摘要： 本文介紹了環智國際大廈電力監控係統的設計過程。通過安科瑞Acrel-2000電力監控組態軟件
、ACR220ELF網絡電力儀表 、M5-F微機保護裝置、GZDW直流電源櫃進行係統組網
，完成了對上海天目西路147地塊環智國際大廈中低壓配電係統中安裝的電力儀表的自動監控，提高了大廈配電係統運行的可靠性。

關鍵詞：Acrel-2000;電力監控係統;環智大廈;智能儀表;ACR220ELH;應用

1 項目背景

環智國際大廈位於上海市閘北區天目西路與恒豐路交界處，是上海著名的不夜城商業中心，可以方便快捷地通過上海火車站的鐵路、高鐵和三條地鐵線抵達上海各區乃至全國，還有上海到北京
、天津、香港等地的直通快車。集高檔辦公、購物
、時尚、餐飲為一體的環智國際大廈
，是體驗上海高品質多元都市生活的新地標。大廈擁有 5600多 平 方 米 的 購 物 中 心 及32000多平方米的辦公區域，由 29層高樓建築和3層裙房組成。大廈樓層淨高2.7米

，水平垂直線槽橋架設計方便纜線網絡自由鋪設，智能化采暖、通風空調係統，有線電視、語音及數據幹線連接保證入駐企業安全、舒適地工作。在商務辦公之餘更可眺望不夜城的繁華。

對(dui)於(yu)這(zhe)樣(yang)一(yi)個(ge)地(di)標(biao)性(xing)的(de)五(wu)星(xing)級(ji)綜(zong)合(he)性(xing)大(da)廈(sha)
，保(bao)證(zheng)配(pei)電(dian)係(xi)統(tong)的(de)安(an)全(quan)可(ke)靠(kao)運(yun)行(xing)極(ji)為(wei)重(zhong)要(yao)

，為(wei)了(le)對(dui)大(da)廈(sha)內(nei)的(de)中(zhong)低(di)壓(ya)配(pei)電(dian)係(xi)統(tong)實(shi)現(xian)自(zi)動(dong)監(jian)控(kong)與(yu)管(guan)理(li)
，提(ti)高(gao)物(wu)業(ye)管(guan)理(li)的(de)水(shui)平(ping)，使(shi)用(yong)電(dian)力(li)監(jian)控(kong)係(xi)統(tong)對(dui)配(pei)電(dian)網(wang)絡(luo)中(zhong)的(de)智(zhi)能(neng)設(she)備(bei)進(jin)行(xing)集(ji)中(zhong)監(jian)控(kong)就(jiu)成(cheng)了(le)一(yi)種(zhong)必(bi)然(ran)選(xuan)擇(ze)。

2 用戶需求

環智國際大廈配電係統主要包括：一個10KV高壓配電室、2個0.4KV低壓配電室和132個樓層配電箱。

電力監控係統需要通過T1-T4變壓器溫度控製箱的RS485接口采集變壓器繞組超溫報警信號、鐵芯超溫報警信號以及傳感器故障信號，並要具有聲音報警功能。需要采集直流櫃的電池充放電狀態、電池組電壓
、電池組電流
、電池房溫度等信號，並通過直流屏信息表在界麵上顯示出來。

能夠與10KV M5-F微機保護裝置進行通信，主要采集微機保護裝置傳來的電壓、電流、功率、頻率
、功率因數、斷路器狀態
、手車位置等電力參數。對於低壓開關櫃和樓層配電櫃內安裝的電力測量儀表，主要采集電壓
、電流
、功率、電能等電力參數。對本工程中所有電力係統的運行參數進行自動采集與分析
，並能夠定時保存到數據庫中
，保存時間間隔要求電壓、電流、功率為1分鍾一次電能值為5分鍾一次。

