浅谈电力监控与电能管理系统在苏州大型商业楼宇的应用.pdf

- 1 - 电力监控与电能管理系统在苏州电力监控与电能管理系统在苏州 大型商业楼宇的应用大型商业楼宇的应用 吴磊磊 13584169786 江苏安科瑞电器制造有限公司 摘要：介绍苏州吴中商务中心电力监控与电能管理系统，采用智能电力仪表和微机保护装置采集配电现场的各种电参量和开关信 号。系统采用现场就地组网的方式，组网后通过现场总线通讯并远传至后台，通过 Acrel-2000 型电力监控系统实现变电所的实时 电力监控及 Acrel-3000 型电能管理系统实现建筑电力能耗的自动管理，为楼宇电能统计数据，为节能提供决策依据。 关键词：关键词：商业楼宇商业楼宇; ;苏州吴中商务中心苏州吴中商务中心; ;变电所变电所; ;智能电力仪表智能电力仪表;Acrel-2000/3000;Acrel-2000/3000 型型; ;电力监控系统电力监控系统; ;电能管理系统电能管理系统; ;建筑节能建筑节能 The application of Power Monitoring and Energy Management System in large commercial buildings in Suzhou Le chuanzheng1Zhu Zhufeng 2 1. China building scientific research institute Jiangsu 215011 2.Shanghai Acrel ltd,Shanghai 201801; Abstract: Introducing distribution system and power management systems of Suzhou Wuzhong Commerce Center, adopting the way of system network that collecting a variety of electrical parameters and switching signals of Intelligent Power Meter and the Computer Protection Acquisition distribution scene. The system using in situ networking mode and later conveying to the backstage through field bus communication, through Acrel-2000 power monitoring system of substation real-time power monitoring and Acrel-3000 energy management system to achieve automatic management of building electric energy consumption, to statistic building energy data , to offer the strategic decision basis of energy conservation. Key words: Commercial buildings; Suzhou Wuzhong Commerce Center; Substation; Intelligent Power Meter; Acrel-2000/3000 ; Power Monitoring System ; Energy Management System; building energy efficiency 0 0概述概述 目前我国大多数多功能办公大楼、写字楼、商场 等商业建筑都设有集中空调系统为用户提供健康和舒 适的工作环境。这类建筑占大型公共建筑的比例越来 越大，在我国建筑节能尤其是大型公共建筑节能中， 多功能商业建筑的节能应是重点。 苏州吴中商务中心项目是苏州吴中国裕资产经营 有限公司投资兴建的一项商业楼宇工程，项目总投资 约 1.3 亿元，总建筑面积为 124440 平方米，分两幢 22 层高办公楼，两层地下停车场。 本项目为苏州吴中商务中心地下变电所电力监控 与电能管理系统。根据配电系统管理的要求，需要对 苏州吴中商务中心两个地下变电所内的高压柜、低压 配出线进行电力监控，以保证用电的安全、可靠和高 效。 Acrel-2000/3000 型低压智能配电系统，充分利用 了现代电子技术、计算机技术、网络技术和现场总线 技术的最新发展，对变配电系统进行分散数据采集和 集中监控管理。对配电系统的二次设备进行组网，通 过计算机和通讯网络，将分散的配电所的现场设备连 接为一个有机的整体，实现电网运行的远程监控和集 中管理，管理人员可以实时监控建筑物各项能源的消 耗，发现能源使用过程中的浪费现象，以便采取可控 的能源消费方式，减少能源消耗量，实现建筑物的节 能管理。 