羅帥黨山峰
上海安科瑞電氣股份****上海嘉定
摘要：本文介紹安科瑞電力監控acrel-2000系統在柳州麗笙酒店的應用。安科瑞為智慧型配電提供解決方案案例之一。實現了分布式採集和集中控制管理的智慧型化計量管理。
關鍵詞： 麗笙酒店； 電力監控； 節能改造； 智慧型配電； 指標式電流錶；
1 概述
智慧型電力監控系統是數位化和資訊化時代應運而生的產物，已經被廣泛應用於電網使用者側樓宇、體育場館、科研設施、機場、交通、醫院、電力和石化行業等諸多領域的高/低壓變配電系統中。隨著資訊科技的發展，智慧型建築已成為城市現代化、資訊化的重要標誌。智慧型建築的組成通常有三個要素，即建築物自動化系統（bas）、通訊自動化系統（cas）和辦公自動化系統（oas）。
bas是對整個系統進行綜合控制管理的統一體，它以計算機區域網路為通訊基礎，用於裝置執行管理、資料採集和過程控制。智慧型電力監控系統便是bas中的乙個重要組成部分，通過智慧型電力監控系統可大大提高整個變配電系統的管理水平,方便地與其它bas聯網,構成完整的樓宇自動化管理系統。因此，智慧型電力監控系統是智慧型建築必不可少的組成部分,可以說沒有智慧型電力監控的建築稱不上是智慧型建築。
智慧型電力監控系統對高壓開關櫃、低壓開關櫃、應急發電機組、電力變壓器eps/ups/ats 等的工作狀態進行監控。通過實時記錄單相/三相電壓、單相/三相電流、功率、功率因數、電度、頻率和電流開關狀態等各項引數實現監測，當引數值超出允許的範圍時便產生預警、報警，並對相關裝置進行控制。它以較少的投資，極大地提高了供配電系統的可靠性、安全性和自動化水平。
2 專案簡介
柳州麗笙酒店（radisson blu hotel liuzhou） ，柳州市首家國際品牌五星標準酒店，位於風景迤邐的柳州河畔東岸中心商務區，與市政廣場隔街相望，鄰近柳州火車站，總建築面積4.5萬平方公尺。酒店擁有國際知名設計師精心設計的客房和套房260間（含**套房），江景客房270度視角將柳江及柳州美景盡收眼底。
酒店設計新穎，現代風格與當地壯族等少數民族風情完美結合，加上高雅舒適的客房，先進完善的會務、餐飲娛樂設施以及秉承著卡爾森集團「yes, i can！」的核心服務理念為賓客提供卓越的服務，柳州麗笙酒店致力於打造民族風情的國際品牌五星標準酒店，成為商務活動和度假休閒的首選之地。原麗笙酒店配電系統採用指標式電流電壓表。
現場共有兩個配電室、共有pz48-ai3/c 儀表67只。經過節能改造後進線採用多功能表，各支路採用電流錶。
3 軟體設計參照的標準和依據
gb/50198-94 《監控系統工程技術規範》
gb/t13730 《地區電網資料採集與監控系統通用技術條件》
dl/t630交流取樣遠動終端通用技術條件》
gb/t13729 《遠動終端通用技術條件》
gb2887計算站場地技術要求》
4 系統網路拓撲的結構
智慧型電力監控系統是由智慧型測控裝置、網路裝置及計算機裝置等互聯布局而成。系統因專案規模不同、功能效能不同、重要程度不同、使用者投資水平不同，可採取不同的拓撲結構。但是無論採取何種拓撲結構都是採用了「站控管理層——網路通訊層——現場裝置層」的分層分布式設計思想。
這種分層設計，符合當前通訊體系設計實現的標準，在每層都能相對地完成監視控制功能，即可以實現遠方的監視控制，也能夠在上層故障時不影響本層和下一層的功能。acrel-2000智慧型電力監控系統網路拓撲結構如圖1所示。
圖1 系統網路拓撲圖
各個結構層的具體形式如下：
（1）主站層（站控管理層）
位於監控室內，具體包括：安裝有智慧型電力監控系統的後台主機等相關外設。負責將通訊間隔層上傳的資料解包，進行集中管理和分析，執行相關操作，負責整個變配電系統的整體監控。
