電力監(jiān)控系統(tǒng)在智能建筑電氣節(jié)能中的應(yīng)用

安科瑞電氣股份有限公司 上海嘉定 201801

 

摘要：電力監(jiān)控系統(tǒng)在智能建筑中被廣泛使用，其以及時、穩(wěn)定、安全、便捷的優(yōu)點提高了電能使用效率，節(jié)約了成本。借助電力監(jiān)控系統(tǒng)能準確判斷故障發(fā)生原因和位置，為智能建筑的安全性和智能化發(fā)展提供了有力的支持

關(guān)鍵詞：電力監(jiān)控系統(tǒng)；智能建筑；監(jiān)控系統(tǒng)；電氣節(jié)能

 

     智能建筑是運用計算機自動管控功能實現(xiàn)建筑物的信息、通信等自動化的建筑形式。電力監(jiān)控系統(tǒng)在智能建筑中占有重要位置，為智能建筑提供安全可靠的配電系統(tǒng)，在電能使用、電能節(jié)約上起到非常大的作用。

 

     電力智能監(jiān)控系統(tǒng)包括集中監(jiān)控系統(tǒng)等模式。集中監(jiān)控系統(tǒng)呈通信層、間隔層、站控層分層分布式結(jié)構(gòu)，包括智能配電儀表、微機綜合保護、智能電子設(shè)備等裝置。所有設(shè)備利用通信協(xié)議通過屏蔽雙絞線對通信管理機進行管理，后臺與以太網(wǎng)連接運行，在HMI上看是控制畫面、實時運行狀態(tài)、控制和修改系統(tǒng)配置。

     通信層主要是采集和測量配電系統(tǒng)的運行參數(shù)，然后將數(shù)據(jù)傳輸給監(jiān)控系統(tǒng)。使用到的設(shè)備包括多功能繼電保護裝置、智能型網(wǎng)絡(luò)多參數(shù)測控儀表等。通過配置這些裝置和設(shè)備，可以不依賴主控計算機而獨立運行。

     間隔層的主要功能是要完成與主控計算機之間的通信聯(lián)接、數(shù)據(jù)交換和通信協(xié)議轉(zhuǎn)換等，實現(xiàn)系統(tǒng)的兼容性和擴充性。通過以太網(wǎng)交換機、數(shù)據(jù)服務(wù)器和網(wǎng)關(guān)服務(wù)器與系統(tǒng)進行連接和數(shù)據(jù)共享。

     站控層位于中控室或者值班室，配備高性能的計算機、不間斷電源、報警裝置等。主控計算機內(nèi)安裝有電力監(jiān)控軟件，實現(xiàn)人機界面和管理功能。

 

     智能建筑中電力監(jiān)控系統(tǒng)的特點有：①通過電力智能監(jiān)控系統(tǒng)，技術(shù)人員可以實時掌控電流等狀態(tài)，及時、準確地掌握現(xiàn)場信息、模板等設(shè)備運行情況。對故障進行準確的排查和處理，并根據(jù)故障和設(shè)備的使用情況合理安排維護工作。②電力智能監(jiān)控系統(tǒng)可以降低能源成本，檢測用電異常時的基準、用電量、負載，在各區(qū)域之間制訂簡單的用電負荷，檢查出因電能質(zhì)量問題造成的損耗。③電力智能監(jiān)控系統(tǒng)能夠評估出電網(wǎng)、變壓器、配電盤、配電柜等的設(shè)置是否合理，并根據(jù)評估結(jié)果反映出電力資源的質(zhì)量和運行情況，方便業(yè)主根據(jù)電力資源的使用和運行制訂相應(yīng)的決策。④電力智能監(jiān)控系統(tǒng)可以通過保養(yǎng)手段延長電氣設(shè)備的使用壽命。⑤對于電能質(zhì)量，智能電力監(jiān)控系統(tǒng)可以檢測出劣質(zhì)電能的運行，對劣質(zhì)電能予以報警，并提醒工作人員處理，實時監(jiān)控智能建筑中電力運行的情況。

 

     電力智能監(jiān)控系統(tǒng)取代了人工電力監(jiān)控系統(tǒng)，通過計算機通訊網(wǎng)絡(luò)實現(xiàn)了電力測量、管控、故障分析、信號管理、電力運行等的智能自動化，提高了配電系統(tǒng)的透明化程度。使其安全、可靠性能*，管理水平日益現(xiàn)代化。因為電力監(jiān)控系統(tǒng)的開放性使得智能建筑中的通信變得迅速而便捷，實現(xiàn)了信息通訊的自動化互聯(lián)互通，例如智能建筑中的辦公自動化、通信網(wǎng)絡(luò)自動化、自動報警系統(tǒng)等。智能建筑電力監(jiān)控系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)如圖1所示。