1 1系统结构描述系统结构描述 本监控系统主要实现吴中商务中心两个地下变电 所（东区变电所和西区变电所）的 10/0.4kV 配电系统 - 2 - 进行用电监控与电能管理；监控范围为东区变电所的 T1、T2、T3、T4 变压器的低压进线柜、联络柜、馈 线柜及高压侧仪表和西区变电所的 T5、T6、T7、T8 变压器的低压进线柜、联络柜、馈线柜仪表进行远程 实时监控和电能管理。该系统总计有 219 只仪表（其 中包括 187 只 ACR 网络智能电力仪表， 10 只 ABB 综 合保护装置， 14 只高压开关状态指示仪， 8 只温控仪） ， 分 13 条总线， 其中东区变电所 8 条总线， 西区变电所 5 条总线，两变电所之间距离较远，采用光纤组网连 接，最后通过网线拉至电工值班室连接到监控主机实 现总线上仪表与监控主机的数据连通。 本监控系统采用分层分布式结构，即站控层，通 讯层与间隔层；如图（1）所示： 图（1）网络拓扑图 间隔设备层主要为：多功能网络电力仪表、开关 量、模拟量采集模块和智能断路器等。这些装置分别 对应相应的一次设备安装在电气柜内，这些装置均采 用 RS485 通讯接口，通过现场 MODBUS 总线组网通 讯，实现数据现场采集。 网络通讯层主要为：通讯服务器，其主要功能为 把分散在现场采集装置集中采集， 同时远传至站控层， 完成现场层和站控层之间的数据交互。 站控管理层：设有高性能工业计算机、显示器、 UPS 电源、打印机、报警蜂鸣器等设备。监控系统安 装在计算机上，集中采集显示现场设备运行状况，以 人机交互的形式显示给用户。 以上网络仪表均采用 RS485 接口和 MODBUS- RTU 通讯协议，RS485 采用屏蔽线传输，一般都采用 二根连线，接线简单方便；通讯接口是半双工通信即 通信的双方都可以接收、发送数据但是在同一时刻只 能发送或接收数据，数据最高传输速率为 10Mbps。 RS485 接口是采用平衡驱动器和差分接收器的组合， 抗噪声干扰能力增强，总线上允许连接多达 32 个设 备，最大传输距离为 1.2km。 2 2电力监控系统主要功能电力监控系统主要功能 2.1数据采集与处理 数据采集是配电监控的基础，数据采集主要由底 层多功能网络仪表采集完成，实现远程数据的本地实 时显示。需要完成采集的信号包括：三相电压 U、三 相电流 I、频率 Hz、功率 P、功率因数 COS、电度 Epi、远程设备运行状态等数据。 数据处理主要是把按要求采集到的电参量实时准 确的显示给用户，达到配电监控的自动化化和智能化 要求，同时把采集到的数据存入数据库供用户查询。 2.2人机交互 系统提供简单、易用、良好的用户使用界面。采 用全中文界面， CAD 图形显示低压配电系统电气一次 主接线图，显示配电系统设备状态及相应实时运行参 数，画面定时轮巡切换；画面实时动态刷新；模拟量 显示；开关量显示；连续记录显示等。 2.3历时事件 历时事件查看界面主要为用户查看曾经发生过的 故障记录、信号记录、操作记录、越限记录提供方便 友好的人机交互，通过历史事件查看平台，您可以根 据自己的要求和查询条件方便定位您所要查看的历史 事件，为您把握整个系统的运行情况提供了良好的软 件支持。 2.4数据库建立与查询 主要完成遥测量和遥信量定时采集，并且建立数 据库，定期生成报表，以供用户查询打印。 2.5用户权限管理 针对不同级别的用户，设置不同的权限组，防止 因人为误操作给生产，生活带来的损失，实现配电系 统的安全，可靠运行。可以通过用户管理进行用户登 录、用户注销、修改密码、添加删除等操作，方便用 户对账号和权限的修改。 2.6运行负荷曲线 负荷趋势曲线功能主要负责定时采集进线及重要 - 3 - 回路电流和功率负荷参量，自动生成运行负荷趋势曲 线的，方便用户及时了解设备的运行负荷状况。点击 画面相应按钮或菜单项可以完成相应功能的切换；可 以查看实时趋势曲线或历史趋势线；对所选曲线可以 进行平移、缩放、量程变换等操作，帮助用户进线趋 势分析和故障追忆，为分析整个系统的运行状况提供 了直观而方便的软件支持。 2.7远程报表查询 报表管理程序的主要功能是根据用户的需要设计 报表样式，把系统中处理的数据经过筛选、组合和统 计生成用户需要的报表数据。本程序还可以根据用户 的需要对报表文件采用定时保存、 打印或者召唤保存、 打印模式。同时本程序还向用户提供了对生成的报表 文件管理功能。 报表具有自由设置查询时间实现日、月、年的电 能统计，数据导出和报表打印等功能。 3 3案例分析案例分析 苏州吴中商务中心电力监控与电能管理系统分 两个变电所 （东区变电所和西区变电所） ， 本项目针对 这两个变电所的10/0.4kV配电系统进行用电监控与电 能管理；监控范围为东区变电所的 T1、T2、T3、T4 变压器的低压进线柜、联络柜、馈线柜及高压侧仪表 和西区变电所的 T5、T6、T7、T8 变压器的低压进线 柜、联络柜、馈线柜仪表进行远程实时监控和电能管 理。 