Acrel-2000电力监控系统在上海财经大学10KV变电站的应用

安科瑞 陈聪 周洁 陈正 于洋

摘要：介绍上海财经大学新建10/0.4KV变电站，采用智能电力仪表，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至后台，通过Acrel-2000型电力监控与电能管理系统实现变电所配电回路用电的实时监控和管理。

关键词：上海财经大学新建10KV变电站;10/0.4KV配电室；智能电力仪表;Acrel-2000/3000型;电力监控系统

0 概述 

    上海财经大学学校校园占地总面积766亩（全日制学生人均37平方米），有一个主校区和两个分校区。其中，主校区是全日制本硕博学生和留学生教育基地，由连成一片的国定、武川、武东校区组成。主校区位于杨浦大学城，毗邻复旦大学、同济大学、第二军医大学等学府。中山北一路校区是高层次人才在职培训基地。

    上海财经大学新建10KV变电站项目位于上海市国定路777号，临近政立路武川路交界。

    本次项目为上海财经大学新建10KV变电站部分的电力监控系统。

1 需求分析

    现场为一座10/0.4KV配电室。电力监控系统需要实现数据集中管理、分析处理。软件大概功能要求如下：

    电压、电流、功率、功率因数及频率等监测信息实时刷新，并以一次图形式直观动态显示。各回路子画面上显示该回路各电参量、回路名称、电流越限值等信息。

    对各回路电力仪表的电流绘制趋势曲线，便于分析该回路配电运行工况。

    对各回路电力仪表的电能集中抄表功能，并可生成时间段内符合客户管理需求的用电报表。

    本技术条件适用于上海财经大学的0.4KV配电室低压柜。供方产品应具有高安全性与可靠性、易于扩展、便于维修与维护。供方提供的产品应至少满足本技术条件，但不仅于此，其技术性能应满足对配电室数据监控的要求。

2  系统方案

    监控系统主要实现上海财经大学新建10/0.4KV变电站的0.4kV配电系统进行用电监控与电能管理。监控范围为变电所T1、T2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。系统接入变电所26只ACR120EL多功能电力仪表,6只REF611综保及泰狮温控仪2只，分6条总线，总线直接接入本变电所内采集设备；值班室位于变电所内，总线直接上传至变电所主机，从而在监控主机上实现总线上仪表与监控主机的数据连通。

    现场拓扑结构如下图所示：站控管理层、网络通讯层和现场设备层。

1）站控管理层

    站控管理层针对电力监控系统的管理人员，是人机交互的直接窗口。在主要指置于值班室的工控机、显示器、UPS等。

2）网络通讯层

    通讯层是由仪表总线经后232/485转换器，连接至后台主机的232串口，从而将智能电力仪表的数据上传至系统后台。

    通讯层的主要功能是实现数据交互，使配电系统管理集中化、信息化、智能化，提高了配电系统的安全性、可靠性和稳定性，达到了无人值守的目的。

3）现场设备层

    现场设备层是数据采集终端，主要由智能仪表组成，智能仪表通过屏蔽双绞线RS485接口，采用MODBUS通讯协议总线型连接接入通讯服务器，经通讯服务器到达该配电间监控主机进行组网，实现远程控制。

智能仪表现场连接示意

    现场仪表以手拉手方式通过屏蔽双绞线(RVVSP2*1.0)进行通讯连接，每根总线连接智能仪表数量在20只左右，然后将数据上传至串口服务器NPORT5610-8，进而将数据上传至当地监控终端。具体连接示意图如下所示：

     低压进线和馈线回路采用多功能仪表，它能测量所有常规电力参数，如：三相电压、电流、功率因数、频率、有功电度、无功电度。

3  系统功能

功能特点

    本系统采用全中文界面，操作简单方便；运行稳定可靠。点击相应快捷按钮即可进入相应的系统功能模块；系统具有一次系统图显示，模拟图显示和网络结构图显示；系统提供了友好的人机交互界面，一切操作均可在界面上进行，而且具有远程显示功能。

登录界面

    进入监控系统界面后，整体界面分为三块，标题界面、主系统界面和菜单切换界面。

用户管理

    为保障系统安全稳定运行，设置了用户权限管理功能。通过用户权限管理能够防止未经授权的操作（如配电回路名称修改等）。定义不同级别用户的登录名、密码及操作权限，为系统运行维护管理提供可靠的安全保障。将用户的级别分为操作工、工程师、系统管理员这三个等级，每个等级可以单独赋给不同的操作权限，包括进入运行、退出运行、报表管理。

