安科瑞 王长幸0510-86179961
摘要：本文主要介绍茅台酒厂五期电力监控系统，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并远传至后台，通过Acrel-2000型电力监控系统实现变电所配电回路用电的实时监控。
关键词：配电监控；电力监控系统；智能电力仪表
1  概述：
本文介绍的Acrel-2000系统是以计算机检测和可编程技术研制的一套适用于高、低压配电系统的集中监控系统，可实现中央变电所、采区变电所的集中管理和无人值守，对于提高供电系统。系统可靠性和经济运行指标广泛应用于电力、化工、国防、建材、市政、学校、医院、建筑、交通、冶金等行业。本文以茅台酒厂新区（五厂）电力监控为例加以介绍。
2  项目简介
贵州茅台酒厂集团由中国贵州茅台酒厂有限责任公司、贵州茅台酒厂集团技术开发公司、贵州茅台酒厂集团习酒有限公司、及其全资子公司、控股公司、参股公司等近20 家企业构成，集团所涉足的产业领域包括茅台白酒、礼盒白酒、原浆酒、啤酒、葡萄酒、红酒、证券、银行、保险、物业、科研等。
为了加强茅台酒厂新区用电的科学管理和提高电能的利用率，茅台酒厂新厂需设计一套电力监控系统，此项目的监控范围为：主要针对茅台酒厂新区专变的用电进行监测，该监测范围主要为0.4KV用电状况分析，监测2个专变内4路变压器出线回路、8路无功补偿、2路母联柜及87路普通馈线回路电参量，安科瑞电气股份有限公司于2010年11月承接了茅台酒厂新厂系统集成工作，并根据变电所现场实际需求，为其选用了我司ACREL-2000电力监控系统。
3  系统设计方案
Acrel -2000符合的标准
本技术方案以现行国家及电力行业的有效标准为依据，国标未列入部分应参考IEC最新标准和规范。如标准间有矛盾时，应以较高标准为准。
GB2887-2000                        《计算站场地技术要求》
GB/T13729-2002                  《远动终端通用技术条件》
DL478-2001                          《静态继电保护及安全自动装置通用技术条件》
DL/T400-2010                 《继电器和安全自动装置技术规程》
DL/T 814-2002                 《配电自动化系统功能规范》
DL/T634-2002           《远动设备和系统传输规约基本远动任务配套标准》
DL/T721-2000           《配电网自动化系统远方终端》
DL/T770-2001           《微机变压器保护装置通用技术条件》
GB/T50063-2008                  《电力装置的电测量仪表装置设计规范》
GB-14285-2006                  《继电保护和安全自动装置技术规程》
GBJ232-2002              《建筑电气工程施工质量验收规范》
GB/T15145-2001                  《微机线路保护装置通用技术条件》
GB50171-2006                      《电气装置安装工作盘、柜及二次回路结线施工及验收规范》
GB/50198-2011                  《监控系统工程技术规范》
GB/T17626.5                        《浪涌（冲击）抗扰度试验》
DL/T5003-2005                     《电力系统调度自动化设计技术规程》
IEC-61131-3                    《图形可编程标准》
4  Acrel-2000电力监控系统主要功能
4.1  数据采集与处理
数据采集是配电监控的基础，数据采集主要由底层多功能网络仪表采集完成，实现远程数据的本地实时显示。需要完成采集的信号包括：三相电压U、三相电流I、频率Hz、功率P、功率因数COSφ、电度Epi、远程设备运行状态等数据。
数据处理主要是把按要求采集到的电参量实时准确的显示给用户，达到配电监控的自动化化和智能化要求，同时把采集到的数据存入数据库供用户查询。
4.2  人机交互
系统提供简单、易用、良好的用户使用界面。采用全中文界面，CAD图形显示低压配电系统电气一次主接线图，显示配电系统设备状态及相应实时运行参数，画面定时轮巡切换；画面实时动态刷新；模拟量显示；开关量显示；连续记录显示等。
4.3  运行负荷曲线
负荷趋势曲线功能主要负责定时采集进线及重要回路电流和功率负荷参量，自动生成运行负荷趋势曲线的，方便用户及时了解设备的运行负荷状况。点击画面相应按钮或菜单项可以完成相应功能的切换；可以查看实时趋势曲线或历史趋势线；对所选曲线可以进行平移、缩放、量程变换等操作，帮助用户进线趋
势分析和故障追忆，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。
4.4  数据库建立与查询
主要完成遥测量和遥信量定时采集，并且建立数据库，定期生成报表，以供用户查询打印。
4.5  远程报表查询
报表管理程序的主要功能是根据用户的需要设计报表样式，把系统中处理的数据经过筛选、组合和统计生成用户需要的报表数据。本程序还可以根据用户的需要对报表文件采用定时保存、打印或者召唤保存、打印模式。同时本程序还向用户提供了对生成的报表文件管理功能。
报表具有自由设置查询时间实现日、月、年的电能统计，数据导出和报表打印等功能。
4.6  历时事件
历时事件查看界面主要为用户查看曾经发生过的故障记录、信号记录、操作记录、越限记录提供方便友好的人机交互，通过历史事件查看平台，您可以根据自己的要求和查询条件方便定位您所要查看的历史事件，为您把握整个系统的运行情况提供了良好的软件支持。
4.7  用户权限管理
针对不同级别的用户，设置不同的权限组，防止因人为误操作给生产，生活带来的损失，实现配电系统的安全，可靠运行。可以通过用户管理进行用户登录、用户注销、修改密码、添加删除等操作，方便用户对账号和权限的修改。
5  茅台酒厂新区案例分析
本项目中，主要针对茅台酒厂新区专变的用电进行监测，该监测范围主要为0.4KV用电状况分析，监测2个专变内4路变压器出线回路、8路无功补偿、2路母联柜及87路普通馈线回路电参量，2个变电所具体为80米，采用屏蔽双绞线将信号直接上传至监控值班室内。
系统结构采用分层分布式，监控中心值班室放置1台主机，2台通讯服务器、1台UPS电源、1台打印机及报警蜂鸣器等。本监控系统采用分层分布式结构，即站控层，通讯层与间隔层；具体设备连接情况请见下图（1）。
图（1）
间隔设备层主要为：多功能网络电力仪表、开关量、模拟量采集模块和智能断路器等。这些装置分别对应相应的一次设备安装在电气柜内，这些装置均采用RS485通讯接口，通过现场MODBUS总线组网通讯，实现数据现场采集。
网络通讯层主要为：通讯服务器，其主要功能为把分散在现场采集装置集中采集，同时远传至站控层，完成现场层和站控层之间的数据交互。
站控管理层：设有高性能工业计算机、显示器、UPS电源、打印机、报警蜂鸣器等设备。监控系统安装在计算机上，集中采集显示现场设备运行状况，以人机交互的形式显示给用户。
以上网络仪表均采用RS485通讯接口和MODBUS-RTU通讯协议，RS485采用屏蔽线传输，一般都采用二根连线，接线简单方便；通讯接口是半双工通信即通信的双方都可以接收、在同一时刻只能发送或接收数据，数据最高传输速率为10Mbps。RS485接口是采用平衡驱动器和差分接收器的组合，抗噪声干扰能力增强，总线上允许连接多达32个设备，最大传输距离为1.2km。
6  系统功能
本系统功能模块具体分为5块，包括实时数据显示、系统负荷曲线、用电报表、报警、用户管理，以下介绍各模块功能。
实时数据显示功能主要根据茅台酒厂新区配电系统一次配电系统图绘制而成，通过此图使用者可清晰看出配电系统结构，并能实时观测系统用电情况，通过标注回路用途，使配电系统的走向更为清晰化，另外回路名称可随时根据用户需要进行更改，但是此处设置了更改权限，需用户登录并正确输入密码后才可进行回路名称更改，电压、电流等常规电参量也可以在一次示意图界面上查看，下图（2）为实时数据显示界面：