进线回路采用 ACR330ELH 多功能谐波仪表，其是 针对电力系统、工矿企业、公共设施、智能大厦的电 力监控需求而设计的网络电力仪表，它能测量所有常 规电力参数，如：三相电压、电流、有功功率、无功 功率、功率因数、频率、有功电度、无功电度、并可 监测电压、电流的 2-31 次谐波分量等多种电参量。 并 且本仪表带有 4 路光电隔离开关量输入接点和 2 路继 电器控制输出接点，这些接点可以配合智能断路器实 现断路器的遥信、遥控操作。该系列网络电力仪表主 要应用于变电站自动化、配电网自动化、小区电力监 控、工业自动化、能源管理系统及智能建筑等领域。 重要配出回路采用 ACR220EL 系列网络电力仪表， 该仪表主要测量所有常规电力参数，如：三相电压、 电流、有功功率、无功功率、功率因数、频率、有功 电度、无功电度。 高压侧实时画面见图（2） ，为系统主监控画面， 主要实时监测高压回路的运行状态，红色代表合闸， 绿色代表分闸。在高压系统图中可以直观的看到每路 高压进线和出线的运行参数和状态，可以看到变压器 出线侧的所有常规电力参数，如：三相电压、电流、 有功功率、无功功率、功率因数、频率、有功电度及 变压器温度。 图（2） 高压系统一次图 低压配电二次图见图（3） ，功能有电量遥测主要 监测运行设备的电参量，其中包括：线三相电压，电 流，功率，功率因数，电能，频率等电参量及配出回 路的三相电流；遥信功能实现显示现场设备的运行状 态，主要包括：开关的分、合闸运行状态和通讯故障 报警；断路器变位时会发出报警信号，提醒用户及时 处理故障。 图（3）低压配电二次图 遥信和遥测报警功能，主要完成对低压各出线回 路的开关运行状态和负载进线监控，对开关变位和负 载越限弹出报警界面指示具体的报警位置并声音报 警，提醒值班人员及时处理。遥测报警值设置界面可 - 4 - 以看到每个监控点的实时值和报警设置值，方便值班 人员比对进线设置，负载越限值在相应权限下可自由 设置。具备历史查询功能。见图（4）至图（6） 。 图（4） 实时遥信报警信息 图（5）历史遥测报警信息查询 图（6）遥测报警值设置界面 参数抄表功能，主要对低压各出线回路的电参数 进线查询。支持任意时刻电参数查询，具备数据导出 和报表打印等功能。该报表查询供两个变电所 8 台变 压器出线各低压回路的电参数， 主要包括： 三相电流、 有功功率和有功电度及变压器温度。该报表各回路名 称和数据库关联，方便用户修改回路名称。见图（7） 。 图（7） 参数抄表 用电量报表功能，可选择时间段进行查询，支持 任意时间段电度累计查询，具备数据导出和报表打印 等功能。为值班人员提供了精确可靠的电能报表。该 报表各回路名称和数据库关联，方便用户修改回路名 称。如下图所示，显示健身中心某段时间内的各配电 回路的精确用电量，用户可以直接打印报表，可以以 EXCEL 格式另存到其他位置。 见图（8） 。 图（8） 电能报表 系统通讯结构示意图， 主要显示系统的组网结构， 系统采用分层分布式结构，同时监测间隔层设备的通 信状态。红色表示通讯正常，绿色表示通讯故障。见 图（9） 。 图（9）系统通讯结构示意图 - 5 - 负荷趋势曲线界面中可直观的查看回路的负荷运 行情况。查看实时和历史趋势曲线，点击画面相应按 钮或菜单项可以完成相应功能的切换；帮助用户进线 趋势分析和故障追忆，具备曲线打印功能。为分析整 个系统的运行状况提供了直观而方便的软件支持。见 图（10） 。 图（10）趋势曲线图 4 4结束语结束语 随着社会的发展及电力的广泛应用，电力监控系 统已成为全国各地重点工程项目、 标志性建筑/大型公 共设施等大面积多变电所用户的必然选择，本文介绍 的 Acrel-2000/3000 电力监控与电能管理系统在苏州 吴中商务中心的应用，可以实现对变电所高低压配电 回路用电的实时监控与电能管理，不仅能显示回路用 电状况，还具有网络通讯功能，可以与串口服务器、 计算机等组成电力监控系统。系统实现对采集数据的 分析、处理，实时显示变电所内各配电回路的运行状 态，对分合闸、负载越限具有弹出报警对话框及语音 提示，并生成各种电能报表、分析曲线、图形等，便 于电能的远程抄表以及分析、研究，不但减少抄表人 员的工作量，而且降低了建筑的管理成本，是实现管 理节电的重要措施和有效途径。 该系统运行安全、可靠、稳定，为变电所用户解 决用电问题提供了真实可靠的依据，取得了较好的社 会效益。2 该系统为城市能耗监测平台预留接口，可以无缝 接入城市能耗监测平台，实现城市节能管理部门对建 筑物的能耗进行监控。 文章来源于： 建筑节能2012 年第 9 期。 参考文献： 1.任致程 周中. 电力电测数字仪表原理与应用指南M. 北 京. 中国电力出版社. 2007. 4 2.周中等编著. 智能电网用户端电力监控与电能管理系统产 品选型及解决方案M. 北京. 机械工业出版社. 2011.10