電力監(jiān)控系統(tǒng)在上海體育學院乒乓球聯(lián)合會博物館的應用

摘要：介紹上海體育學院乒乓球聯(lián)合會博物館和中國乒乓球博物館項目，采用綜合保護裝置、多功能儀表、變壓器溫控儀、直流屏，采集配電現(xiàn)場的各種電參量和狀態(tài)信號。系統(tǒng)采用現(xiàn)場就地組網(wǎng)的方式，組網(wǎng)后通過現(xiàn)場總線通訊并遠傳至后臺，通過安科瑞電力監(jiān)控系統(tǒng)實現(xiàn)變電所變配電回路用電的實時監(jiān)控和管理。

關(guān)鍵詞：上海體育學院乒乓球聯(lián)合會博物館和中國乒乓球博物館項目；10KV變配電所；綜合保護裝置；Acrel-2000；電力監(jiān)控系統(tǒng)。

0 概述 

  乒聯(lián)博物館于2003年在瑞士洛桑成立，2013年5月乒聯(lián)正式宣布將位于瑞士洛桑的乒聯(lián)博物館遷往中國上海，將乒聯(lián)博物館和原定計劃建設的中國乒乓球博物館進行“兩館合一建設”。新落成的“乒博館”位于上海市黃浦區(qū)世博園地塊，占地面積5000平方米，總建筑面積10389平方米。其中地上建筑面積為7915平方米，地下建筑面積為2474平方米。館內(nèi)設置陳列展覽區(qū)、公眾服務區(qū)、體驗互動區(qū)、藏品技術(shù)區(qū)、教育研究區(qū)等區(qū)域，共有藏品12000余件，并配有先進的VR互動體驗區(qū)、多媒體互動區(qū)和3D影院。上海寶冶用330天時間在上海世博園區(qū)鑄造了這個世界范圍內(nèi)冠以“乒乓球聯(lián)合會博物館”名稱的精品工程，并先后榮獲上海市文明工地、綠色工地、金鋼獎等榮譽。 

  該項目總共有兩路10kV進線，經(jīng)兩路800KVA變壓器對項目進行供電。10kV及0.4kV變配電站綜保、多功能儀表、溫控儀、直流屏等設備采用RS485總線組網(wǎng)接入電力監(jiān)控系統(tǒng)，系統(tǒng)主機安裝在變電站值班室。

1  技術(shù)標準

本技術(shù)規(guī)范書引用的和行業(yè)標注如下：

ISO/IEC11801 《綜合布線標準》

GB/50198     《監(jiān)控系統(tǒng)工程技術(shù)規(guī)范》

GB50052      《供配電系統(tǒng)設計規(guī)范》

GB50054      《低壓配電設計規(guī)范》

IEC 61587    《電子設備機械結(jié)構(gòu)系列》

GB14285      《繼電保護和安全自動裝置技術(shù)規(guī)程》

GB/3047.1       《面板、架和柜的基本尺寸系列》

GB/T17626.2     《電磁兼容試驗和測量技術(shù)靜電放電抗擾度試驗》

DL/T720         《電力系統(tǒng)繼電保護柜、屏通用技術(shù)條件》

DL/T 698.1-2009 《第1部分：總則》

DL/T 698.2-2010 《第2部分：主站技術(shù)規(guī)范》

DL/T 698.31-2010 《第3.1部分：電能信息采集終端技術(shù)規(guī)范-通用要求》

DL/T 698.35-2010 《第3-5部分：電能信息采集終端技術(shù)規(guī)范-低壓集中抄表終端特殊要求》

DL/T 698.41-2010 《第4-1部分：通信協(xié)議-主站與電能信息采集終端通信》

DL/T 698.42-2010 《第4-2部分：通訊協(xié)議-集中器下行通信協(xié)議》

DL/T 698.41-2010 《第4-1部分：通信協(xié)議-主站與電能信息采集終端通信》

DL/T 698.42-2010 《第4-2部分：通訊協(xié)議-集中器下行通信協(xié)議》

2  系統(tǒng)方案

  監(jiān)控系統(tǒng)主要實現(xiàn)對上海體育學院乒乓球聯(lián)合會博物館和中國乒乓球博物館項目變配電進行用電安全進行監(jiān)控與管理。監(jiān)控范圍為10KV變配電所：綜合保護裝置2臺；多功能儀表140臺；變壓器溫控儀2臺；直流屏1臺。綜合保護裝置、變壓器溫控儀、多功能儀表、直流屏通過485總線接入本變電所內(nèi)主機，從而在監(jiān)控主機上實現(xiàn)總線上儀表與監(jiān)控主機的數(shù)據(jù)連通。如下圖所示：站控管理層、網(wǎng)絡通訊層和現(xiàn)場設備層。

