電力監(jiān)控和能耗管理系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案

摘要：介紹青島新機(jī)場空管工程業(yè)務(wù)區(qū)電力監(jiān)控和能耗監(jiān)測，采用智能電力儀表采集配電現(xiàn)場的各種電參量和開關(guān)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(yuǎn)傳至后臺，通過電力監(jiān)控和能耗監(jiān)測實(shí)現(xiàn)變電所配電回路用電的實(shí)時監(jiān)控和電能管理。

0 概述

青島新機(jī)場項(xiàng)目，按照國際高4F運(yùn)行等級設(shè)計(jì)，可起降空客380、波音747等目前大機(jī)型，項(xiàng)目建成后將成為區(qū)域性樞紐機(jī)場、面向日韓的門戶機(jī)場，也會成為集高鐵、地鐵、航空、高速公路為一體的大型機(jī)場。其中的空管工程是該機(jī)場建設(shè)的重點(diǎn)工程之一，工程總投資9.56億元人民幣，總建筑面積2.35萬平方米，總用地規(guī)模266畝?？展芄こ贪ㄋ_區(qū)、業(yè)務(wù)區(qū)、二次雷達(dá)、氣象雷達(dá)、氣象觀測場等區(qū)域組成。

民航機(jī)場屬于特別重要用能單位，一級負(fù)荷較多，別的設(shè)施水平和服務(wù)水平也決定了客戶對管理水平的高度要求，保證用能安全是機(jī)場方面為關(guān)心的問題。項(xiàng)目面積大，分布廣，負(fù)荷密集，供電容量大，需要通過自動化系統(tǒng)對工程各類供電設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)和用電負(fù)荷的變化情況進(jìn)行自動、集中、實(shí)時的監(jiān)控。Acrel-2000Z電力監(jiān)控系統(tǒng)針對35kV及以下用戶變電站，對微機(jī)保護(hù)裝置、智能操控裝置、電氣接點(diǎn)測溫產(chǎn)品、電能質(zhì)量監(jiān)測裝置、多功能儀表、直流屏、模擬屏等設(shè)備進(jìn)行監(jiān)控，幫助用戶實(shí)現(xiàn)變電、配電、用電的管理。系統(tǒng)監(jiān)控范圍包括用戶變電站、開閉所、分變電所及低壓配電室等。

針對于項(xiàng)目重要用能單元、用能設(shè)備進(jìn)行能源的系統(tǒng)化、精細(xì)化監(jiān)測，以發(fā)現(xiàn)能源消耗的異常，通過分析找出解決方法，對于實(shí)施的節(jié)能技改可效果跟蹤、效果對比、效果驗(yàn)證，并通過不斷優(yōu)化策略，找出優(yōu)用能模式。Acrel5000能耗管理系統(tǒng)采集建筑電、水、氣、冷熱量等能源消耗數(shù)據(jù)和光伏、風(fēng)力、儲能等新能源數(shù)據(jù)，對用能數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，按照區(qū)域、部門、用電設(shè)備類型進(jìn)行細(xì)分，提供同比、環(huán)比分析比較和用能數(shù)據(jù)追溯，同時可以提供尖峰平谷各時段用能數(shù)據(jù)和報表，幫助用戶梳理能源賬單明細(xì)和制定能源績效考核。

1 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

安科瑞電力監(jiān)控和能耗管理系統(tǒng)以服務(wù)器、通訊設(shè)備、測控單元為基本工具，為民航機(jī)場的實(shí)時數(shù)據(jù)采集及遠(yuǎn)程管理提供了基礎(chǔ)平臺，它可以和檢測、控制設(shè)備構(gòu)成任意復(fù)雜的監(jiān)控系統(tǒng)。該系統(tǒng)主要采用分層分布式計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，如系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖所示：青島新機(jī)場空管工程業(yè)務(wù)區(qū)能耗系統(tǒng)站控管理層及網(wǎng)絡(luò)通訊層?，F(xiàn)場共有25臺AM5系列微機(jī)保護(hù)裝置、200臺AEM96系列三相多功能電力儀表以及152只DTSD1352系列導(dǎo)軌式電能計(jì)量表。