需要采用簡體中文Windows NT4.0/Window2000或者WindowsXP 操作係統軟件，並應提供配套的圖形化操作軟件
、報警管理軟件、參數設置軟件、曆史數據記錄與管理及報表生成軟件
、通訊服務軟件和繪圖軟件以及數據庫編程軟件等。管理人員能夠通過大廈地下一層監控值班室內的PC機對係統進行監控管理。

對電力監控軟件的要求如下：能在一個畫麵上進行所有的操作設定作業及對係統進行監控;可由鼠標的拖拽方式，簡便的設定時間
，也可在控製板上進行簡便的設置;采用易操作的拖放方式，易於編輯各控製點的平麵圖;鼠標所指區域即顯示相關斷路器和群組的編號，以及顯示該區的工作狀態(開關);提供方便的動態畫麵功能，使控製區域更加生動直觀;可監測所有有關控製區的各項工作狀態信息;可發出工作異常報警，並顯示異常區域、異常工作點的具體地址;提供運行時間分析及曆史記錄分析功能;可收集一定的日誌數據顯示於畫麵或打印;提供對於各進線及饋線回路的電能量的查詢和導出功能;可按照國際標準協議轉發主要回路的電力參數給樓宇設備自控(BA)係統。

對於環智國際大廈電力監控係統的硬件配置要求主要如下：主機處理器Intel Core2 Quad Qx6850，內存4096 DDR2，硬盤250GB;19” TFT LCD顯示屏;配備A3激光打印機。

3 設計方案

3.1 主要設計參考標準

 DL/T 814-2002 《配電自動化係統功能規範》

 ISO/IEC11801 《國際綜合布線標準》

 GBJ232-2005 《電測量儀表裝置設計技術規程》

 DL5002-2003 地區電網電力調度自動化設計技術規範

 IEC60870-5-101 遠動設備及係統傳輸規約

 IEC60870-5-104 遠動網絡傳輸規約

 IEC60870-6-TASE2 遠動設備及係統計算機數據通信規約

 GB50171-2004 《電氣裝置安裝工程盤、櫃及二次回路結線施工及驗收規範》

 DL/T721-2006 《配電網自動化係統遠方終端》

 GB/50198-2003 《監控係統工程技術規範》

 GB50254～59-2002 《電氣裝置安裝工程施工及驗收規範》

 GB/J63-2007 《電力裝置的電測量儀表裝置設計規範》

 ISARP55.1 《數字處理計算機硬件測試》

 DL/T630 《交流采樣遠動終端通用技術條件》

3.2 各回路通訊端口分配與監控回路確定

根gen據ju環huan智zhi國guo際ji大da廈sha高gao低di壓ya配pei電dian係xi統tong一yi次ci圖tu確que定ding需xu要yao進jin行xing監jian控kong的de回hui路lu
，並bing根gen據ju現xian場chang配pei電dian櫃gui安an裝zhuang的de實shi際ji位wei置zhi合he理li確que定ding通tong訊xun線xian纜lan的de走zou向xiang及ji通tong訊xun端duan口kou的de分fen配pei，如ru下xia表biao所suo示shi(部分)：

3.3 通訊線纜綜合布線過程

環智國際大廈布線平麵圖

施工前的檢查：

1.在工程開始之前
，必須對設備間的建築和環境條件進行檢查，具備下列條件方可開工：

(1)設備間的土建工程已全部竣工
，室內牆壁已充分幹燥。設備間門的高度和寬度應不妨礙設備的搬運，房門鎖和鑰匙齊全;

(2)設備間地麵應平整光潔

，預留暗管、地槽和孔洞的數量
、位置
、尺寸均應符合工藝設計要求;

(3)電源已經接入設備間
，應滿足施工需要;

(4)設備間的通風管道應清掃幹淨，空氣調節設備應安裝完畢，性能良好;

(5)在鋪設活動地板的設備間內，應對活動地板進行專門檢查
，地板板塊鋪設嚴密堅固，符合安裝要求
，每平米水平誤差應不大於2mm，地板應接地良好，接地電阻和防靜電措施應符合要求。

