摘 要：本文介紹基於ACR系列可編程智能電測表的Acrel-3000電力監控系統在海門行政中心的應用，實現了分散式採集和集中控制管理的智能化電力監控。
0 引言
海門位於著名的長江三角洲，建縣於公元958年（後周顯德5年），因出江入海之門戶而得名，素有"棉糧故里、濱江樂土"之稱。
海門行政中心電力監控和電能管理項目是2009年7月份開始的項目，旨在通過該系統實現行政中心A樓，B樓，H樓和主樓電力系統的集中管理和檢測，實現遠程智能化配電系統。該項目實現了海門行政中心4座樓內電力系統的智能管理。設計方案為4個樓內的4個配電室，通過光電轉換器經過光纖拉倒主樓地下一層的配電中心。4個配電室現場放置通訊機櫃，儀錶數據通過485線通過MOXA串口伺服器，光電轉換器輸送到配電中心。
1 系統結構
Acrel-3000電力監控軟體是對現場生產數據進行採集與過程式控制制的專用軟體，最大特點是能以靈活多樣的「組態方式」而不是編程方式來進行系統集成，它提供了良好的用戶開發界面和簡捷的工程實現方法，只要將其預設置的各種軟體模塊進行簡單的「組態」，便可以非常容易地實現和完成監控層的各項功能。比如在分散式網路應用中，所有應用（例如趨勢曲線、報警等）對遠程數據的引用方法與引用本地數據完全相同，通過「組態」的方式大大縮短了自動化工程師的系統集成時間，提高了集成效率。海門行政中心變配電系統拓撲結構如圖1。
圖1 變配電系統拓撲結構圖
系統採用分散式結構，按功能或區域進行劃分，模塊化設計。整個系統分為三層，即站控管理層、網路通訊層、現場設備層。
1.1 現場設備層
現場設備層主要任務是將現場的各種配電系統的運行參數進行採集和測量，並將採集和測量的各種數據經網路通訊層傳輸至監控系統。其中主樓變配電室主要設備是：ACR220EL/KC、ACR330EL/KC可編程智能電測表共96塊；A樓變配電室主要設備是：ACR220EL/KC可編程智能電測表共63塊；B樓變配電室主要設備是：ACR220EL/KC可編程智能電測表共59塊；H樓變配電室主要設備是：ACR220EL/KC可編程智能電測表共105塊。上述設備均相互獨立完成各自的功能，不依賴主控計算機運行，具備RS-485 通信介面，通過現場的RS-485匯流排將檢測到的各項電參數和狀態信號實時傳輸到中間層的數據處理單元—串口伺服器。
ACR系列可編程智能電測表，該系列儀錶採用交流採樣技術，能分別測量電網中的電流、電壓、功率、功率因數和電能等參數，可通過面板薄膜開關設置倍率。帶RS-485通訊介面，採用Modbus協議；也可將電量信號轉換成標準的直流模擬信號輸出；或帶開關量輸入／輸出，繼電器報警輸出等功能。
1.2 網路通訊層
網路通訊層位於現場層與主控層之間，採用高性能、嵌入式通訊伺服器。通訊伺服器負責把現場層儀錶採集的數據經過網路通信聯接、數據交換上傳到主控層，是主控層與現場層的橋樑。
1.3 站控管理層
主控層位於主樓地下一層變配電室內，配置高性能、高可靠性工業級計算機、UPS不間斷電源、印表機等。Acrel-3000電力監控軟體安裝在主控計算機上，通過軟體的人機界面和各種管理功能實現對整個行政中心的實時監控和報表管理。
海門行政中心的值班室位於主樓負一層變配電室內，配置一台工業網路交換機；A樓變配電室現場採用8根匯流排，使用一台8口的串口伺服器，通過光纖連接至主樓值班室內的交換機上；B樓變配電室現場採用6根匯流排，使用一台8口的串口伺服器，通過光纖連接至主樓值班室內的交換機上；H樓變配電室現場採用5根匯流排，使用一台8口的串口伺服器，通過光纖連接至主樓值班室內的交換機上；再通過交換機把數據傳輸到工控機。
