摘要

     隨著(zhu)中(zhong)國(guo)經濟的高速發展、城鎮化(hua)率(lv)的不(bu)斷提(ti)高，中(zhong)國(guo)城鎮建筑面積逐年增(zeng)加，同(tong)時建筑的高能耗問題也(ye)變(bian)得日益凸顯。數(shu)據(ju)顯示：截止至2013年底，中國（城鎮和(he)鄉(xiang)村）既有建(jian)筑面積已達500億(yi)平(ping)方(fang)米以上。另據(ju)*數據(ju)顯示，中國建(jian)筑運(yun)行能耗約(yue)占(zhan)全社會總能耗的27.5%，其中大型(xing)公共建(jian)筑(zhu)(zhu)總面積(ji)不(bu)足城鎮建(jian)筑(zhu)(zhu)總面積(ji)的(de)4%，但總能耗(hao)(hao)卻占全國城鎮總耗(hao)(hao)電量的(de)22%，大型(xing)公共建(jian)筑(zhu)(zhu)單位面積(ji)年耗(hao)(hao)電量達到70～300KWh，為普通(tong)居民住宅的(de)10～20倍。本文(wen)就上海醫學中(zhong)心配電監控系(xi)統做一簡(jian)單介紹，本系統采用(yong)智能電力儀(yi)表采集(ji)配電現(xian)場(chang)的(de)各種電參(can)量和開關信號。系統(tong)采用(yong)現(xian)場(chang)就地組網(wang)的(de)方(fang)式，組網(wang)后通(tong)(tong)過(guo)現(xian)場(chang)總線通(tong)(tong)訊并遠傳至后臺，通(tong)(tong)過(guo)安(an)科瑞配電監控(kong)系(xi)統實現(xian)變電(dian)(dian)所配電(dian)(dian)回路(lu)用電(dian)(dian)的實時監控。

0引言

     智(zhi)能(neng)(neng)(neng)(neng)電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)網是當前國(guo)內(nei)新技術和(he)(he)新產(chan)業發展的(de)(de)熱點(dian)。根據(ju)(ju)智(zhi)能(neng)(neng)(neng)(neng)電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)網研究(jiu)框架體系，智(zhi)能(neng)(neng)(neng)(neng)電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)網建(jian)(jian)設主要(yao)抓住發電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)、輸電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)、變電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)、配(pei)電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)、用(yong)(yong)(yong)(yong)電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)和(he)(he)調度六個(ge)(ge)(ge)環節。“配(pei)用(yong)(yong)(yong)(yong)電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)”環節即為電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)網用(yong)(yong)(yong)(yong)戶(hu)端(duan)(duan)。用(yong)(yong)(yong)(yong)戶(hu)端(duan)(duan)消耗(hao)著整個(ge)(ge)(ge)電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)網80%的(de)(de)電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)能(neng)(neng)(neng)(neng)，用(yong)(yong)(yong)(yong)戶(hu)端(duan)(duan)智(zhi)能(neng)(neng)(neng)(neng)化用(yong)(yong)(yong)(yong)電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)管(guan)理對用(yong)(yong)(yong)(yong)戶(hu)可(ke)靠、安全、節約用(yong)(yong)(yong)(yong)電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)有十分重要(yao)的(de)(de)意義(yi)。構建(jian)(jian)智(zhi)能(neng)(neng)(neng)(neng)用(yong)(yong)(yong)(yong)電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)服務體系，使用(yong)(yong)(yong)(yong)智(zhi)能(neng)(neng)(neng)(neng)儀表以(yi)及智(zhi)能(neng)(neng)(neng)(neng)用(yong)(yong)(yong)(yong)電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)管(guan)理終端(duan)(duan)設備，實現電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)網與(yu)用(yong)(yong)(yong)(yong)戶(hu)的(de)(de)雙(shuang)向(xiang)良性互(hu)動。上(shang)(shang)海地區已經初步建(jian)(jian)設了區域能(neng)(neng)(neng)(neng)耗(hao)平臺，通過各(ge)個(ge)(ge)(ge)區域大型商業建(jian)(jian)筑(zhu)，公共建(jian)(jian)筑(zhu)上(shang)(shang)傳的(de)(de)能(neng)(neng)(neng)(neng)耗(hao)數據(ju)(ju)，實時(shi)掌握整個(ge)(ge)(ge)地區的(de)(de)能(neng)(neng)(neng)(neng)耗(hao)使用(yong)(yong)(yong)(yong)情況，指導(dao)區域各(ge)終端(duan)(duan)用(yong)(yong)(yong)(yong)戶(hu)的(de)(de)用(yong)(yong)(yong)(yong)能(neng)(neng)(neng)(neng)，在用(yong)(yong)(yong)(yong)電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)高(gao)峰(feng)期(qi)合(he)理分配(pei)能(neng)(neng)(neng)(neng)源走(zou)向(xiang)，培養用(yong)(yong)(yong)(yong)戶(hu)合(he)理用(yong)(yong)(yong)(yong)電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)意識(shi)，規范區域用(yong)(yong)(yong)(yong)戶(hu)的(de)(de)用(yong)(yong)(yong)(yong)能(neng)(neng)(neng)(neng)，對惡性負(fu)載和(he)(he)不(bu)合(he)理用(yong)(yong)(yong)(yong)能(neng)(neng)(neng)(neng)的(de)(de)處罰提供相應的(de)(de)數據(ju)(ju)依據(ju)(ju)。