圖1智能建筑電力監(jiān)控系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)示意圖

     案例一：某公司的重要設(shè)備發(fā)生了嚴重的故障，但這種故障時常出現(xiàn)，并不易被人察覺。因此安裝了智能化電力檢測系統(tǒng)，在偶爾出現(xiàn)故障時及時捕捉并記錄了暫態(tài)故障波形。這個信息為公司節(jié)省了巨額的設(shè)備修理費用。

     案例二：在某大型園區(qū)中，廠房和辦公樓為主要建筑物，均采用了智能化設(shè)計，包括動力電源、中央空調(diào)、安防設(shè)備等。每個變電站均配備了變壓器，采用兩進線一母聯(lián)的結(jié)構(gòu)。每個變電站系統(tǒng)都使用了電力監(jiān)控系統(tǒng)，主通訊網(wǎng)采用100mTCP/IP光纖以太網(wǎng)，監(jiān)控層采用了Modbus總線通信。這套管理系統(tǒng)對于整個園區(qū)建筑物配電系統(tǒng)的全面管理具有很重要的作用，不僅降低了園區(qū)管理運營的成本，也提高了智能建筑的效率和安全性。

 

     建筑物內(nèi)部為了提高供電管理效率，必須要進行智能電力監(jiān)控系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)鋪設(shè)。這是因為智能電力架空系統(tǒng)的電力系統(tǒng)設(shè)計是以節(jié)能為目標，并擁有巨大的節(jié)能應(yīng)用空間。而且智能軟件的設(shè)計具有靈活性和先進性的特點，因此在系統(tǒng)運行的同時也降低了成本。

     智能電力監(jiān)控系統(tǒng)具有分層監(jiān)控的特點，對各個點都能做到有效監(jiān)控。系統(tǒng)建設(shè)中，通過智能監(jiān)控系統(tǒng)的自動化運行，將有關(guān)數(shù)據(jù)和輸出進行了記錄，并結(jié)合建筑物的特點和電力系統(tǒng)供應(yīng)情況進行智能化監(jiān)管，保證了監(jiān)控系統(tǒng)的通信連接在低耗能的狀態(tài)下運行，實現(xiàn)了節(jié)能的目標。

     在系統(tǒng)運行過程中，智能監(jiān)控系統(tǒng)的優(yōu)勢在于可以對事故發(fā)生的地點和故障進行分析。對有關(guān)數(shù)據(jù)按照順序進行記錄。因此，電力系統(tǒng)中的故障，無論是經(jīng)常發(fā)生還是偶然出現(xiàn)，均逃不出智能電力監(jiān)控系統(tǒng)的監(jiān)控范圍。而且即便是潛在問題，也能夠通過智能監(jiān)控的數(shù)據(jù)分析及時發(fā)現(xiàn)，提前進行風險預(yù)估并提出維護和保養(yǎng)方案，實現(xiàn)了集中管理控制，延長了機器壽命，達到了節(jié)能的效果。

     智能建筑的結(jié)構(gòu)設(shè)計要符合降低成本、綠色建筑的要求，達到高效率、低能耗、低污染、節(jié)約能源、保護環(huán)境的可持續(xù)發(fā)展目標。對于我國建筑行業(yè)，設(shè)備運行消耗是主要的資金支出項目。通過智能電力系統(tǒng)的運行，將傳統(tǒng)的能耗降低到*低，提高效率，削減支出，是電力監(jiān)控系統(tǒng)的主要功能之一。通過提高管理效率，供應(yīng)可靠、安全的電力，減少電能花費，降低成本設(shè)備投資等，實現(xiàn)節(jié)能目標。例如國際上的powerLogic電力監(jiān)控系統(tǒng)的電氣節(jié)能體現(xiàn)在：通過對電力參數(shù)進行數(shù)據(jù)分析，建立系統(tǒng)和設(shè)備的電能消耗模式，實時檢測電能消耗異常；采取有效措施進行設(shè)備改造，避免電能損耗；優(yōu)化配電系統(tǒng)，例如集中控制公共照明，減少電能花費，對配電系統(tǒng)進行電能監(jiān)控、分配和計量，避免電能浪費。

 

5.1概述

     針對用戶變電站（一般為35kV及以下電壓等級），通過微機保護裝置、開關(guān)柜綜合測控裝置、電氣接點無線測溫產(chǎn)品、電能質(zhì)量在線監(jiān)測裝置、配電室環(huán)境監(jiān)控設(shè)備、弧光保護裝置等設(shè)備組成綜合自動化的綜合監(jiān)控系統(tǒng)，實現(xiàn)了變電、配電、用電的安全運行和全面管理。監(jiān)控范圍包括用戶變電站、開閉所、變電所及配電室等。

