摘要：随着经济的发展，能源消耗速度正不断加快，因此我国提出了绿色可持续发展战略，要求在发展建设中以节能为主，不断减少资源能耗，而电能便是首要控制内容。如今我国为电能使用，对计量表进行了优化创新，日常供电中分析用电数据的节能情况，从而结合实际调整当前制度，从而满足节能管理的实际需求，基于此，本文将对电力监控系统在电力工程中的应用进行分析，并提出相应的对策，本文介绍沈阳万方热力供暖有限公司热源厂及万方换热站项目，现场采用智能电力仪表、采集配电现场的各种电参量、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配电间配电回路及配电房回路用电的实时监控和管理。
关键词：配电间；智能电力仪表；Acrel-2000；电力监控系统。
概述
【资料图】
本项目为沈阳万方热力供暖有限公司热源厂及万方换热站项目新建配电房的电压电力监控系统。沈阳万方热力供暖有限公司，于2009-03-18在辽宁省注册成立，属于热水的生产和供应业，主营行业为电力、热力生产和供应业，服务领域为供暖服务，注册资本200万人民币。公司位于沈阳市于洪区北陵乡八家子村。
本次项目主要涉及沈阳万方热力供暖有限公司热源厂及万方换热站项目中的配电房进出线内的多功能电表，其中值班室置于监控值班室。
电力监控系统实现对变压器、柴油发电机、断路器以及其它重要设备进行监视、测量、记录、报警等功能，并与保护设备和远方控制中心及其他设备通信，实时掌握供电系统运行状况和可能存在的隐患，快速排除故障，提高工厂供电可靠性。
阐述电力监控系统
在电力网络中设备运行情况和电网运行状态无关，电力网络设备的工作指令便能够控制其运行情况，此种运行被称作被动配电网络。设备运行情况若是不受设备工作指令控制，自我诊断后的配电网络要结合电网能力和负荷发出设备运行指令，全面把控负荷运行的等级，此种运行被称作主动配电网络。由被动配电网络转化成主动配电网络，要先合理划分电力负荷，按照负荷重要性划分多个等级，保证电力网络有着自诊断能力，进而实现控制和调节工作。在被动配电网络转化成主动配电网络时，如果设备处于正常的工作状态，则要保证合理分配系统工作，实现控制和调节负荷功能，充分应用变压器过负荷能力。
电力监控系统组成
在控制中心所安装的设备是操作台中的主控机、打印机、显示器、备用电源和抗干扰电源。操作台上包括遥控按钮和开关电源开关、模拟盘电源等。控制主机可安装在本楼的楼内值班室，总控制室通常是安装在变电所中，传感器信号一般是使用总线传至此楼，控制主机和总控制主机，从而实现遥测遥控电量。采集和控制现场数据设备，是为智能控制系统、电流变送器、电压变送器将传感器信号传输到智能控制终端，使智能控制器的终端与智能通讯卡连接，双向传递数据。智能控制系统要在配电内的接触器实现预定程序中控制的电源各系统，包含的智能控制终端大约为1024个，能够增加系统的可扩展性。
数据采集
自动采集现场所有电量仪表的模拟量数据，自动采集现场开关状态以及故障状态等开关量数据。
支持实时采集、自动周期采集（定时采集）可配置周期（1分钟～24小时）。
支持数据传输正确性检验，异常数据自动处理。
支持多线程处理机制，提高数据采集效率，能同时对多个设备进行数据采集。
数据实时显示采用配电箱主接线图直观显示模式，各回路开关断合以及故障状态直观可见。
数据分析与处理
数据的综合统计、分析需要实现以下功能：
各设备用电数据小时、日、月、年等时间段内的统计、计算。
各设备的用电负荷值计算。
统计各分站及整体的用电量（有功、无功）。
数据查询与展示
要求能方便实现客户端查询和各级管理人员的查询，查询界面能适应各级管理人员的要求能够支持灵活的条件组合查询和对比分析，各类统计分析的数据可灵活采用报表等多种图表方式直观的展示功能。
数据展示功能按照不同用户的不同的权限，分为操作层、管理层、决策层三层用能展示。
操作层具备用能分析、累计用量、实时监测、运行记录及比例、对比、对标分析等功能。
管理层具备用能数据统计和分析、分类分项的对比、对标分析等功能。
决策层具备用能数据分析、数据删除、数据库导入/导出等功能。
权限管理
要求对不同用户赋予不同角色的权限，能授权到功能子菜单、具体档案记录、数据记录等。
系统要求具备合理完善的用户安全控制机制，能使应用环境中的信息资源得到有效地保护，防止信息的丢失、失窃和破坏。
节能改造及效果评估
要求为生产节能改造提供数据支撑，并能提供节能改造前后的效果评估。
参数设置
可通过采集柜设置各回路互感器变比，各种电流电压保护整定值。
故障判断与报警具有故障自动判断并采用声光方式报警功能。报警类型包括开关故障，电压、电流超限，现场采集模块通讯故障，与监控系统通讯故障等。报警时间自动记入系统数据库，方便用户查询，工作人员可随时掌握变配电站实时运行状态，发现变配电运行故障并作出相应处理，提高变配电的管理效率，提升电力系统安全性、可靠性。
系统方案