     安科瑞配電監(jian)控系統正是針對以(yi)上趨勢而研發的(de)用戶(hu)(hu)端配電監(jian)控系統。本系統通(tong)過對上海醫(yi)學中心變電所內的(de)部分重(zhong)要回路(lu)進行計(ji)量(liang)(liang)，通(tong)過對監(jian)測回路(lu)用電量(liang)(liang)的(de)實時計(ji)量(liang)(liang)、存儲、分析，以(yi)表格或圖形的(de)形式來顯(xian)示(shi)整個計(ji)量(liang)(liang)體系用電狀況(kuang)，找出(chu)高(gao)能(neng)耗點或不合理用能(neng)習慣，為節約能(neng)源(yuan)，用戶(hu)(hu)進一(yi)步節能(neng)改造或設備升級提供準確的(de)數(shu)據支(zhi)撐。

     本(ben)文以上海(hai)醫學(xue)中(zhong)心(xin)為例，簡單介紹安科瑞配電監控系(xi)統在(zai)上海(hai)醫學(xue)中(zhong)心(xin)配電系(xi)統中(zhong)的應用。

1項目介紹

     上(shang)海醫(yi)(yi)(yi)學(xue)中心(xin)(SIMC)位于(yu)浦東新區的上(shang)海醫(yi)(yi)(yi)學(xue)園(yuan)區內(nei)(nei)的醫(yi)(yi)(yi)院區，是一所包含外科(ke)、內(nei)(nei)科(ke)、婦產科(ke)、兒科(ke)、 眼(yan)科(ke)、耳鼻喉科(ke)、口腔科(ke)、醫(yi)(yi)(yi)療美容(rong)、內(nei)(nei)窺中心(xin)、健康體(ti)檢科(ke)等科(ke)室的綜合型醫(yi)(yi)(yi)院，設(she)有450張病床，其中包括100張ICU和HDU。 病房將(jiang)以單(dan)人間和雙(shuang)人間為主，并將(jiang)導(dao)入“3H”（Hospital醫(yi)(yi)(yi)院、Ho賓館、Home家(jia)）醫(yi)(yi)(yi)療模式(shi)，提供溫(wen)馨的規范化服務。醫(yi)(yi)(yi)院將(jiang)由新加(jia)坡百匯醫(yi)(yi)(yi)療集團管理(li)經(jing)營，計劃2014年3月28日試(shi)運營，6月正式(shi)運營。

     本項(xiang)目(mu)主要針(zhen)對醫(yi)學(xue)中心(xin)的1#、2#變電(dian)所內的進(jin)線回路(lu)和饋線回路(lu)進(jin)行(xing)電(dian)力數(shu)據的實時(shi)監控(kong)，再已經相關(guan)建筑能(neng)耗的分類(lei)、分項(xiang)標準對用能(neng)進(jin)行(xing)整理，整理的數(shu)據根據浦東公共建筑能(neng)耗平(ping)臺(tai)要求上傳。

2用戶需求

     ①　標準的(de)變(bian)配(pei)電(dian)系(xi)統(tong)具有(you)CAD一次單(dan)線圖(tu)顯(xian)示中(zhong)、低壓配(pei)電(dian)網絡(luo)的(de)接(jie)線情況：龐大的(de)系(xi)統(tong)具有(you)多(duo)畫(hua)面(mian)切換及(ji)畫(hua)面(mian)導航(hang)的(de)功(gong)能(neng)；分散(san)的(de)配(pei)電(dian)系(xi)統(tong)具有(you)空間(jian)地(di)理平面(mian)的(de)系(xi)統(tong)主畫(hua)面(mian)。主畫(hua)面(mian)可(ke)以顯(xian)示各(ge)個回路(lu)的(de)運行狀態，并(bing)具有(you)回路(lu)帶電(dian)、非帶電(dian)機(ji)故障著(zhu)色的(de)功(gong)能(neng)。主要電(dian)參量直(zhi)接(jie)顯(xian)示于(yu)人機(ji)交互界面(mian)并(bing)實(shi)時刷新(xin)。