1.1 測控單元

中壓配電柜采用AM5系列微機(jī)保護(hù)裝置對電力系統(tǒng)進(jìn)行保護(hù)和測控。AM5 系列產(chǎn)品具有統(tǒng)一的軟硬件平臺、強(qiáng)大的保護(hù)邏輯圖形化可編程功能和豐富的接口資源，能夠適應(yīng) 35kV 及以下電壓等級的各種變配電測控保護(hù)要求，滿足個性化定制需求，廣泛應(yīng)用于建筑、工業(yè)、能源等領(lǐng)域。可提供 12 路交流輸入(標(biāo)準(zhǔn)硬件包括：三相保護(hù)電流、兩個零序電流、三相測量電流及 4 個電壓通道)，16 路可編程遙信輸入，10 路可編程繼電器接點(diǎn)輸出，可滿足絕大多數(shù)場合下中低壓系統(tǒng)間隔層的保護(hù)測控要求。裝置硬件設(shè)計(jì)采用可靠性配置，軟件配以專門的保護(hù)算法，抗干擾性能強(qiáng)，可靠性高，保護(hù)實(shí)現(xiàn)方式靈活，能與 Acrel-2000 變電站綜合自動化系統(tǒng)配套使用，為電力系統(tǒng)的安全可靠運(yùn)行提供保障。

低壓配電柜采用AEM96系列三相多功能電力儀表，該設(shè)備是針對電力系統(tǒng)、工礦企業(yè)、公用設(shè)施的電能統(tǒng)計(jì)、管理需求而設(shè)計(jì)的一款智能儀表，集成了全部電力參數(shù)測量及的電能計(jì)量，有功電能的準(zhǔn)確度達(dá)到了0.5S級，提供上24時、上31日以及上12月的各類電能數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)。帶有開關(guān)量輸入和繼電器輸出可實(shí)現(xiàn)“遙信”和“遙控”功能，并具備報警輸出。該設(shè)備帶有RS485通信接口，采用MODBUS-RTU協(xié)議，可廣泛應(yīng)用于各種控制系統(tǒng)，SCADA系統(tǒng)和能源管理系統(tǒng)中。

末端配電箱采用DTSD1352系列的導(dǎo)軌式電能計(jì)量表，這款表采用35mm標(biāo)準(zhǔn)導(dǎo)軌安裝，80A以下直接接入，80A以上采用互感器二次接入。功能方面支持全電參量測量包括2-31次諧波測量，電能方面支持雙向有功、無功電能計(jì)量，并支持兩套時段表、4個時區(qū)、14個日時段、4種費(fèi)率的復(fù)費(fèi)率電能統(tǒng)計(jì)、支持4種大需量及發(fā)生時間統(tǒng)計(jì)，支持上48月及上90日歷史電能，還具備開關(guān)量、測溫、液晶中文顯示、多種通訊接口及通訊規(guī)約，也具有國家計(jì)量器具型證書、CE認(rèn)證等。

1.2 通訊設(shè)備

Anet-2E8S1智能通訊管理機(jī)具備在局域網(wǎng)及廣域網(wǎng)的數(shù)據(jù)交換能力，上行通訊支持各種電力調(diào)度的協(xié)議及安科瑞私有通訊規(guī)約，也可以針對第三方系統(tǒng)協(xié)議進(jìn)行適配;下行通訊支持支持modbus、DL/T645、IEC103、CJ/T188等常見協(xié)議，也可以針對設(shè)備協(xié)議做定制開發(fā)。網(wǎng)關(guān)本身具備斷點(diǎn)續(xù)傳，可以設(shè)置保存天數(shù)、上傳周期等，支持先進(jìn)先出緩存。網(wǎng)關(guān)亦可進(jìn)行邏輯計(jì)算，可過濾抖動數(shù)據(jù)，可大大減輕上位機(jī)數(shù)據(jù)處理壓力，非常適用于民航機(jī)場一類采集點(diǎn)位較多的大型項(xiàng)目。