安科瑞Acrel-2000系统根据沈阳万方热力供暖有限公司热源厂及万方换热站项目的现场实际情况，整体网络结构采用屏蔽双绞线直接接至楼层的对应的数据采集器然后通过网线直接接至监控主机，保障了电力监控系统传输的稳定性与实时性。如下图所示：站控管理层、网络通讯层和现场设备层。
现场共计25台多功能计量仪表通过RS485总线接至配电房的通讯管理机，通讯管理机通过网络连接到监控主机实现总线上仪表与监控主机的数据连通。
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。在沈阳万方热力供暖有限公司热源厂及万方换热站中主要指置于配电房的监控主机。
2）网络通讯层
通讯层主要是由N2S16-485I-ETS工业串口服务器两台、以太网设备及总线网络组成。串口服务器主要功能是监测现场智能仪表；以太网设备及总线网络的主要功能是实现分站与主站之间的数据交互，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，真正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(RVSP2*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，不同种类的智能装置连接在不同的总线上，然后将数据上传至串口服务器，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：
系统功能
变电所实时监控系统图为主监控画面，主要实时监测变电所所有回路的运行状态，红色代表合闸，绿色代表分闸。在系统图中可以直观的看到每路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，系统人机界面友好，以配电一次图的形式直观显示配电线路的运行状态，实时监测各回路电压、电流、功率、功率因数、电能等电参数信息，动态监视各配电回路断路器、隔离开关、地刀等合分状态、柴油发电机状态、柴油液位、UPS状态、电池信息等，以及有关故障、告警等信号。
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。负载越限值在相应权限下可自由设置。具备历史查询功能，如下图所示：
事件告警记录功能，主要完成对查询时间段内出现的报警信息事件记录以及发生时间，为值班人员提供依据并且分析事故发生的原因。
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。该报表查询一科大厦楼层配电箱进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。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
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，显示办公楼实验楼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。查询各回路或设备指定时间的运行参数，报表中显示电参量信息应包括：各相电流、三相电压、总功率因数、总有功功率、总无功功率、正向有功电能等。如下图所示：
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。下图为变电所通讯状态示意图：
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。
●用户权限管理
电力监控系统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（如遥控的操作，数据库修改等）。可以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。
●遥控操作
电力监控系统可以对整个配电系统范围内的设备进行远程遥控操作。例如配电系统维护人员可以通过监控系统的主界面点击相应的断路器遥信点调出遥控操作界面，可以及时执行调度系统或站内相应的操作命令。
●网络拓扑图
电力监控系统支持实时监视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；可在线诊断设备通讯状态，发生网络异常时能自动在界面上显示故障设备或元件及其故障部位。
结束语
在当今配电设施的应用中，工业项目的配电安全性至关重要，本文介绍的Acrel-2000电力监控系统在沈阳万方热力供暖有限公司热源厂及万方换热站的应用，可以实现对配电间出线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，实时显示配电间内各配电回路的运行状态，对负载越限具有弹出报警对话框、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，该系统运行安全、可靠、稳定，为工业项目解决用电问题提供了安全可靠的依据，取得了较好的企业效益。