     ②　軟件(jian)可(ke)對(dui)不(bu)同級別的用戶(hu)賦予不(bu)同權限，從而(er)保證系統在運行過程中的安全性和可(ke)靠性。

     ③　電(dian)壓、電(dian)流(liu)、功(gong)(gong)率(lv)、功(gong)(gong)率(lv)因(yin)數及頻率(lv)等(deng)監測信息實時刷新，并以一(yi)次圖形式直觀動(dong)態顯示。各回(hui)路(lu)子畫面上(shang)顯示該(gai)回(hui)路(lu)各電(dian)參量、回(hui)路(lu)名稱、CT變(bian)比、電(dian)流(liu)越限值及開關狀態等(deng)信息，且(qie)可實現數據的轉發上(shang)傳。

     ④　對其負載(zai)繪制電(dian)流(liu)趨勢曲(qu)線，便于(yu)分析該(gai)回(hui)路配電(dian)運(yun)行工況

     ⑤　越(yue)限報(bao)警，針對客(ke)戶(hu)的特定回(hui)路(lu)來設置越(yue)限報(bao)警

     ⑥　對各回路的電能(neng)集抄(chao)功(gong)能(neng)，并自動生成(cheng)符合客戶(hu)管理需求的用電報表

     ⑦　報警事件記錄，便(bian)于維(wei)護人員來根(gen)據(ju)事件發生的時(shi)間性(xing)質對電路進行(xing)維(wei)護。

     ⑧　系統以Web發布后可進(jin)行(xing)遠程(cheng)網絡訪(fang)問，且可通過Internet訪(fang)問。

     ⑨　系(xi)統的部分(fen)能(neng)耗(hao)(hao)數據須上傳至上海浦東區域能(neng)耗(hao)(hao)平臺。

3設計方案

3.1參考標準

系(xi)統的設計滿足以下(xia)所列制造(zao)和試驗標準(zhun)：

JGJ/T 16-92             《民用(yong)建筑(zhu)電氣(qi)設計規范》

GB/J63-90               《電力裝(zhuang)置的電測量儀表裝(zhuang)置設(she)計(ji)規范(fan)》

GB/T13730              《地區電網數據采(cai)集與監(jian)控系統通用(yong)技術條件》

GB2887                   《計算(suan)站場地技術要求(qiu)》

GB/50198-94           《監控系統工(gong)程技(ji)術(shu)規范》

DL/T 698.31-2010    《第3.1部分：電能信息采集終端技術規范-通用要(yao)求(qiu)》

DL/T 698.35-2010    《第3-5部分：電能(neng)信息采集終端(duan)技(ji)術規范-低壓集中抄表終端(duan)特(te)殊要求》

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

DL/T 698.42-2010    《第(di)4-2部分：通(tong)(tong)訊協議-集中器下(xia)行(xing)通(tong)(tong)信(xin)協議》

DL/T/814-2002         《配電自動化系統功能規范》

3.2 系統架構設計

     鑒于上(shang)海醫(yi)(yi)學(xue)中(zhong)(zhong)心的(de)(de)建筑規模、性(xing)質，以及(ji)后續(xu)項目的(de)(de)可連帶發(fa)展(zhan)的(de)(de)性(xing)質，安科瑞電(dian)氣股份有(you)限公司系統部根據用戶的(de)(de)幾點需求以及(ji)在相同(tong)性(xing)質工程中(zhong)(zhong)的(de)(de)經驗，對該建筑的(de)(de)智能配電(dian)系統的(de)(de)搭建做以下設計：上(shang)海醫(yi)(yi)學(xue)中(zhong)(zhong)心所(suo)有(you)監控(kong)點(dian)位現已安(an)(an)裝智(zhi)能電力儀(yi)表，且均采用標準的(de)Modbus-RTU協議。將現場安(an)(an)裝的(de)智(zhi)能儀(yi)表通(tong)(tong)過(guo)屏蔽(bi)雙絞線(xian)以手拉(la)手式相連，數據(ju)總線(xian)直接鋪設至主(zhu)機所(suo)在的(de)值(zhi)班(ban)室。數據(ju)總線(xian)通(tong)(tong)過(guo)數據(ju)采集器將數據(ju)傳輸(shu)至系統(tong)主(zhu)機。系統(tong)示意圖(tu)1所(suo)示。

