會模擬室、多媒體教室和遠程教學係統,具有高精技術指標適應現代教學需求的空調製冷、電工、電子、視頻、鉗工、電梯、汽修等實習室。學校師資力量雄厚,84%的教師具有中高級技術職稱,專業教師均持有中、高級專業技術資格證書。在校生近1200人。社會培訓每年2000人左右,累計畢業生3128人,就業率95%以上,近三年高職升學共計260人,升學人數居朝陽職高校第二名。目前學校開設八個專業:製冷和空調設備運用與維修、電子與信息技術專業、計算機軟件專業、計算機及外設維修、電梯安裝與維修、樓宇智能化技術、汽車運用與維修、電氣設備運行與管理、經濟法律事務專業、工商法律事務專業,各專業學校均有職業資格等級培訓資格,學生職高畢業可取得學曆和崗位資格或等級證兩個以上的證書。多年來學校全麵貫徹教育方針,秉承持續發展的人力資源開發及服務首都經濟建設和社會發展的辦學宗旨,堅持學曆教育與非學曆教育並舉的多種模式辦學,為首都培養了幾千名優秀技術人才,學校注重學生全麵素質和綜合職業能力的培養和提高,辦學成績斐然,得到社會各界的普遍讚譽。

              由於北京市電氣工程學校為了給學生充分展示配電教學的全過程,因此建立了後台電力監控係統,對配電進行智能化管理。本項目主要是對北京市電氣工程學校變電所配電進行監測以及對模擬屏進行實時控製。根據學校配電係統管理的要求,需要對變電所內的低壓配出線進行電力監測,對模擬屏實時控製,以便學生可以充分學習到配電係統的每一個部分。

              Acrel-2000型電力監控係統,充分利用了現代電子技術、計算機技術、網絡技術和現場總線技術的最新發展,對變配電係統進行分散數據采集和集中監控管理。對配電係統的二次設備進行組網,通過計算機和通訊網絡,將分散的配電所的現場設備連接為一個有機的整體,實現電網運行的遠程監測和實時監控。

       1 係統設計

              本電力監控係統主要對一個變電所進行變配電管理,本變電所並不投入使用,主要是演示給學生如何操作的,模擬屏的作用是進行學生考核的,即學生在後台進行對模擬屏發送信號,老師在模擬屏現場觀察,以此來判斷學生的操作順序是否正確。高壓並沒有運行,隻是引進的220v普通用電,低壓也是模擬運行。本係統監控值班室設置在隔壁房間的監控室。因此,為實現對整個北京電氣工程學校電力係統的實時監測及對模擬屏的實時監控,在值班室設立了監控中心,基於Acrel-2000的電力監控係統後台,實現對整個配電係統的實時監測與實時監控。
      1.1
      係統結構

              本電力監控係統主要實現北京電氣工程學校變電所的0.4kV配電係統的用電監測與模擬屏的實時監控;監測範圍為變電所的T1、T2變壓器的低壓進線櫃、聯絡櫃、饋線櫃中的智能電力儀表和模擬屏,從而實現遠程實時監測和模擬屏的實時監控。該係統總計有61隻儀表(其中全部為PZ係列智能儀表)和一個模擬屏,分4條總線,由於變電所與值班室距離較近,采用變電所內自行組網,然後通過擴展卡直接接至電腦,實現該現場總線上儀表、模擬屏與監控主機的數據連通。

              係統主要采用分層分布式計算機網絡結構,如圖1所示:站控管理層、網絡通訊層和現場設備層[1]


      圖1 係統總體拓撲圖

      1)站控管理層

              站控管理層針對電能管理係統的管理人員,是人機交互的直接窗口,也是係統的最上層部分。主要由係統軟件和必要的硬件設備,如工業級計算機、打印機、UPS電源等組成。電能管理係統軟件具有良好的人機交互界麵,對采集的現場各類數據信息計算、分析與處理,並以圖形、數顯、聲音等方式反映現場的運行狀況。

              監控主機:用於數據采集、處理和數據轉發。為係統內或外部提供數據接口,進行係統管理、維護和分析工作。

              打印機:係統召喚打印或自動打印圖形、報表等。

              UPS:保證計算機監測係統的正常供電,在整個係統發生供電問題時,保證站控管理層設備的正常運行,提供足夠的時間進行數據存儲。
      2
      )網絡通訊層

              通訊層設備為CP134U-I四口擴展卡。該層是數據信息交換的橋梁,負責對現場設備回送的數據信息進行采集、分類和傳送等工作的同時,轉達上位機對現場設備的各種控製命令。