智慧型電力監控系統提供專用的通訊功能模組，通過專用的乙太網硬體通訊介面，以opc方式或其它通訊協議向上一級系統（如：bas 、dcs 或排程系統）傳送相關的資料和資訊，實現系統的整合。
（2）通訊間隔層（網路通訊層）
採用通訊管理機，負責與現場裝置層的各類裝置進行通訊，採集各類裝置的資料、引數，進行處理後集中打包傳輸到主站層，同時作為中轉單元，接受主站層下發的指令，**給現場裝置層各類裝置。
（3）現場裝置層
位於中低壓變配電現場，具體包括：acr多功能電力儀、pz電流錶、負責採集電力現場的各類資料和資訊狀態，傳送給通訊間隔層，同時也作為執行單元，執行通訊間隔層下發的各類指令。
5 系統網路拓撲結構的選型
在智慧型變配電系統設計時，需要準確判斷網路拓撲結構，對網路裝置正確選擇。系統的可靠性、穩定性、實時性等方面的效能與網路拓撲結構有著密切的關係。
5.1 整體要求
智慧型電力監控系統的拓撲結構雖然可以統一為三層結構，但是對整體網路結構及分層細節設計十分重要，設計選型過程會受到諸多因素的制約。因此，網路結構選型是設計院、使用者及系統整合商進行決策的重點環節，將對專案的整體**與系統效能產生很大的影響。網路結構選型需要考慮系統功能、專案規模等因素。
5.1.2專案規模的要求
在不考慮其它因素的前提下，專案規模往往是確定網路拓撲結構的首要因素。智慧型電力監控系統首先要滿足系統的基本執行要求，還需滿足系統的可擴充套件性，但是應避免設計餘量過大，造成專案投資過大，帶來不必要的浪費。設計前對專案進行深入的了解，考察專案的一次裝置分布、距離間隔與裝置數量。
一次裝置分布及距離間隔是確定通訊間隔層通訊子站數量的依據，乙個子區域的裝置數量是確定通訊子站型別及通訊介面的依據。專案整體裝置數量與子站數量是確定主站層結構的依據。典型的系統結構有集中監控系統模式，區域供電集中監控系統模式以及光纖自癒環網集中監控模式。
如圖2是區域供電集中監控系統模式的示意圖。
圖2 電力智慧型監控系統的區域供電集中監控模式
5.2 主站層設計
智慧型電力監控系統的主站用於執行專業化的電力監控軟體，擁有強大且效能優越的實時資料庫管理系統。網路結構設計的目的是滿足使用者執行維護的需求，保證系統穩定性高、可靠性好、實時性強。對拓撲結構的設計方法主要有：
冗餘設計、計算機裝置數量的選擇、裝置型號的選配。
電力監控軟體多採用c/s 結構，系統功能可根據需要集中布局或分布布局，主站層網路可採用雙乙太網、雙主機、雙通訊機等冗餘技術。這些技術對系統的效能影響較大，同時對系統的造價也產生很大的影響。
冗餘技術包括網路冗餘、資料庫冗餘、通訊冗餘等。冗餘設計的目的在於提高系統的可靠性，從而提高系統的效能。冗餘設計首先需要監控軟體支援冗餘執行及動態快速切換，還需要計算機裝置或網路裝置的支援。
主站層的配置方式有：單主機、單通訊機、雙主機、雙通訊機及功能的組合。對於上述冗餘方式，對配置兩台及以上計算機的專案可以引入網路冗餘，以提高網路的可靠性，每台計算機需要配置雙網絡卡，需配置兩台乙太網交換機。
5.3 通訊間隔層設計
通訊間隔層處於通訊樞紐的地位，向上連線主站層，向下貫通現場裝置層，是影響整體拓撲結構的關鍵環節，是智慧型配電系統執行的紐帶。智慧型監控裝置的資訊通過通訊匯流排送到通訊間隔層通訊子站，然後將採集的所有執行/故障狀態訊號和執行引數等資訊通過通訊網路上傳至主站，各通訊子站接收來自主站的遠端控制命令對該變配電站相應的配電裝置進行控制。
目前通訊間隔層的上行網路極大多數採用乙太網方式，極特殊情況下受通訊條件的限制採用序列通訊方式，在有特殊裝置要求的情況下採用profibus 網路（如採用siemens 的plc 作為通訊子站）。
