工控自動化技術文摘：柳州麗笙酒店電能管理係統設計方案

智能電力監控係統是數字化和信息化時代應運而生的產物，已經被廣泛應用於電網用戶側樓宇、體育場館、科研設施、機場、交通、醫院、電力和石化行業等諸多領域的高/低壓變配電係統中。隨著信息技術的發展，智能建築已成為城市現代化、信息化的重要標誌。智能建築的組成通常有三個要素，即建築物自動化係統（BAS）、通訊自動化係統（CAS）和辦公自動化係統（OAS）。BAS是對整個係統進行綜合控製管理的統一體，它以計算機局域網絡為通信基礎，用於設備運行管理、數據采集和過程控製。智能電力監控係統便是BAS中的一個重要組成部分，通過智能電力監控係統可大大提高整個變配電係統的管理水平,方便地與其它BAS聯網,構成完整的樓宇自動化管理係統。因此，智能電力監控係統是智能建築必不可少的組成部分,可以說沒有智能電力監控的建築稱不上是智能建築。

智能電力監控係統對高壓開關櫃、低壓開關櫃、應急發電機組、電力變壓器EPS/UPS/ATS 等的工作狀態進行監控。通過實時記錄單相/三相電壓、單相/三相電流、功率、功率因數、電度、頻率和電流開關狀態等各項參數實現監測，當參數值超出允許的範圍時便產生預警、報警，並對相關設備進行控製。它以較少的投資，極大地提高了供配電係統的可靠性、安全性和自動化水平。

智能電力監控係統是由智能測控裝置、網絡設備及計算機設備等互聯布局而成。係統因項目規模不同、功能性能不同、重要程度不同、用戶投資水平不同，可采取不同的拓撲結構。但是無論采取何種拓撲結構都是采用了“站控管理層――網絡通訊層――現場設備層”的de分fen層ceng分fen布bu式shi設she計ji思si想xiang。這zhe種zhong分fen層ceng設she計ji，符fu合he當dang前qian通tong訊xun體ti係xi設she計ji實shi現xian的de標biao準zhun，在zai每mei層ceng都dou能neng相xiang對dui地di完wan成cheng監jian視shi控kong製zhi功gong能neng，即ji可ke以yi實shi現xian遠yuan方fang的de監jian視shi控kong製zhi，也ye能neng夠gou在zai上shang層ceng故gu障zhang時shi不bu影ying響xiang本ben層ceng和he下xia一yi層ceng的de功gong能neng。Acrel-3000智能電力監控係統網絡拓撲結構如圖1所示。

位於監控室內，具體包括：安(an)裝(zhuang)有(you)智(zhi)能(neng)電(dian)力(li)監(jian)控(kong)係(xi)統(tong)的(de)後(hou)台(tai)主(zhu)機(ji)等(deng)相(xiang)關(guan)外(wai)設(she)。負(fu)責(ze)將(jiang)通(tong)訊(xun)間(jian)隔(ge)層(ceng)上(shang)傳(chuan)的(de)數(shu)據(ju)解(jie)包(bao)，進(jin)行(xing)集(ji)中(zhong)管(guan)理(li)和(he)分(fen)析(xi)，執(zhi)行(xing)相(xiang)關(guan)操(cao)作(zuo)，負(fu)責(ze)整(zheng)個(ge)變(bian)配(pei)電(dian)係(xi)統(tong)的(de)整(zheng)體(ti)監(jian)控(kong)。智(zhi)能(neng)電(dian)力(li)監(jian)控(kong)係(xi)統(tong)提(ti)供(gong)專(zhuan)用(yong)的(de)通(tong)訊(xun)功(gong)能(neng)模(mo)塊(kuai)，通(tong)過(guo)專(zhuan)用(yong)的(de)以(yi)太(tai)網(wang)硬(ying)件(jian)通(tong)訊(xun)接(jie)口(kou)，以(yi)OPC方式或其它通訊協議向上一級係統（如：BAS 、DCS 或調度係統）發送相關的數據和信息，實現係統的集成。

智(zhi)能(neng)電(dian)力(li)監(jian)控(kong)係(xi)統(tong)的(de)拓(tuo)撲(pu)結(jie)構(gou)雖(sui)然(ran)可(ke)以(yi)統(tong)一(yi)為(wei)三(san)層(ceng)結(jie)構(gou)，但(dan)是(shi)對(dui)整(zheng)體(ti)網(wang)絡(luo)結(jie)構(gou)及(ji)分(fen)層(ceng)細(xi)節(jie)設(she)計(ji)十(shi)分(fen)重(zhong)要(yao)，設(she)計(ji)選(xuan)型(xing)過(guo)程(cheng)會(hui)受(shou)到(dao)諸(zhu)多(duo)因(yin)素(su)的(de)製(zhi)約(yue)。因(yin)此(ci)，網(wang)絡(luo)結(jie)構(gou)選(xuan)型(xing)是(shi)設(she)計(ji)院(yuan)、用戶及係統集成商進行決策的重點環節，將對項目的整體報價與係統性能產生很大的影響。網絡結構選型需要考慮係統功能、項目規模等因素。