通讯状态

通讯状态功能说明

     实时显示接入系统的各设备的通讯状态，能够完整的显示整个系统网络结构，可在线诊断系统网络通讯状态，发生网络故障时能自动在屏幕上显示故障单元和故障部位。从而方便系统维护人员实时掌握现场各设备的通讯状态，对出现异常的设备及时维护，保证系统的稳定运行。

菜单切换界面

    在软件窗口底部是菜单切换界面，该界面排的7个按钮为系统各个功能切换按钮。

    通过点击菜单切换界面上的功能按钮，就可进入相应的功能界面。

    在菜单切换界面中含小化及退出2个快捷功能。本系统为了防止值班人员的操作失误导致程序的停止运行，当选择退出时，系统将弹出警告窗口，如果点击确认，则退出所有程序；如果点击取消，则不会对系统操作。

 配电监测

配电监测功能说明

 详细参数

    可查看个配电回路的分布和连接情况以及主要的电参量。主要数据包括：三相电流，三相电压，进线回路的功率、电能、功率因数、回路名称，和出线回路的电流、回路名称。

    当选择管理员身份登录系统后，可在系统一次图中点击回路名称，直接对回路名称进行修改，修改后系统会自动保存，在此界面在此界面可查看三相表的详细参数。

    系统图的各个回路图标和母线图标在没有通电时会显示绿色，上电后会显示红色，以此区分。

运行记录

运行记录功能说明

    点击菜单栏的“运行记录” 。

    设置时间控件的时间，点击查询按钮即可查询历史某时刻的两台变压器主回路的电参量报表。主要数据包括：相电压、相电流、功率因数、变压器温度。

    该报表可以以电子表格的方式导出和具备打印功能.

电参量报表

电参量报表功能说明

    实时电力参数和历史电力参数的存储和管理功能，所有实时采集的数据、顺序事件记录等均可保存到实时数据库。在监控画面中能够自定义需要查询的参数、查询的时间段或选择查询最近更新的记录数等，并通过报表方式显示出来。该功能方便用户进行事故追溯查询。

    设置时间控件的时间，点击查询按钮即可查询历史某时刻的各个回路 的电参量报表。主要数据包括：三相电压、三相电流、有功功率、无功功率、功率补偿因数、电能。

    该报表包含所有的回路。帮助用户了解每个时刻系统运行中是否出现电压不稳定，电流越限，功率、功率因数是否符合要求。以次为依据，对系统进行更好的管理和优化。如有多张表格，可在表页下端选择切换。

    该报表可以以电子表格的方式导出和具备打印功能。

电能报表

 电能报表功能说明

    点击菜单栏上的“电能报表” 。

    对用电量的管理以报表形式呈现，该报表可以呈现系统运行期间的任意时间段内的各回路用电，每个进线回路及它所带的出线回路制作在一张表内，可方便查询。如有多张表格，可在表页下端选择切换。

    通过调节开始时间和结束时间，点击“查询”按钮，即可显示此时间段内的用电量，也可以以电子表格的形式导出和打印。

电流曲线

电流曲线功能说明

    对配电系统总进线回路（或重要负荷的出线）设计了电流势曲线。便于配电维护人员及时掌握用电需求与供电系统负荷占比，确保供电可靠性，为用户单位的用能权益提供保障。借助该功能，还可分析用能需量的增长趋势，适时调整需量申报，减少因需量偏差过大造成的多余缴费。

    对配电系统总进线回路（或重要负荷的出线）设计了电流势曲线。便于配电维护人员及时掌握用电需求与供电系统负荷占比，确保供电可靠性，为用户单位的用能权益提供保障。借助该功能，还可分析用能需量的增长趋势，适时调整需量申报，减少因需量偏差过大造成的多余缴费。电流曲线可以帮助用户进行电能质量分析和故障分析。

报警及事件

报警及事件二级菜单

实时报警

遥测实时报警功能

    实时报警窗口分为“遥测实时报警”、遥信实时报警，分别监测系统所采集的遥测量和遥信量。报警窗口会在系统运行时自动打开，并一直隐藏在后台。

    当有电流或者电压越限，并且触及报警界*，“相应实时报警”窗口就会自动弹出，并以红色字体显示具体的报警信息：回路名、越限的电参量、报警值等。

历史报警

遥测历史报警查询

    可查询到过去任意时间段内的系统报警信息，包括遥测报警和遥信报警，还包括具体的报警时间，报警类型，报警内容等。

4  结束语

    在当今配电设施的应用中，变电所的配电安全性至关重要，本文介绍的Acrel-2000电力监控系统在上海财经大学10KV变电站的应用，可以实现对变电所供配电回路用电的实时监控，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、语音提示、短信报警灯，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，该系统运行安全、可靠、稳定，为学校解决用电计量问题提供了真实可靠的依据，取得了较好的效益。