2 軟件功能

2.1 人機(jī)交互

系統(tǒng)提供簡單、易用、良好的用戶使用界面。采用全中文界面，顯示低壓配電系統(tǒng)電氣一次主接線圖，顯示配電系統(tǒng)設(shè)備狀態(tài)及相應(yīng)實(shí)時運(yùn)行參數(shù)，畫面定時輪巡切換;畫面實(shí)時動態(tài)刷新;模擬量顯示;開關(guān)量顯示;連續(xù)記錄顯示等。

2.2 歷時事件

歷時事件查看界面主要為用戶查看曾經(jīng)發(fā)生過的故障記錄、信號記錄、操作記錄、越限記錄提供方便友好的人機(jī)交互，通過歷史事件查看平臺，用戶可以根據(jù)自己的要求和查詢條件方便定位您所要查看的歷史事件，為您把握整個系統(tǒng)的運(yùn)行情況提供了良好的軟件支持。

2.3 數(shù)據(jù)庫建立與查詢

主要完成遙測量和遙信量定時采集，并且建立數(shù)據(jù)庫，定期生成報表，以供用戶查詢打印。

2.4 用戶權(quán)限管理

針對不同級別的用戶，設(shè)置不同的權(quán)限組，防止因人為誤操作給生產(chǎn)，生活帶來的損失，實(shí)現(xiàn)配電系統(tǒng)的安全，可靠運(yùn)行?？梢酝ㄟ^用戶管理進(jìn)行用戶登錄、用戶注銷、修改密碼、添加刪除等操作，方便用戶對賬號和權(quán)限的修改。

2.5 運(yùn)行負(fù)荷曲線

負(fù)荷趨勢曲線功能主要負(fù)責(zé)定時采集進(jìn)線及重要回路電流和功率負(fù)荷參量，自動生成運(yùn)行負(fù)荷趨勢曲線的，方便用戶及時了解設(shè)備的運(yùn)行負(fù)荷狀況。點(diǎn)擊畫面相應(yīng)按鈕或菜單項(xiàng)可以完成相應(yīng)功能的切換;可以查看實(shí)時趨勢曲線或歷史趨勢線;對所選曲線可以進(jìn)行平移、縮放、量程變換等操作，幫助用戶進(jìn)線趨

勢分析和故障追憶，為分析整個系統(tǒng)的運(yùn)行狀況提供了直觀而方便的軟件支持。

2.6 遠(yuǎn)程報表查詢

報表管理程序的主要功能是根據(jù)用戶的需要設(shè)計(jì)報表樣式，把系統(tǒng)中處理的數(shù)據(jù)經(jīng)過篩選、組合和統(tǒng)計(jì)生成用戶需要的報表數(shù)據(jù)。本程序還可以根據(jù)用戶的需要對報表文件采用定時保存、打印或者召喚保存、打印模式。同時本程序還向用戶提供了對生成的報表文件管理功能。

報表具有自由設(shè)置查詢時間實(shí)現(xiàn)日、月、年的電能統(tǒng)計(jì)，數(shù)據(jù)導(dǎo)出和報表打印等功能。

3 案例分析

u 配電實(shí)時監(jiān)測

系統(tǒng)人機(jī)界面友好，以配電一次圖的形式直觀顯示配電線路的運(yùn)行狀態(tài)，實(shí)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)。

u 權(quán)限管理

通過用戶權(quán)限管理能夠防止未經(jīng)授權(quán)的操作(如遙控的操作，數(shù)據(jù)庫修改等)?？梢远x不同級別用戶的登錄名、密碼及操作權(quán)限，為系統(tǒng)運(yùn)行、維護(hù)、管理提供可靠的安全保障。

u 遙控操作

具備相應(yīng)權(quán)限的維護(hù)人員可以通過監(jiān)控系統(tǒng)的主界面點(diǎn)擊相應(yīng)的斷路器遙信點(diǎn)調(diào)出遙控操作界面，可以及時執(zhí)行調(diào)度系統(tǒng)或站內(nèi)相應(yīng)的操作命令。