在zai不bu考kao慮lv其qi它ta因yin素su的de前qian提ti下xia，項xiang目mu規gui模mo往wang往wang是shi確que定ding網wang絡luo拓tuo撲pu結jie構gou的de首shou要yao因yin素su。智zhi能neng電dian力li監jian控kong係xi統tong首shou先xian要yao滿man足zu係xi統tong的de基ji本ben運yun行xing要yao求qiu，還hai需xu滿man足zu係xi統tong的de可ke擴kuo展zhan性xing，但dan是shi應ying避bi免mian設she計ji餘yu量liang過guo大da，造zao成cheng項xiang目mu投tou資zi過guo大da，帶dai來lai不bu必bi要yao的de浪lang費fei。設she計ji前qian對dui項xiang目mu進jin行xing深shen入ru的de了le解jie，考kao察cha項xiang目mu的de一yi次ci設she備bei分fen布bu、距(ju)離(li)間(jian)隔(ge)與(yu)設(she)備(bei)數(shu)量(liang)。一(yi)次(ci)設(she)備(bei)分(fen)布(bu)及(ji)距(ju)離(li)間(jian)隔(ge)是(shi)確(que)定(ding)通(tong)訊(xun)間(jian)隔(ge)層(ceng)通(tong)訊(xun)子(zi)站(zhan)數(shu)量(liang)的(de)依(yi)據(ju)，一(yi)個(ge)子(zi)區(qu)域(yu)的(de)設(she)備(bei)數(shu)量(liang)是(shi)確(que)定(ding)通(tong)訊(xun)子(zi)站(zhan)類(lei)型(xing)及(ji)通(tong)訊(xun)接(jie)口(kou)的(de)依(yi)據(ju)。項(xiang)目(mu)整(zheng)體(ti)設(she)備(bei)數(shu)量(liang)與(yu)子(zi)站(zhan)數(shu)量(liang)是(shi)確(que)定(ding)主(zhu)站(zhan)層(ceng)結(jie)構(gou)的(de)依(yi)據(ju)。典(dian)型(xing)的(de)係(xi)統(tong)結(jie)構(gou)有(you)集(ji)中(zhong)監(jian)控(kong)係(xi)統(tong)模(mo)式(shi)，區(qu)域(yu)供(gong)電(dian)集(ji)中(zhong)監(jian)控(kong)係(xi)統(tong)模(mo)式(shi)以(yi)及(ji)光(guang)纖(xian)自(zi)愈(yu)環(huan)網(wang)集(ji)中(zhong)監(jian)控(kong)模(mo)式(shi)。如(ru)圖(tu)2是區域供電集中監控係統模式的示意圖。

智zhi能neng電dian力li監jian控kong係xi統tong的de主zhu站zhan用yong於yu運yun行xing專zhuan業ye化hua的de電dian力li監jian控kong軟ruan件jian，擁yong有you強qiang大da且qie性xing能neng優you越yue的de實shi時shi數shu據ju庫ku管guan理li係xi統tong。網wang絡luo結jie構gou設she計ji的de目mu的de是shi滿man足zu用yong戶hu運yun行xing維wei護hu的de需xu求qiu，保bao證zheng係xi統tong穩wen定ding性xing高gao、可靠性好、實時性強。對拓撲結構的設計方法主要有：冗餘設計、計算機設備數量的選擇、設備型號的選配。

冗餘技術包括網絡冗餘、數據庫冗餘、通tong訊xun冗rong餘yu等deng。冗rong餘yu設she計ji的de目mu的de在zai於yu提ti高gao係xi統tong的de可ke靠kao性xing，從cong而er提ti高gao係xi統tong的de性xing能neng。冗rong餘yu設she計ji首shou先xian需xu要yao監jian控kong軟ruan件jian支zhi持chi冗rong餘yu運yun行xing及ji動dong態tai快kuai速su切qie換huan，還hai需xu要yao計ji算suan機ji設she備bei或huo網wang絡luo設she備bei的de支zhi持chi。主zhu站zhan層ceng的de配pei置zhi方fang式shi有you：單主機、單通訊機、雙主機、shuangtongxunjijigongnengdezuhe。duiyushangshurongyufangshi，duipeizhiliangtaijiyishangjisuanjidexiangmukeyiyinruwangluorongyu，yitigaowangluodekekaoxing，meitaijisuanjixuyaopeizhishuangwangka，xupeizhiliangtaiyitaiwangjiaohuanji。