2 電力監控系統的主要功能
系統依據客戶實際需求進行設計，並實現了一次主接線圖界面顯示；電參量遙測及電參量越限報警；事件記錄；系統運行異常監測；故障報警及操作記錄；報表查詢與列印；系統負荷實時、歷史曲線，用戶許可權管理等主要功能。
2.1 數據採集與處理
數據採集是配電監控的基礎，數據採集主要由底層多功能網路儀錶採集完成，實現遠程數據的本地實時顯示。需要完成採集的信號包括：三相電壓U、三相電流I、頻率Hz、功率P、功率因數COSφ、電度Ep、遠程設備運行狀態等數據。
數據處理主要是把按要求採集到的電參量實時準確的顯示給用戶，達到配電監控的自動化化和智能化要求，同時把採集到的數據存入資料庫供用戶查詢。
2.2 人機交互
系統提供簡單、易用、良好的用戶使用界面。採用全中文界面，CAD圖形顯示低壓配電系統電氣一次主接線圖，顯示配電系統設備狀態及相應實時運行參數；畫面實時動態刷新；模擬量顯示等。
2.3 故障報警及事故追憶
在配電系統發生運行故障時，會及時發出聲光報警提示用戶及時響應故障迴路，同時自動記錄事件發生的時間，以被用戶查詢，追憶故障原因。
2.4 資料庫建立與查詢
主要完成遙測量和遙信量定時採集，並且建立資料庫，定期生成報表，以供用戶查詢列印。
2.5 運行負荷曲線
定時採集進線及重要迴路電流負荷參量，自動生成運行負荷趨勢曲線的，方便用戶及時了解設備的運行負荷狀況。
2.6 電能成本管理
自動進行日、月、年的電能統計，同時生成日、月、年報表。
3 案例分析
海門行政中心低壓配電系統主要有10台10/0.4 kV配電變壓器，本系統主要負責對低壓進線及相應配出迴路的實時動態監測。
進線迴路採用ACR330EL/KC，它能測量三相電壓、三相電流、有功功率、無功功率、功率因數、頻率、有功電能、無功電能等多種電參量，並帶有4路光電隔離開關量輸入接點和2路繼電器控制輸出接點,帶RS485通訊介面。
配出迴路採用ACR220EL/KC，它能測量三相電流，帶有4路光電隔離開關量輸入接點和2路繼電器控制輸出接點，帶RS485通訊介面。
低壓配電系統主要監測運行設備的電參量，其中包括：進線三相電流，功率，功率，電能，頻率等電參量及配出迴路的三相電流，見圖2。
圖2 B樓低壓配電系統配電系統圖
系統通訊狀態圖，可實時查看系統各設備通訊運行情況，見圖3。
圖3 電力監控系統通訊狀態圖
遠程抄表功能，完成對各主要迴路的實時遠程集抄功能，見圖4。
圖4 遠程抄表
事件記錄功能，事件記錄報警可實時歷史查看，見圖5。
圖5 事件記錄
4 設備與投資
根據現場實際情況所配置的系統硬體含採集裝置、電源、工作站主機、列印設備、系統軟體、弱電安裝施工等總計費用為19萬元左右。配電各環節的數據均可通過監控主機集中顯示，方便配電管理人員及時發現配電故障環節，按月統計用電數據，又可以轉發上傳至樓宇自控系統BAS，便於整體調度。相對於傳統的電工抄表、統計雖增加了一次投入，但智能化程度得到極大提高，節省了人力資本的投入。省去了值班人員現場抄表的煩瑣，具有投資少、簡明實用、便於智能管理等優點。
5 結束語
Acrel-3000電力監控系統具有通用性好、可靠性高、組態靈活等優點，在海門行政中心項目上得以成功應用。隨著計算機信息技術的普及，低壓配電智能化的要求也越來越高，變配電監控及低壓配電管理使得實現配電室的無人職守真正成為現實，系統對各種用電設備的歷史運行數據和狀態進行管理分析，便於維護人員明確設備狀況，制定詳細的設備維護計劃，減少人力投入，提高工作效率，從而降低整個系統的運營成本。
參考文獻：
[1]《電力電測數字儀錶原理與應用指南》， 任致程、周中，中國電力出版社