u 運(yùn)行報表&電能統(tǒng)計(jì)報表

u 歷史事件查詢

電力監(jiān)控系統(tǒng)能夠?qū)b信變位，保護(hù)動作、事故跳閘，以及電壓、電流、功率、功率因數(shù)越限等事件記錄進(jìn)行存儲和管理，方便用戶對系統(tǒng)事件和報警進(jìn)行歷史追溯，查詢統(tǒng)計(jì)、事故分析。

u 能耗主界面

反映建筑當(dāng)年用能各分類能耗和折算為標(biāo)準(zhǔn)煤的綜合能耗，并計(jì)算得到單位面積能耗;

通過表計(jì)計(jì)量電能消耗，界面下方顯示電能的當(dāng)日逐時用能曲線;單擊每個分類能耗的上部區(qū)域，可跳轉(zhuǎn)到該分類能耗的用能分析主界面;

可通過下拉框切換建筑，建筑圖片可根據(jù)項(xiàng)目要求替換;

u 分類能耗主界面

反映某分類能耗(例如電)當(dāng)日及昨日同期、當(dāng)月及上月同期、當(dāng)年及上年同期的用能及對比，增長百分比及增加值;

反映某分類能耗過去48小時、過去31天、過去12個月、過去3年的用能趨勢;

反映某分項(xiàng)能耗的當(dāng)月用能餅圖;

反映某分類能耗當(dāng)年各月用能同比分析圖;

u 分類能耗支路用能統(tǒng)計(jì)報表

可靈活選擇支路，并統(tǒng)計(jì)某段時間內(nèi)支路用能的日、月、周、季、年用能;

通過透視表功能強(qiáng)大，用戶可進(jìn)行多種數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)，并對數(shù)據(jù)進(jìn)行組合排序;

統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)可通過柱狀圖、點(diǎn)線圖、堆積圖、餅圖等多種圖表展示;

u 分類能耗支路分時段用能趨勢分析

可查詢?nèi)我恢纺扯螘r間內(nèi)的用能參數(shù)(例如電壓、電流、功率、功率因數(shù)等)，具體可查詢的參數(shù)與安裝的儀表和系統(tǒng)配置有關(guān)，查詢時不可跨月;

數(shù)據(jù)以圖表或表格的形式顯示，圖表可通過鼠標(biāo)操作放大、縮小、移動;可對數(shù)據(jù)進(jìn)行排序(大值、小值);

4 結(jié)束語

我國民航業(yè)飛速發(fā)展，機(jī)場供電系統(tǒng)作為機(jī)場運(yùn)行的動力供應(yīng)，尤顯重要。在國家提出加強(qiáng)智能電網(wǎng)建設(shè)和民航局建成安全、、、綠色的現(xiàn)代化民用航空體系的大背景下，在機(jī)場供電網(wǎng)絡(luò)中引入智能電網(wǎng)技術(shù)，建設(shè)智能化機(jī)場供配電系統(tǒng)，不僅為機(jī)場運(yùn)行提供更加可靠的能源供應(yīng)，強(qiáng)化電力保障，還可實(shí)現(xiàn)節(jié)能減排，對機(jī)場長遠(yuǎn)發(fā)展有著重要意義。大型機(jī)場通常供電區(qū)域大，線路長，供電設(shè)備多，負(fù)荷種類復(fù)雜，不同電壓等級混合。因此，建設(shè)完善的電力綜合監(jiān)控系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)對全場配電網(wǎng)絡(luò)的信息采集、集中管理。

通過Acrel-2000電力監(jiān)控系統(tǒng)和 Acrel-5000能耗管理系統(tǒng)的實(shí)施，幫助青島新機(jī)場空管工程改變?nèi)斯す芾淼膫鹘y(tǒng)工作方式，通過技術(shù)手段幫助用戶維護(hù)供配電系統(tǒng)的安全可靠，也為節(jié)約能耗、技術(shù)升級、績效考核提供了數(shù)據(jù)基礎(chǔ)。

審核編輯：湯梓紅