屏蔽雙絞線傳輸通道施工：

1. 金屬管的敷設

(1)金屬管的要求

金屬管應符合設計文件的規定
，表麵不應有穿孔、裂縫和明顯的凹凸不平
，內壁應光滑，不允許有鏽蝕。在易受機械損傷的地方和在受力較大處直埋時，應采用足夠強度的管材。

(2)金屬管的切割套絲

在配管時，根據實際需要長度，對管子進行切割。管子的切割可使用鋼鋸、管子切割刀或電動切管機，嚴禁用氣割。管子和管子連接
，管子和接線盒、peixianxiangdelianjie，douxuyaozaiguanziduanbujinxingtaosi。taosishi，xianjiangguanzizaiguanqianshanggudingyajin
，ranhouzaitaosi，taowanhouyinglijiqingsaoguankou，jiangguankouduanmianheneibidemaocicuoguang，shiguankoubaochiguanghua。

(3)金屬管的敷設

金屬管的暗設應符合下列要求：預埋在牆體中間的金屬管內徑不宜超過50mm
，樓板中的管徑宜為15-25mm，直線布管30mm處設置暗線盒。金屬管連接時
，管孔應對準，接縫應嚴密，不得有水泥、沙漿滲入。管孔對準
、無錯位，以免影響管、線、槽的有效管理，保證敷設線纜時穿設順利。

雙絞線線纜布線：

1. 線纜布放的一般要求

(1)線纜布放前應核對規格及位置是否與設計規定相符合;

(2)布放的線纜應平直
，不得產生扭絞
、打圈等現象，不應受到外力擠壓和損傷;

(3)在布放前，線纜兩端應貼有標簽，標明起始和終端位置以及信息點的標號，標簽書寫應清晰、端正和正確;

(4)信號電纜

、電源線
、雙絞線纜、光纜及建築物內其它弱電線纜應分離布放。

(5)布放線纜應有冗餘。在二級交接間、設備間雙絞電纜預留長度一般為3-6m，工作區為0.3-0.6m。特殊要求的應按設計要求預留。

2. 線纜牽引

用一條拉線將線纜牽引穿入牆壁管道、diaodinghedibanguandaochengweixianlanqianyin。zaishigongzhong，yingshilaxianhexianlandelianjiedianjinliangpinghua
，suoyiyaocaiyongdiangongjiaodaizailianjiedianwaimianjinjindechanrao
，yibaozhengpinghuahelaokao。

3. 雙絞線連接和通訊服務器的端接

雙絞線端接的一般要求：線纜在端接前，必需檢察標簽顏色和數字的含義，並按順序端接;線纜中間不得產生接頭現象;線纜端接處必需卡接牢靠
，接觸良好;線纜端接處應符合設計和廠家安裝手冊要求;雙絞電纜與儀表和通訊服務器連接時，應按照紅色線接485+黑色線接485-的原則，不得顛倒和錯接。

3.4 高壓10KV配電部分設計

10KV配電一次圖

10KV配電間主要包括2路10KV進線櫃、2個量電櫃、2個避雷器櫃、4個10/0.4KV變壓器饋線櫃。10KV配電間總共使用了8台M5-F微機保護裝置。

M5為通用型保護測控裝置
，采用大容量、資源冗餘設計，適用於110KV及以下電壓等級電網的保護
、控製
、測量和監視，可配置為線路、電容器組
、電動機保護，變壓器保護，備用電源自投等功能的數字微機繼電保護控製裝置。它們可用於不同的主接線方式，如單母線、雙母線及多母線接線。保護功能也支持不同類型的電網，如中性點不接地係統、經消弧線圈接地係統和小電阻接地係統。M5還能應用於中型的三相異步電動機保護，以及用於無功補償的並聯電容器組的保護和控製。

