配电监控系统：安科瑞10/0.4KV配电监控系统在沈阳故宫博物院项目

　
  　  
  
  摘要：本文介绍了基于Acrel-3000电力监控软件和ACR220EK网络电力仪表，设计并实现了一套分散式采集和集中控制管理原理的配电自动化系统。系统实现了微机在配电室中无人管理的功能，省去了值班人员现场操作断路器的烦琐，提高了供电质量和管理水平，具有简明实用、投资少等优点。
  关键词：电力监控软件；网络电力仪表；配电监控
  0引言
  当前，国内很多建筑配电仍普遍采用箱式变电站配以低压电缆分接箱实现分散供电，给整个系统的运行管理带来了很多的不便，计算机技术和网络通信技术日趋成熟，配电系统测量、控制等功能的智能化、网络化已是发展的必然趋势，配电系统运行中的各种问题可以通过微机全面解决。
  智能化配电系统由开关配以具有通信功能的智能化元件经数字通信与计算机系统网络连接，实现对分散分布的低压电缆分接箱内开关设备运行的自动化管理。系统可实现数据的实时采集、数字通信、远程操作与程序控制及设备维护信息管理等功能。
  1.         系统拓扑结构
  沈阳故宫博物院为中国明清皇宫文化遗产，各宫殿建筑展厅的供电开关置于73个分布式的低压电缆分接箱内，见图1。电缆分接箱内由AHK-0.66系列电流互感器、ACR220EK网络电力仪表采集测量电流，总开关的分合闸由ACR220EK的DO（开关量输出）接口触发继电器，由继电器控制断路器的分合闸；开关状态由辅助触点接入ACR220EK仪表的DI（开关量输入）接口，所有电参量数据由仪表的通讯接口经RS-485总线传给上位机，实现遥测、遥控和遥信功能。
  
  
              
  沈阳故宫博物院电力监控系统的拓扑结构如图2。系统多采用分布式结构，按功能或区域进行划分，模块化设计。整个系统一般分为三层，即现场层、中间层、主控层。
  
  
  2.         Acrel-3000电力监控组态软件解决方案
  　　Acrel-3000电力监控组态软件是对现场生产数据进行采集与过程控制的专用软件，最大的特点是能以灵活多样的“组态方式”而不是编程方式来进行系统集成，它提供了良好的用户开发界面和简捷的工程实现方法，只要将其预设置的各种软件模块进行简单的“组态”，便可以非常容易地实现和完成监控层的各项功能，比如在分布式网络应用中，所有应用（例如趋势曲线、报警等）对远程数据的引用方法与引用本地数据完全相同，通过“组态”的方式可以大大缩短了自动化工程师的系统集成的时间，提高了集成效率。
  
  2.1现场层
  现场层主要任务是将现场的各种配电系统的运行参数进行采集和测量，并将采集和测量的各种数据传输给监控系统。其主要设备是：AHK-0.66系列电流互感器、正泰智能断路器及ACR220EK网络电力仪表，装设在现场的电缆分接箱内。上述设备均相互独立完成各自的功能，不依赖主控计算机运行，ACR220EK具备RS-485 通信接口，通过现场的RS-485总线将检测到的各项电参数和状态信号实时传输到中间层的数据处理单元。
  ACR220EK网络测控电力仪表，是针对电力系统、工矿企业、公共设施、智能大厦的电力监控需求而设计的智能化电力仪表。它能测量所有的常用电力参数，如三相电流、电压，有功、无功功率，电度以及开关量输入/输出状态等。该系列仪表具备完善的通信联网功能，能实现远程遥测、遥控功能，非常适合于实时电力监控系统；电力仪表与智能断路器配合实现遥测、遥控。控制方式见图3。
  
  
  2.2中间层
   
  中间层位于现场层与主控层之间，采用PCI插槽模式内置于监控计算机主板上，给计算机虚拟出更多的RS485接口，并带2400VDC的光电隔离，主要完成现场层设备与主控计算机之间的网络通信联接、数据交换。
  2.3主控层
  主控层位于中控室或值班室，配置高性能、高可靠性工业级计算机、UPS不间断电源、打印机、报警装置等。Acrel-3000电力监控软件安装在主控计算机上，通过软件的人机界面和各种管理功能实现对整个箱式配电系统的实时监控。
  监控中心位于故宫停车场内的文物仓库，位于故宫外的西南角落，现场监控设备分布于故宫内各个角落，直接采用铺设RS-485总线进行通讯较为方便，考虑到现场地理位置及走线方便合理等问题，采用4路RS-485网络可将所有现场监控点覆盖，位于故宫南部的办公区为离中控室较近和线路较短的回路，位于故宫西北部的西七间楼至七间房的监控点组成一个RS485网络，位于故宫中部武警营房至太庙的监控点和东北部的凤凰楼至正兰旗亭分别组成RS485网络，由于此两路距离较长，均超过1500米，已超过RS485通讯最大距离，线路中采用安装RS485隔离中继器将通讯距离延长。
  3.         结束语
  在电力监控系统中配置网络电力仪表，具有实施简明，投资少等显着优点，可以方便和实时地监控配电系统的运行状态，对故宫内各殿堂展厅的用电设备进行统一管理，免去开馆和闭馆需人员进行合分闸的烦琐工作，系统对各种用电设备的历史运行数据和状态进行管理分析，便于维护人员明确设备状况，制定详细的设备维护计划，减少工作人员，提高效率。
  参考文献：
  1）《电力电测数字仪表原理与应用指南》 任致程，周中，中国电力出版社
  2）《变配电所计算机监控系统工程实例》 黄阳，智能建筑电气技术，2006年7月第5卷第3期。
  作者简介：
  1、罗炳华 毕业于河海大学自动化专业 从事低压配电系统集成工作
  2、孙胜进 辽宁省建筑设计研究院 电气总工 教授级高工