圖(tu)1

4 系統功能

     上位機軟(ruan)件(jian)采(cai)用安科(ke)瑞(rui)自主(zhu)研發的(de)配(pei)電監控(kong)(kong)系統，通過軟(ruan)件(jian)進行設(she)備配(pei)置、數據庫變量配(pei)置、界(jie)面設(she)計等，完成了在上位機軟(ruan)件(jian)監控(kong)(kong)及(ji)電力監控(kong)(kong)的(de)功能。

4.1 功能特點

     安科(ke)瑞配電監控系統(tong)采用全中(zhong)文界面，操作簡單方便(bian)；運行穩(wen)定可(ke)靠(kao)的(de)特點。點擊相(xiang)應(ying)(ying)快捷(jie)按鈕即可(ke)進入相(xiang)應(ying)(ying)的(de)系(xi)(xi)統功能模塊(kuai)；系(xi)(xi)統具(ju)有一次系(xi)(xi)統圖(tu)顯(xian)示(shi)(shi)，模擬圖(tu)顯(xian)示(shi)(shi)和網絡結構圖(tu)顯(xian)示(shi)(shi)；系(xi)(xi)統具(ju)有人機界面友好，顯(xian)示(shi)(shi)數(shu)據(ju)直觀，方便(bian)用戶查(cha)閱(yue)。

4.2系統功能簡介

4.2.1登陸界面

     軟件的(de)界面可以根據項目的(de)特點和(he)客戶的(de)要求(qiu)來(lai)設計。初始(shi)界面為(wei)“登(deng)錄界面”，選擇用戶名，輸入相(xiang)應密碼，則(ze)進入查看(kan)數(shu)(shu)據，否則(ze)無法查看(kan)數(shu)(shu)據。

4.2.2通訊示意圖

     通(tong)訊示(shi)意圖為拓撲(pu)圖，顯示(shi)系統與儀表(biao)的(de)通(tong)訊是否正常(chang)。其中紅色(se)(se)表(biao)示(shi)正常(chang)通(tong)訊，綠色(se)(se)表(biao)示(shi)通(tong)訊中斷。界面如圖3所示。

圖(tu)3 通(tong)訊示意

4.2.3配電系統圖

     配電(dian)系(xi)統(tong)圖顯示整個(ge)配電(dian)系(xi)統(tong)的(de)整體架構，便于(yu)管理人員快速了解(jie)配電(dian)系(xi)統(tong)的(de)組織結構，參數(shu)界(jie)面實時顯示的(de)電(dian)力(li)參數(shu)數(shu)據可以反映配電(dian)系(xi)統(tong)的(de)運行狀態。配電(dian)系(xi)統(tong)界(jie)面如(ru)圖4所示，詳(xiang)細參數(shu)如(ru)圖5所示。

圖(tu)4

圖5

     由(you)圖4、圖5就可(ke)以(yi)看出(chu)整(zheng)個配電(dian)系統的分布、運行(xing)狀(zhuang)態以(yi)及(ji)(ji)以(yi)及(ji)(ji)主要(yao)的電(dian)參(can)量(liang)。主要(yao)的電(dian)參(can)量(liang)數據包括三項電(dian)流，三項電(dian)壓，進(jin)線回(hui)路(lu)的功勞、電(dian)能、功率因數、回(hui)路(lu)名稱以(yi)及(ji)(ji)出(chu)現(xian)回(hui)路(lu)的相應(ying)電(dian)參(can)量(liang)。

4.2.4 電參量報表

     電參(can)量報(bao)表主(zhu)要(yao)的數據包括：三相(xiang)電壓，三相(xiang)電流，電能，有功功率(lv)，無(wu)功功率(lv)，功率(lv)補償因(yin)數，頻率(lv)。

該(gai)報表可以實現(xian)系(xi)統運行(xing)期間(jian)(jian)的(de)任意時間(jian)(jian)抄表等功(gong)能，將每(mei)塊電表的(de)顯示(shi)數據以報表形式呈現(xian)，選擇相應的(de)柜體(ti)，再選擇要查詢的(de)時間(jian)(jian)，即可顯示(shi)電壓，電流，有(you)功(gong)功(gong)率，無功(gong)功(gong)率，功(gong)率補償因數，頻率。界面如圖6所示