通(tong)訊(xun)間(jian)隔(ge)層(ceng)處(chu)於(yu)通(tong)訊(xun)樞(shu)紐(niu)的(de)地(di)位(wei)，向(xiang)上(shang)連(lian)接(jie)主(zhu)站(zhan)層(ceng)，向(xiang)下(xia)貫(guan)通(tong)現(xian)場(chang)設(she)備(bei)層(ceng)，是(shi)影(ying)響(xiang)整(zheng)體(ti)拓(tuo)撲(pu)結(jie)構(gou)的(de)關(guan)鍵(jian)環(huan)節(jie)，是(shi)智(zhi)能(neng)配(pei)電(dian)係(xi)統(tong)運(yun)行(xing)的(de)紐(niu)帶(dai)。智(zhi)能(neng)監(jian)控(kong)設(she)備(bei)的(de)信(xin)息(xi)通(tong)過(guo)通(tong)訊(xun)總(zong)線(xian)送(song)到(dao)通(tong)訊(xun)間(jian)隔(ge)層(ceng)通(tong)訊(xun)子(zi)站(zhan)，然(ran)後(hou)將(jiang)采(cai)集(ji)的(de)所(suo)有(you)運(yun)行(xing)/故gu障zhang狀zhuang態tai信xin號hao和he運yun行xing參can數shu等deng信xin息xi通tong過guo通tong訊xun網wang絡luo上shang傳chuan至zhi主zhu站zhan，各ge通tong訊xun子zi站zhan接jie收shou來lai自zi主zhu站zhan的de遠yuan程cheng控kong製zhi命ming令ling對dui該gai變bian配pei電dian站zhan相xiang應ying的de配pei電dian設she備bei進jin行xing控kong製zhi。

目mu前qian通tong訊xun間jian隔ge層ceng的de上shang行xing網wang絡luo極ji大da多duo數shu采cai用yong以yi太tai網wang方fang式shi，極ji特te殊shu情qing況kuang下xia受shou通tong訊xun條tiao件jian的de限xian製zhi采cai用yong串chuan行xing通tong訊xun方fang式shi，在zai有you特te殊shu設she備bei要yao求qiu的de情qing況kuang下xia采cai用yongPROFIBUS 網絡（如采用SIEMENS 的PLC 作為通訊子站）。

通訊間隔層的下行網絡目前極大多數采用現場總線方式，智能配電係統常用的現場總線有RS232 、RS422 、RS485 、CANBUS 、MODBUS 、PROFIBUS 等deng，現xian場chang總zong線xian方fang式shi由you選xuan擇ze的de現xian場chang智zhi能neng儀yi表biao或huo第di三san方fang智zhi能neng設she備bei確que定ding。以yi太tai網wang方fang式shi是shi未wei來lai的de發fa展zhan趨qu勢shi，但dan是shi支zhi持chi的de現xian場chang智zhi能neng設she備bei太tai少shao，目mu前qian隻zhi應ying用yong於yu110kV 及以上電壓等級的高壓變電站內。

通訊間隔層通訊子站的數量與監控的一次設備地理分布密切相關，一般采取就近監控的原則，還需考慮子站的通訊容量、yonghutouzichengbenlaizonghequeding。tongxunjiangecengdetongxunzizhanshigaicengdeguanjianshebei，genjuxiangmudebutongyaoqiukecaiqubutongdeshebeileixing，muqian，bijiaoliuxingdefangshi：工控機、HMI 、PLC 、串口服務器等。

現場設備層位於中低壓變配電現場，具體包括：中壓繼電保護裝置、現場I/O 、智能電力儀表、PLC 、溫控儀、UPS 、EPS 、ATS 、直流屏、fadianjidengzhinengjiankongshebei。fuzecaijidianlixianchangdegeleishujuhexinxizhuangtai，fasonggeitongxunjiangeceng，tongshiyezuoweizhixingdanyuan，zhixingtongxunjiangecengxiafadegeleizhiling。

zhinengdianlijiankongxitongyingjuyouwanshandewangluoguanligongneng，wangluodetuopujiegouzishangerxiachengjinzitajiegou，yuexiangxiawangluojiegouyuefuza，shebeizhongleiyueduo，shebeishuliangyueda，yuenanyuguanliyuweihu。ankerui（Acrel）公司開發的Acrel-3000電力監控係統具有強大、先進的網絡管理子係統，把供配電係統的運行設備和運行狀態置於毫秒級、周波級的連續精確的監視控製中。