图（2）
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。见图（3）。

图（3）
电参量报表功能，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。该报表查询供变电所内所有出线回路的电参数，主要包括：三相电流、有功功率和有功电度及变压器温度。该报表各回路名称和数据库关联，方便用户修改回路名称。见图（4）

图（4）
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，显示健身中心某段时间内的各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。见图（5）。

图（5）
事故报警和追忆：对于电气值班人员来说，跳闸报警的实时性和准确性是非常重要的指标，电力监控系统为用户定制的报警功能主要针对配电室低压回路断路器的分合闸变位，通过报警窗口和外置音箱发出报警音提示值班人员低压馈出回路断路器发生了变位，根据报警窗口显示的内容，可以立即定位报警回路并进行响应，保障配电系统的稳定运行。见图（6）

图（6）
针对不同级别的用户，设置不同的权限，方便不同权限的管理人员对系统的不同操作，实现配电系统的安全，可靠运行。通过用户管理进行用户登录、用户注销、修改密码、添加删除等操作，方便用户对账号和权限的修改。
7  运行效果
在Acrel-2000电力监控系统应用之前，整个厂区用电基本上靠人工来抄表，投入了大量的人力资源，现场的设备运行状态也不能及时被值班人员掌控，增加了设备运行时的隐患。Acrel-2000电力监控系统完成以后，减少了电气值班人员，实现了现场信息的实时监测；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；报警窗口的弹出有助于提醒值班人员及时检查现场设备的运行状况。通过报警窗口的应用，消除了电气故障，使值班人员更加安全，整套工作的实施也更加人性化，便于维护人员明确设备状况，制定详细的设备维护计划，减少人力投入，提高工作效率，从而降低整个系统的运营成本。
该系统经过WEB发布之后，不但支持局域网浏览，对广域网Internet 也一样适用。这也意味着茅台酒厂管理人员可以通过广域网实时查看新区所有生产用电情况和员工的工作情况。本系统为生产管理人员和设备维护人员提供了现代化的管理和分析手段。自该电力监控系统投运以后，员工的考核有据可查，奖惩全部建立在完善的数据基础之上，生产管理明显改善，工厂的生产效率也得到了明显的提高。软件功能对生产管理者来说：其简单，方便，快捷的满足了对员工的管理；对生产线上的员工来说：其考核规则是公平，公正的。所以自系统运行以来，该软件得到了公司员工的一致好评。
ACREL-2000电力监控系统为用户提供的是一套完整的解决方案，具体用到生产管理当中时，还需要管理人员对数据进行深入的分析和挖掘只，有不断的去运用这套系统，才能从中发现它更多的益处。
 
参考文献
[1].任致程周中. 电力电测数字仪表原理与应用指南[M]. 北京. 中国电力出版社. 2007. 4
[2].周中等编著. 智能电网用户端电力监控与电力监控系统产品选型及解决方案[M]. 北京. 机械工业出版社. 2011.10
 


[复制 收藏 ]