     Acrel-2000Z電力監(jiān)控系統(tǒng)是安科瑞電氣股份有限公司根據(jù)電力系統(tǒng)自動化及無人值守的要求，針對35kV及以下電壓等級研發(fā)出的一套分層分布式變電站監(jiān)控管理系統(tǒng)。該系統(tǒng)是應(yīng)用電力自動化技術(shù)、計算機技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)和信息傳輸技術(shù)，集保護、監(jiān)測、控制、通信等功能于一體的開放式、網(wǎng)絡(luò)化、單元化、組態(tài)化的系統(tǒng)，適用于35kV及以下電壓等級的城網(wǎng)、農(nóng)網(wǎng)變電站和用戶變電站，可實現(xiàn)對變電站的控制和管理，滿足變電站無人或少人值守的需求，為變電站安全、穩(wěn)定、經(jīng)濟運行提供了堅實的保障。

 

5.2應(yīng)用場所

     適用于軌道交通，工業(yè)，建筑，學校，商業(yè)綜合體等35kV及以下用戶端供配電自動化系統(tǒng)工程設(shè)計、施工和運行維護。

 

5.3系統(tǒng)架構(gòu)

     Acrel-2000Z電力監(jiān)控系統(tǒng)采用分層分布式設(shè)計，可分為三層：站控管理層、網(wǎng)絡(luò)通信層和現(xiàn)場設(shè)備層，組網(wǎng)方式可為標準網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)、光纖星型網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)、光纖環(huán)網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，根據(jù)用戶用電規(guī)模、用電設(shè)備分布和占地面積等多方面的信息綜合考慮組網(wǎng)方式。

5.4系統(tǒng)功能

     （1）實時監(jiān)測：直觀顯示配電網(wǎng)的運行狀態(tài)，實時監(jiān)測各回路電參數(shù)信息，動態(tài)監(jiān)視各配電回路有關(guān)故障、告警等信號。

 

     （2）電參量查詢：在配電一次圖中，可以直接查看該回路詳細電參量。

     （3）曲線查詢：可以直接查看各電參量曲線。

     （4）運行報表：查詢各回路或設(shè)備某一時間的運行參數(shù)。

     （5）實時告警：具有實時告警功能，系統(tǒng)能夠?qū)ε潆娀芈愤b信變位，保護動作、事故跳閘等事件發(fā)出告警。

     （6）歷史事件查詢：對事件記錄進行存儲和管理，方便用戶對系統(tǒng)事件和報警進行歷史追溯，查詢統(tǒng)計、事故分析。

     （7）電能統(tǒng)計報表：系統(tǒng)具備定時抄表匯總統(tǒng)計功能，用戶可以自由查詢自系統(tǒng)正常運行以來任意時間段內(nèi)各配電節(jié)點的用電情況。

     （8）用戶權(quán)限管理：設(shè)置了用戶權(quán)限管理功能，可以定義不同級別用戶的登錄名、密碼及操作權(quán)限。

     （9）網(wǎng)絡(luò)拓撲圖：支持實時監(jiān)視并診斷各設(shè)備的通訊狀態(tài)，能夠完整的顯示整個系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。

     （10）電能質(zhì)量監(jiān)測：可以對整個配電系統(tǒng)范圍內(nèi)的電能質(zhì)量和電能可靠性狀況進行持續(xù)性的監(jiān)測。

     （11）遙控功能：可以對整個配電系統(tǒng)范圍內(nèi)的設(shè)備進行遠程遙控操作。

     （12）故障錄波：可在系統(tǒng)發(fā)生故障時，自動準確地記錄故障前、后過程的各種電氣量的變化情況。

     （13）事故追憶：可自動記錄事故時刻前后一段時間的所有實時穩(wěn)態(tài)信息。

 

     （14）Web訪問：展示頁面顯示變電站數(shù)量、變壓器數(shù)量、監(jiān)測點位數(shù)量等概況信息，設(shè)備通信狀態(tài)，用電分析和事件記錄。

     （15）APP訪問：設(shè)備數(shù)據(jù)頁面顯示各設(shè)備的電參量數(shù)據(jù)以及曲線。

 

5.5系統(tǒng)硬件配置

 

     電力監(jiān)控系統(tǒng)是信息時代人類追求工作高效、生活優(yōu)化的產(chǎn)物。智能建筑必將在未來得到更加廣泛的應(yīng)用，人們對科技和經(jīng)濟的追求也必然向著智能化和簡約化的方向邁進。因此，電力監(jiān)控系統(tǒng)不僅是現(xiàn)代建筑智能化管理的必要組成部分，而且已經(jīng)成為新時期智能建筑發(fā)展的重點之一。

 

[1]劉竹.電力監(jiān)控系統(tǒng)在智能建筑和電氣節(jié)能中的應(yīng)用[J].建筑工程技術(shù)與設(shè)計，2015(18)：1283.

[2]林璽.智能電力監(jiān)控系統(tǒng)在電氣節(jié)能中的應(yīng)用[J].科技傳播，2014(13)：210，206.

[3]熊道輝.智能建筑和電氣節(jié)能中電力監(jiān)控系統(tǒng)的應(yīng)用

[4]安科瑞企業(yè)微電網(wǎng)應(yīng)用手冊2020.06版

 

作者簡介

任運業(yè)，男，現(xiàn)任職于安科瑞電氣股份有限公司。