              通訊介質:係統主要采用屏蔽雙絞線,以RS485接口,Modbus通訊協議實現現場設備與上位機的實時通訊。
      3
      )現場設備層 

             現場設備層是數據采集終端,主要由智能儀表和模擬屏組成,采用具有高可靠性、帶有現場總線連接的分布式I/O控製器構成數據采集終端,向數據中心上傳采集的數據。智能電力儀表擔負著最基層的數據采集任務,其監測的數據必須完整、準確並實時傳送至監控主機。

              以上網絡儀表均采用RS485接口和Modbus-Rtu通訊協議,RS485采用屏蔽線傳輸,一般都采用二根連線,接線簡單方便;通訊接口是半雙工通信即通信的雙方都可以接收、發送數據但是在同一時刻隻能發送或接收數據,數據最高傳輸速率為10Mbps。RS485接口是采用平衡驅動器和差分接收器的組合,抗噪聲幹擾能力增強,總線上允許連接多達32個設備,最大傳輸距離為1.2km。
      1.2
      現場儀表
       

             本項目對於變壓器低壓主進線回路,饋線回路等,采用的都是PZ-80/E4智能電力儀表,PZ-80/E4智能電力儀表,為嵌入式安裝,可安裝在動力箱或低壓出線櫃門板上,麵板尺寸為80mm×80mm,規格為220/380V、5A,電流經互感器接入,精度0.5級,廣泛應用於高、低壓進線櫃、聯絡櫃、出線櫃、動力櫃等場合,帶RS485接口,Modbus通訊協議[2] 

      2 電力監控係統主要功能

      2.1 數據采集與處理 

             數據采集是配電監控的基礎,數據采集主要由底層多功能網絡儀表采集完成,實現遠程數據的本地實時顯示。需要完成采集的信號包括:三相電壓U、三相電流I、頻率Hz、功率P、功率因數COSφ、電度Epi、遠程設備運行狀態等數據。

              數據處理主要是把按要求采集到的電參量實時準確的顯示給用戶,達到配電監控的自動化化和智能化要求,同時把采集到的數據存入數據庫供用戶查詢。
      2.2 
      人機交互

              係統提供簡單、易用、良好的用戶使用界麵。采用全中文界麵,CAD圖形顯示低壓配電係統電氣一次主接線圖,顯示配電係統設備狀態及相應實時運行參數,畫麵定時輪巡切換;畫麵實時動態刷新;模擬量顯示;開關量顯示;連續記錄顯示等。
      2.3 
      曆時事件

              曆時事件查看界麵主要為用戶查看曾經發生過的故障記錄、信號記錄、操作記錄、越限記錄提供方便友好的人機交互,通過曆史事件查看平台,您可以根據自己的要求和查詢條件方便定位您所要查看的曆史事件,為您把握整個係統的運行情況提供了良好的軟件支持。
      2.4 
      數據庫建立與查詢
        

            主要完成遙測量和遙信量定時采集,並且建立數據庫,定期生成報表,以供用戶查詢打印。
      2.5 
      用戶權限管理

              針對不同級別的用戶,設置不同的權限組,防止因人為誤操作給生產,生活帶來的損失,實現配電係統的安全,可靠運行。可以通過用戶管理進行用戶登錄、用戶注銷、修改密碼、添加刪除等操作,方便用戶對賬號和權限的修改。
      2.6 
      運行負荷曲線

              負荷趨勢曲線功能主要負責定時采集進線及重要回路電流和功率負荷參量,自動生成運行負荷趨勢曲線的,方便用戶及時了解設備的運行負荷狀況。點擊畫麵相應按鈕或菜單項可以完成相應功能的切換;可以查看實時趨勢曲線或曆史趨勢線;對所選曲線可以進行平移、縮放、量程變換等操作,幫助用戶進線趨勢分析和故障追憶,為分析整個係統的運行狀況提供了直觀而方便的軟件支持。
      2.7 
      遠程報表查詢

              報表管理程序的主要功能是根據用戶的需要設計報表樣式,把係統中處理的數據經過篩選、組合和統計生成用戶需要的報表數據。本程序還可以根據用戶的需要對報表文件采用定時保存、打印或者召喚保存、打印模式。同時本程序還向用戶提供了對生成的報表文件管理功能。報表具有自由設置查詢時間實現日、月、年的電能統計,數據導出和報表打印等功能。
      2.8 
      模擬屏的實時監控