標準的變配電係統具有CAD一次單線圖顯示中、低壓配電網絡的接線情況；龐大的係統具有多畫麵切換及畫麵導航的功能；分散的配電係統具有空間地理平麵的係統主畫麵。主畫麵可直觀顯示各回路的運行狀態，並具有回路帶電、非帶電及故障著色的功能。主要電參量直接顯示於人機交互界麵並實時刷新。

Acrel-3000型電力監控係統可實時和定時采集現場設備的各電參量及開關量狀態（包括三相電壓、電流、功率、功率因數、頻率、電能、溫度、開關位置、設備運行狀態等），將采集到的數據或直接顯示、或通過統計計算生成新的直觀的數據信息再顯示（總係統功率、負荷最大值、功率因數上下限等），並對重要的信息量進行數據庫存儲。

係xi統tong提ti供gong了le實shi時shi曲qu線xian和he曆li史shi趨qu勢shi兩liang種zhong曲qu線xian分fen析xi界jie麵mian，通tong過guo調tiao用yong相xiang關guan回hui路lu實shi時shi曲qu線xian界jie麵mian分fen析xi該gai回hui路lu當dang前qian的de負fu荷he運yun行xing狀zhuang況kuang。如ru通tong過guo調tiao用yong某mou配pei出chu回hui路lu的de實shi時shi曲qu線xian可ke分fen析xi該gai回hui路lu的de電dian氣qi設she備bei所suo引yin起qi的de信xin號hao波bo動dong情qing況kuang。係xi統tong的de曆li史shi趨qu勢shi即ji係xi統tong對dui所suo有you已yi存cun儲chu數shu據ju均jun可ke查zha看kan其qi曆li史shi趨qu勢shi，方fang便bian工gong程cheng人ren員yuan對dui監jian測ce的de配pei電dian網wang絡luo進jin行xing質zhi量liang分fen析xi。

係統具有標準的電能報表格式並可根據用戶需求設計符合其需要的報表格式，係統可自動統計。可自動生成各種類型的實時運行報表、曆史報表、事件故障及告警記錄報表、操作記錄報表等，可以查詢和打印係統記錄的所有數據值，自動生成電能的日、月、季、年度報表，根據複費率的時段及費率的設定值生成電能的費率報表，查詢打印的起點、間隔等參數可自行設置；係統設計還可根據用戶需求量身定製滿足不同要求的報表輸出功能。

係統對所有用戶操作、開關變位、canliangyuexianjiqitayonghushijixuqiudeshijianjunjuyouxiangxidejilugongneng，baokuoshijianfashengdeshijianweizhi，dangqianzhibanrenyuanshijianshifouquerendengxinxi，duikaiguanbianwei、參量越限等信息還具有聲音報警功能，同時自動對運行設備發送控製指令或提示值班人員迅速排除故障。

本文以Acrel-3000智能電力監控係統的三層網絡拓撲結構為核心，分析了網絡拓撲結構的選型，以及Acrel-3000電力監控係統的功能和性能指標。在電力監控係統中，配置網絡電力儀表具有實施簡明、投(tou)資(zi)少(shao)等(deng)顯(xian)著(zhu)優(you)點(dian)，可(ke)以(yi)方(fang)便(bian)和(he)實(shi)時(shi)地(di)監(jian)控(kong)配(pei)電(dian)係(xi)統(tong)的(de)運(yun)行(xing)狀(zhuang)態(tai)，對(dui)現(xian)場(chang)的(de)用(yong)電(dian)設(she)備(bei)進(jin)行(xing)統(tong)一(yi)管(guan)理(li)，免(mian)去(qu)工(gong)作(zuo)人(ren)員(yuan)到(dao)現(xian)場(chang)記(ji)錄(lu)的(de)繁(fan)瑣(suo)工(gong)作(zuo)，係(xi)統(tong)對(dui)各(ge)種(zhong)用(yong)電(dian)設(she)備(bei)的(de)曆(li)史(shi)運(yun)行(xing)數(shu)據(ju)和(he)狀(zhuang)態(tai)進(jin)行(xing)管(guan)理(li)分(fen)析(xi)，便(bian)於(yu)維(wei)護(hu)人(ren)員(yuan)明(ming)確(que)設(she)備(bei)狀(zhuang)況(kuang)，製(zhi)定(ding)詳(xiang)細(xi)的(de)設(she)備(bei)維(wei)護(hu)計(ji)劃(hua)，減(jian)少(shao)工(gong)作(zuo)人(ren)員(yuan)，提(ti)高(gao)效(xiao)率(lv)。同(tong)時(shi)，根(gen)據(ju)建(jian)立(li)的(de)電(dian)能(neng)計(ji)量(liang)體(ti)係(xi)，可(ke)以(yi)了(le)解(jie)、分析建築總體能耗，提出降耗計劃，采取節能降耗措施，逐步提高用電效率。