系統(tǒng)網(wǎng)絡拓撲圖

1）站控管理層

  站控管理層針對電力監(jiān)控系統(tǒng)的管理人員，是人機交互的直接窗口。在主要指置于值班室的工控機、顯示器、UPS等。

2）網(wǎng)絡通訊層

  通訊層主要是由采集器及總線網(wǎng)絡組成。采集器主要功能是監(jiān)測現(xiàn)場智能儀表、綜合保護裝置、變壓器溫控儀、直流屏；總線網(wǎng)絡的主要功能是實現(xiàn)數(shù)據(jù)交互，使配電系統(tǒng)管理集中化、信息化、智能化，大提高了配電系統(tǒng)的安全性、可靠性和穩(wěn)定性，真正達到了無人值守的目的。

3）現(xiàn)場設備層

  現(xiàn)場設備層是數(shù)據(jù)采集終端，主要由變壓器溫控儀、綜合保護裝置、多功能儀表、直流屏組成，通過屏蔽雙絞線RS485接口，采用MODBUS通訊協(xié)議總線型連接接入通訊服務器，經(jīng)通訊服務器到達該配電間監(jiān)控主機進行組網(wǎng)，實現(xiàn)遠程監(jiān)控。

智能儀表現(xiàn)場連接示意

  現(xiàn)場儀表以手拉手方式通過屏蔽雙絞線(RVVSP2*1.0)進行通訊連接，每根總線連接智能儀表數(shù)量在25只左右，然后將數(shù)據(jù)上傳至串口服務器，進而將數(shù)據(jù)上傳至當?shù)乇O(jiān)控終端。具體連接示意圖如下所示：

3  系統(tǒng)功能

功能特點

  本系統(tǒng)采用全中文界面，操作簡單方便；運行穩(wěn)定可靠；系統(tǒng)具有一次系統(tǒng)圖顯示，模擬圖顯示和網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)圖顯示；系統(tǒng)提供了友好的人機交互界面，一切操作均可在界面上進行，而且具有遠程顯示功能。

登錄界面

  安科瑞Acrel-2000電力監(jiān)控系統(tǒng)為保障系統(tǒng)安全穩(wěn)定運行，設置了用戶權(quán)限管理功能。通過用戶權(quán)限管理能夠防止未經(jīng)授權(quán)的操作（如配電回路名稱修改等）。可以定義不同級別用戶的登錄名、密碼及操作權(quán)限，為系統(tǒng)運行、維護、管理提供可靠的安全保障。

主要功能：將用戶的級別分為操作工、班長、工程師、系統(tǒng)管理員四個等級，每個等級可以分別賦予不同的操作權(quán)限，包括進入運行、退出運行、遙控操作、報表管理、系統(tǒng)配置、用戶管理等。系統(tǒng)管理員為等級用戶，高用戶可添加、刪除下別的用戶。

配電監(jiān)測界面

  安科瑞Acrel-2000電力監(jiān)控系統(tǒng)人機界面友好，能夠以配電一次圖的形式直觀顯示配電線路的運行狀態(tài)，實時監(jiān)測各回路電壓、電流、功率、功率因數(shù)、電能等電參數(shù)信息，動態(tài)監(jiān)視各配電回路斷路器、隔離開關(guān)、地刀等合、分狀態(tài)，以及有關(guān)故障、告警等信號。

主要功能：一次圖顯示各回路對應回路名稱、電流、電壓、總有功功率、總功率因數(shù)，斷路器、地刀、隔離開關(guān)等合分位狀態(tài)，彈簧儲能狀態(tài)、手車位置狀態(tài)。

高壓一次系統(tǒng)圖

低壓一次系統(tǒng)圖（1）

低壓一次系統(tǒng)圖（2）

通訊狀態(tài)

  安科瑞Acrel-2000電力監(jiān)控系統(tǒng)支持實時監(jiān)視接入系統(tǒng)的各設備的通訊狀態(tài)，能夠完整的顯示整個系統(tǒng)網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)；可在線診斷設備通訊狀態(tài)，發(fā)生網(wǎng)絡異常時能自動在界面上顯示故障設備或元件及其故障部位。從而方便運行維護人員實時掌握現(xiàn)場各設備的通訊狀態(tài)，及時維護出現(xiàn)異常的設備，保證系統(tǒng)的穩(wěn)定運行。