除了具有保護


，測量，控製和狀態監視功能之外，M5還提供支持IEC-61131-3圖形可編程標準的PLC邏輯可編程功能。另外
，M5可存儲4組保護定值，組別切換功能使其快速方便地適應多種運行方式。M5支持RS485總線、PROFIBUS總線
、光纖、以太網通信網絡形態，以滿足不同用戶、不同工業現場、不同網絡環境、不同規模的係統對通信和網絡結構的要求。支持雙網模式，並行或以熱備用方式工作。從而進一步提高了通信的可靠性。可以使用IEC60870-5-103規約和Modbus RTU規約實現與上層設備的通信。

3.5 0.4KV低壓配電部分設計(部分)

0.4KV T1變壓器配電間一次圖

0.4KV總進線部分選用ACR330ELH網絡電力儀表。該儀表主要能夠完成如下電參量的采集：三相電流
、三相電壓、有功功率
、無功功率、視在功率
、功率因數、頻率;四象限電能、複費率電能;THDu
，THDi、2-31次各次諧波分量;電壓波峰係數、電話波形因子


、電流K係數
、電壓與電流不平衡度;電網電壓電流正、負
、零序分量(含負序電流)。該儀表還具有4DI+3DO，可以接入斷路器分合閘信號;儀表的通訊接口為RS485，支持Modbus協議或DL/T645規約。

對於0.4KV的饋線回路選用了ACR220ELF網絡電力儀表。該儀表主要具備如下功能：LCD顯示

、全電參量測量(U、I、P、Q
、PF
、F);四象限電能計量
、複費率電能統計、最大需量統計;4DI+2DO;RS485通訊接口
、支持Modbus通訊協議。

3.6 係統結構設計

duiyuhuanzhidashadianlijiankongxitongyouyuloucengpeidianxiangzhongdianliyibiaoanzhuangbijiaofensan
，biaoyubiaozhijiandejulitongchangzaijishimidaoyibaimizhijian。yincigaixiangmushejizaixianchangshebeiceng，geguitijiloucengpeidianxiangzhonganzhuangdedianliyibiaozhijiandetongxunlianxiancaiyong485總線結構。

RS-485采用平衡發送和差分接收，因此具有抑製共模幹擾的能力。加上總線收發器具有高靈敏度，能檢測低至200mV的電壓


，故傳輸信號能在千米以外得到恢複。 RS-485采用半雙工工作方式，任何時候隻能有一點處於發送狀態，因此，發送電路須由使能信號加以控製。RS-485用於多點互連時非常方便，可以省掉許多信號線。應用RS-485 可以聯網構成分布式係統，其允許最多並聯32台驅動器和32台接收器。

配電間485總線結構網絡拓撲圖

3.7 與樓宇設備自控係統之間數據交互設計

BA係統和本電力監控係統之間數據交互協議采用Modbus TCP協議，該協議的數據傳輸是通過以太網，因此BA係統和電力監控係統之間隻需要通過一根網線連接即可。環智國際大廈電力監控係統基於Acrel-2000電力監控組態軟件平台進行開發設計。Acrel-2000電力監控組態軟件具有數據轉發組件，可以方便的將電力監控係統中實時數據庫中的數據以Modbus TCP協(xie)議(yi)進(jin)行(xing)發(fa)送(song)，樓(lou)宇(yu)設(she)備(bei)自(zi)控(kong)係(xi)統(tong)可(ke)以(yi)通(tong)過(guo)該(gai)數(shu)據(ju)接(jie)口(kou)接(jie)收(shou)電(dian)力(li)監(jian)控(kong)係(xi)統(tong)發(fa)送(song)來(lai)的(de)數(shu)據(ju)。在(zai)電(dian)力(li)監(jian)控(kong)係(xi)統(tong)的(de)轉(zhuan)發(fa)設(she)備(bei)配(pei)置(zhi)界(jie)麵(mian)
，通(tong)訊(xun)方(fang)式(shi)要(yao)選(xuan)擇(ze)TCP/IP網絡服務器模式，設置好本地IP地址和發送數據使用的端口號。

數據交換通訊協議格式

參考文獻

任致程、周中編著 電力電測數字儀表原理與應用指南 中國電力出版社 2007.4