圖6

     報(bao)(bao)表(biao)打印：打印當前(qian)報(bao)(bao)表(biao)的數據；

     數據保存：將當前報表(biao)以Excel表(biao)格形(xing)式導出到所選(xuan)擇(ze)的位置。

4.2.5 電能報表

     電能報表將配電回路用(yong)電量報(bao)表(biao)形(xing)式(shi)呈現，該報(bao)表(biao)可以(yi)實(shi)現系統運行期間(jian)的(de)任意(yi)時(shi)(shi)(shi)間(jian)段(duan)內的(de)月抄表(biao)，日抄表(biao)，小時(shi)(shi)(shi)抄表(biao)等(deng)功能(neng)，如(ru)下圖(tu)所示選擇回路，設(she)定開始(shi)時(shi)(shi)(shi)間(jian)和(he)結(jie)束時(shi)(shi)(shi)間(jian)，點(dian)擊“查詢(xun)”按鈕，即可顯示此時(shi)(shi)(shi)間(jian)段(duan)內的(de)用(yong)電量，也可以(yi)Excel形(xing)式(shi)導出(chu)或打(da)印(yin)。界面如圖7所(suo)示。

圖7

4.2.6 電流曲線

     電流(liu)是配電系統的(de)重要電力參數(shu)。本(ben)系統為重要回(hui)路設(she)計了(le)電流(liu)曲(qu)線(xian)，此曲(qu)線(xian)可(ke)以(yi)設(she)置查詢時間(jian)，還可(ke)以(yi)任意放大、縮(suo)小某區間(jian)內的(de)曲(qu)線(xian)，便于管理人(ren)員準(zhun)確(que)明了(le)的(de)掌握系統的(de)運行狀(zhuang)態。界面如圖8所示。

圖8

4.2.7實時報警和歷史報警

     本系統還(huan)針(zhen)對主要電(dian)參(can)量(liang)的(de)遙測(ce)量(liang)（包括進(jin)線回路(lu)的(de)電(dian)流、電(dian)壓(ya)、頻率(lv)、功率(lv)因素和出(chu)線回路(lu)的(de)電(dian)流越線報(bao)警）。也能點(dian)擊打(da)開歷(li)史報(bao)警調出(chu)歷(li)史報(bao)警界面。實(shi)時報警主要分為(wei)遙測和(he)遙信(xin)實(shi)時報警。

     報(bao)警功能能夠幫助管(guan)理人員(yuan)在短的時間內(nei)能定(ding)(ding)位(wei)(wei)故障點位(wei)(wei)，提高了故障的排查(cha)效率，保(bao)障配電系(xi)統的長期穩定(ding)(ding)運行。

5 結束語

     隨著(zhu)用戶端配(pei)電系統智能化(hua)管理需求(qiu)的提高。配(pei)電監(jian)控系(xi)統(tong)已成(cheng)為配電端用戶的必然選擇，本文介紹的(de)安科瑞配電(dian)監控系統在上海(hai)醫學中心項(xiang)目(mu)中的應用，可以(yi)實現對上海醫學(xue)中心配電系統(tong)實時監控(kong)，不僅(jin)能(neng)實時顯示(shi)配電(dian)系(xi)統各個回路(lu)的(de)運(yun)行狀態，系統的網(wang)絡通訊功(gong)能，還可以和(he)上(shang)層數據平臺實現數據共(gong)享。系統對采集數據的進行(xing)分(fen)析(xi)、處理，實時顯示變電所內各配電回路的電能(neng)使用狀(zhuang)況、負載(zai)越限具有彈出(chu)報警對(dui)話框及報(bao)警聲音(yin)提示，并生成各種電能報(bao)表、分析曲線、圖形等，便(bian)于電能的遠(yuan)程抄表以(yi)及分析、研究制(zhi)定(ding)相應的用能考核(he)機制(zhi)。該系統運(yun)行安全(quan)、可靠、穩定，為配電系統終(zhong)端(duan)用戶(hu)解決各個配電(dian)回路的(de)具體用電(dian)不(bu)明的(de)問(wen)題，為后期(qi)電力系(xi)統(tong)的維(wei)護及制定節(jie)能措施提(ti)供了真實可靠(kao)的依據。

參考文(wen)獻

[1]《電(dian)力電(dian)測數字(zi)儀表原理與應用指南(nan)》， 任致程、周中(zhong)，中(zhong)國電(dian)力出版社

[2]《智能樓宇(yu)控制系(xi)統的設(she)計(ji)與(yu)實施技術》， ;黎連業、朱衛東(dong)、李皓，清華大學出版社

[3]《智能電(dian)網用戶端電(dian)力監控與配電監控系(xi)統產品選型(xing)及解決(jue)方案》，周中(zhong)， 北京. 機械工業出版社.

作者簡介：周菁，女(nv)，本(ben)科，就(jiu)職(zhi)于江蘇安(an)科瑞(rui)電器(qi)制造(zao)有(you)限公司。