通訊間隔層的下行網路目前極大多數採用現場匯流排方式，智慧型配電系統常用的現場匯流排有rs232 、rs422 、rs485 、canbus 、modbus 、profibus 等，現場匯流排方式由選擇的現場智慧型儀表或第三方智慧型裝置確定。乙太網方式是未來的發展趨勢，但是支援的現場智慧型裝置太少，目前只應用於110kv 及以上電壓等級的高壓變電站內。
通訊間隔層通訊子站的數量與監控的一次裝置地理分布密切相關，一般採取就近監控的原則，還需考慮子站的通訊容量、使用者投資成本來綜合確定。通訊間隔層的通訊子站是該層的關鍵裝置，根據專案的不同要求可採取不同的裝置型別，目前，比較流行的方式：工控機、hmi 、plc 、串列埠伺服器等。
5.4 現場裝置層設計
現場裝置層位於中低壓變配電現場，具體包括：中壓繼電保護裝置、現場i/o 、智慧型電力儀表、plc 、溫控儀、ups 、eps 、ats 、直流屏、發電機等智慧型監控裝置。負責採集電力現場的各類資料和資訊狀態，傳送給通訊間隔層，同時也作為執行單元，執行通訊間隔層下發的各類指令。
6 網路管理系統功能
智慧型電力監控系統應具有完善的網路管理功能，網路的拓撲結構自上而下呈金字塔結構，越向下網路結構越複雜，裝置種類越多，裝置數量越大，越難於管理與維護。安科瑞（acrel）公司開發的acrel-2000電力監控系統具有強大、先進的網路管理子系統，把供配電系統的執行裝置和執行狀態置於毫秒級、周波級的連續精確的監視控制中。
a、友好的人機互動介面（hmi）
標準的變配電系統具有cad一次單線圖顯示中、低壓配電網路的接線情況；龐大的系統具有多畫面切換及畫面導航的功能；分散的配電系統具有空間地理平面的系統主畫面。主畫面可直觀顯示各迴路的執行狀態，並具有迴路帶電、非帶電及故障著色的功能。主要電參量直接顯示於人機互動介面並實時重新整理。
b、使用者管理
本軟體可對不同級別的使用者賦予不同許可權，從而保證系統在執行過程中的安全性和可靠性。如對某重要迴路的合/分閘操作，需操作員級使用者輸入操作口令外，還需工程師級使用者輸入確認口令後方可完成該操作。
c、資料採集處理
acrel-2000型電力監控系統可實時和定時採集現場裝置的各電參量及開關量狀態（包括三相電壓、電流、功率、功率因數、頻率、電能、溫度、開關位置、裝置執行狀態等），將採集到的資料或直接顯示、或通過統計計算生成新的直觀的資料資訊再顯示（總系統功率、負荷最大值、功率因數上下限等），並對重要的資訊量進行資料庫儲存。
d、趨勢曲線分析
系統提供了實時曲線和歷史趨勢兩種曲線分析介面，通過呼叫相關迴路實時曲線介面分析該迴路當前的負荷執行狀況。如通過呼叫某配出迴路的實時曲線可分析該迴路的電氣裝置所引起的訊號波動情況。系統的歷史趨勢即系統對所有已儲存資料均可檢視其歷史趨勢，方便工程人員對監測的配電網路進行質量分析。
e、報表管理
系統具有標準的電能報**式並可根據使用者需求設計符合其需要的報**式，系統可自動統計。可自動生成各種型別的實時執行報表、歷史報表、事件故障及告警記錄報表、操作記錄報表等，可以查詢和列印系統記錄的所有資料值，自動生成電能的日、月、季、年度報表，根據復費率的時段及費率的設定值生成電能的費率報表，查詢列印的起點、間隔等引數可自行設定；系統設計還可根據使用者需求量身定製滿足不同要求的報表輸出功能。
f、事件記錄和故障報警
系統對所有使用者操作、開關變位、參量越限及其它使用者實際需求的事件均具有詳細的記錄功能，包括事件發生的時間位置，當前值班人員事件是否確認等資訊，對開關變位、參量越限等資訊還具有聲音報警功能，同時自動對執行裝置傳送控制指令或提示值班人員迅速排除故障。
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