主要功能：具備完整的系統(tǒng)通訊拓撲結(jié)構(gòu)圖，實時顯示設備通訊狀態(tài)，紅色狀態(tài)表示對應設備通訊正常，綠色狀態(tài)表示設備通訊異常。系統(tǒng)主機和串口服務器/通訊管理機旁標明設備分配IP地址，各設備旁標識了設備地址和設備回路編號。

通訊狀態(tài)圖

電能報表

  安科瑞Acrel-2000電力監(jiān)控系統(tǒng)以豐富的報表體支撐量體系的完整性。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，即該節(jié)點進線用電量與各分支回路消耗電量的統(tǒng)計分析報表。該功能使得用電可視透明，并在用電誤差偏大時可分析追溯，維護計量體系的正確性。

主要功能：查詢各回路或者設備時間的運行參數(shù)，報表中顯示電參量信息應包括：各相電流、三相電壓、總功率因數(shù)、總有功功率、總無功功率、正向有功電能等。電參量報表也支持導出Excel格式文件，還可以根據(jù)用戶要求導出PDF格式文件。

電能報表

  安科瑞Acrel-2000電力監(jiān)控系統(tǒng)以豐富的報表體支撐量體系的完整性。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，即該節(jié)點進線用電量與各分支回路消耗電量的統(tǒng)計分析報表。該功能使得用電可視透明，并在用電誤差偏大時可分析追溯，維護計量體系的正確性。

主要功能：具有起始時間和結(jié)束時間的時間選擇框，選定想要查詢的時間段后，通過點擊查詢按鈕可查詢出系統(tǒng)項目范圍內(nèi)所有配電回路的用電量。可通過導出按鈕將報表以Excel形式導出保存，通過打印按鈕進行報表打印。

電能報表功能

電流越限設置

  對配電系統(tǒng)每個回路設計了電流越限設置。便于配電維護人員及時根據(jù)現(xiàn)場用電需求變更用電電流設置限值，當發(fā)生電流越限，及時控制回路用電，確保供電可靠性，為用戶單位的用能權(quán)益提供保障。

功率曲線

  在配電曲線圖中，鼠標選擇對應回路，可查詢24小時內(nèi)和過去7天功率數(shù)據(jù)。

  功率曲線可以幫助用戶進行電能質(zhì)量分析和故障分析。

功率曲線界面

直流屏

  直觀顯示直流屏實時運行狀態(tài)，故障、報警開關(guān)狀態(tài)。

直流屏界面

報警及事件

實時報警

  實時報警窗口監(jiān)測系統(tǒng)所采集的遙測量。報警窗口會在系統(tǒng)運行時自動打開，并一直隱藏在后臺。

  當有電流或者電壓越限，并且觸及報警界*，“相應實時報警”窗口就會自動彈出，并以紅色字體顯示具體的報警信息：回路名、越限的電參量、報警值等。

歷史報警

  通過調(diào)節(jié)開始時間和結(jié)束時間，即可查詢到過去任意時間段內(nèi)的系統(tǒng)報警信息，包括遙測報警和遙信報警，還包括具體的報警時間，報警類型，報警內(nèi)容等。

4  效果展示

現(xiàn)場完成效果展示

高壓一次系統(tǒng)

變壓器溫控儀

變電所展示

后臺值班室展示

操作臺柜前組裝

5  結(jié)束語

  在當今配電設施的應用中，變電所的配電安全性至關(guān)重要，本文介紹的安科瑞Acrel-2000電力監(jiān)控系統(tǒng)在上海體育學院乒乓球聯(lián)合會博物館和中國乒乓球博物館項目的應用，可以實現(xiàn)對變電所供配電回路用電的實時監(jiān)控，不僅能顯示回路用電狀況，還具有網(wǎng)絡通訊功能，可以與串口服務器、計算機等組成電力監(jiān)控系統(tǒng)。系統(tǒng)實現(xiàn)對采集數(shù)據(jù)的分析、處理，實時顯示變電所內(nèi)各配電回路的運行狀態(tài)，對分合閘、負載越限具有彈出報警對話框、語音提示、短信報，并生成各種電能報表、分析曲線、圖形等，便于電能的遠程抄表以及分析、研究，該系統(tǒng)運行安全、可靠、穩(wěn)定，為解決用電問題提供了真實可靠的依據(jù)。

參考文獻：

[1].任致程 周中. 電力電測數(shù)字儀表原理與應用指南[M]. 北京. 中國電力出版社. 2007. 4

[2].周中等編著. 智能電網(wǎng)用戶端電力監(jiān)控與電能管理系統(tǒng)產(chǎn)品選型及解決方案[M]. 北京. 機械工業(yè)出版社. 2011.10

作者簡介：

劉丹，女，本科。任職單位：現(xiàn)任職于安科瑞電氣股份有限公司