              係統使用者可以在後台中進行高壓低壓倒閘模擬操作,可以通過點擊後台畫麵中高壓低壓回路的開關,對模擬屏發送信號,可以實現對模擬屏中每一個點的實時控製。 

      3 係統案例分析 

             上位機軟件為Acrel-2000電力監控係統組態軟件,該軟件是對現場電參量數據進行采集與監控的專用軟件,最大的特點是能以靈活多樣的“組態形式”而不是編程方式來進行係統集成,它提供了良好的用戶開發界麵和簡捷的工程實現方法,隻要將其預設置的各種軟件模塊進行簡單的“組態”,便可以非常容易地實現和完成對現場數據的采集與監控功能。Acrel-2000電力監控係統具有友好的人機交互界麵,可實時和定時采集現場設備各電參量及開關量狀態,並將采集到的數據上傳給監控主機進行實時顯示與存儲。係統還提供了實時曲線和曆史趨勢曲線分析,符合用戶設計需要的報表、事件記錄和故障報警等功能[3]。整個係統可以實現所有回路用電量的采集和統計,實現了遠程自動抄表、電力監測與實時監控功能。
      3.1 
      數據采集和係統圖顯示

              現場儀表測量並采集回路數據信息,上位機軟件再對現場儀表的數據進行定時或周期采集並存儲,可以自由設置采集的時間周期,最小的係統支持的采集周期。可以隨時查看任一表計的瞬時表值、累計量等信息,記錄時間間隔內電力儀表的電壓、電流、功率因數和有功電度等。這些參數信息可以自動保存到數據庫中,便於查詢。係統具有友好的人機界麵,便於普通的現場值班人員查看並記錄相關信息,係統一次圖(如圖2)不僅顯示了線路的開關狀態,還實時顯示電力等重要的電力參數。所有數據信息都定期的保存到數據庫中。

       


      圖2高壓一次係統圖

      3.2 遠程抄表

              係統對所有采集到的數據都能實時的顯示,並保存到數據庫中,因此可以手動查詢每個回路的所有實時及曆史電參量數據,並以表格的形式展現給用戶,便於打印、保存。如圖3所示。


      圖3 回路遠程抄表

      3.3 電壓趨勢曲線 

             本係統對於重要回路,不僅可以對電壓進行實時顯示與監測,並可以根據保存的曆史數據做成趨勢曲線,可以查看實時和曆史變化趨勢,預測電能質量,並可對電力故障進行查詢,保證電力負荷的安全運行。如圖4所示。


      圖4 電流趨勢曲線

      3.4 事件記錄與報警

              主要用於查看曆史報警信息;幫助用戶進行事故查詢與追憶;支持曆史查詢,打印等功能。實時報警信息會即時彈出,提醒用戶所進行的操作。並對所有操作具有自動事件記錄功能。如圖5所示。


      圖5 回路跳閘報警

      3.5 模擬屏的實時監控 

             主要用於老師對學生的考核。學生可以在電腦前進行高壓、低壓分合閘過程的模擬操作,同時係統會相應的給模擬屏發送信號,老師可以在模擬屏現場查看學生操作的是否正確。如圖6所示。
       


      圖6 模擬屏

      4 結束語 

             隨著智能建築的發展及電力的廣泛應用,對智能建築的配電係統的智能化集成管理已成為國家機關辦公建築及大型公共建築智能化建設的必然趨勢,本文介紹的基於Acrel-2000的電力監測與電力監控係統,不僅可以實時顯示電力運行狀態及用電狀況,還能對數據進行分析處理,以用戶適用的方式展現出來,滿足用戶的需求,實現對采集數據的分析、處理,其生成各種電能報表、分析曲線、圖形等,極大的方便了用戶的使用,便於配電係統的實時監控與電參量的遠程抄表與分析研究,為智能建築的節能技術提供參考。

       參考文獻       

       [1].王斌 杜運東等.基於Acrel-5000的大型公共建築能耗監測係統設計與應用[J].智能建築電氣技術.2009.3(5)       

       [2].任致程 周中. 電力電測數字儀表原理與應用指南[M]. 北京.中國電力出版社. 2007. 4       

       [3].周中.杜運東.電力儀表在大型公共建築電能分項計量中的應用[J].現代建築電氣 2010. 6 

      作者簡介: 孔冠軍(1988-),男,漢族,學士,係統集成工程師,主要研究方向為智能建築供配電監控係統

                        楊興媚  (1988-),女,本科,江蘇百家樂網頁遊戲電器製造有限公司,技術工程師,主要研究方向為智能電力監控與電能管理係統, QQ:2880157875

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