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安科瑞 陳聰 周潔 陳正 于洋
摘要:高校供電系統(tǒng)在一次系統(tǒng)的設計上已經很好的保證了高校供電可靠性,但是還需要對供電系統(tǒng)進行實時的監(jiān)控以及用電管理,這樣才能對供電系統(tǒng)可能存在的安全隱患和重要設備運行狀況有清楚、及時的了解,同時指導各部分合理有效用電,為建設綠色高校打下堅實的基礎,本文通過浙江工商大學實驗樓電力監(jiān)控系統(tǒng)的應用介紹電力監(jiān)控系統(tǒng)在高等學校中的應用。 關鍵字:電力系統(tǒng);數據采集;高校;監(jiān)控系統(tǒng);遠程控制
1 項目概述及建設目標
浙江工商大學坐落于風景秀麗的浙江省會城市杭州,前身是創(chuàng)建于1911年的杭州中等商業(yè)學堂,至今已有100年的辦學歷史。1980年經國務院批準成立杭州商學院。2004年經教育部批準更名為浙江工商大學。 本項目主要針對浙江工商大學實驗樓進行配電改造,對實驗樓內各實驗室空調、照明、插座用電進行集中管理,實現實驗樓智能化用電管理。
本樓共計5層,每層一路總進線,4路出線,分別為:照明、空調、墻插總、各實驗室配電箱。在每層配電間均配有照明、空調、插座配電箱,原配電箱內均未安裝智能電表,無法實現用電智能化管理,需要對其進行改造,加裝智能化裝置,并對每個實驗室用電插座進行遠程控制。
2 電力監(jiān)控系統(tǒng)的設計
為了解決浙江工商大學實驗樓目前用電監(jiān)測困難的問題,并滿足用電管理精細化的要求,特提出以下要求: ?
將電表用能信息、樓棟信息、房間信息、各職能系統(tǒng)有機的結合到一起,通過對電表數據的統(tǒng)計,直觀的圖形展現; ?
詳細查看各個回路、各個區(qū)域的用電情況; ?
使用靈活:各種設置可由客戶自己選擇設置,例如工作日的設置、工作時間段的設置,增加系統(tǒng)的靈活性,為用電審核提供了統(tǒng)一的標準; ?
信息可以保存,而不影響系統(tǒng)處理速度。 ?
數據處理時可以準確地得出每一個用戶的詳細的用電情況。 ?
豐富的報表功能,本系統(tǒng)可以得到各種形式的報表,滿足用戶要求,其中包括:樓層綜合用電報表、實驗室綜合用電報表、樓層年用電報表、各實驗室年用電報表、樓層月用電報表、各實驗室月用電報表等,給管理者提供良好的幫助。 ?
豐富的圖形分析,通過系統(tǒng)可以得到各種形式的對比圖形,用戶從這些對比圖形中可以容易發(fā)現非正常用電的現象,從而及時調查這非正常用電的情況,避免類似情況的再次發(fā)生。 ?
遠程控制功能,用戶通過后臺對各實驗室內墻插進行遠程分合閘控制,方便用戶進行管理。
2.1 系統(tǒng)結構
依據學校樓層配電箱分布情況,電力監(jiān)控系統(tǒng)建設采用分層分布式結構,系統(tǒng)包括:站控管理層、網絡通訊層、現場設備層。系統(tǒng)網絡結構下圖示:
系統(tǒng)采用分層、分布式系統(tǒng)結構,縱向分為主控層、通訊管理層和現場控制層。系統(tǒng)使用高可靠性工業(yè)控制計算機及軟、硬件系統(tǒng),高性能的現場總線技術及網絡通信技術,整個系統(tǒng)運行安全、穩(wěn)定可靠、使用維護方便。
監(jiān)控主站包含監(jiān)控計算機、網絡交換機、打印機、UPS以及Acrel-2000電力監(jiān)控系統(tǒng)軟件,作為運行及專業(yè)人員的人機交互窗口,以圖形顯示、報表打印、音響報警等各種方式對系統(tǒng)運行狀況進行實時監(jiān)視:
遙測:通過現場安裝的儀表采集配電回路的電流、電壓、功率、電能、功率因數、電能質量等電氣參數;
遙信:通過現場儀表采集開關位置狀態(tài),在監(jiān)控系統(tǒng)界面實時反應斷路器的位置狀態(tài)。此功能實現需要斷路器具備輔助接點;
遙控:通過監(jiān)控系統(tǒng)界面遠程對斷路器進行分合閘操作,此功能實現需要斷路器具備分合閘線圈;
通訊控制層包括通訊管理機等通訊設備,安裝于通訊管理屏內;
現場控制層指安裝在配電箱內的智能電表DTSD1352/C,DTSD1352/C完成對配電系統(tǒng)的測量、狀態(tài)采集和計量功能,并具備開關量輸出功能,由于實現對現場斷路器分合閘控制,對采集的信息通過通訊管理層設備上傳至監(jiān)控計算機,并在監(jiān)控計算機失效的情況下仍能夠完成測量、監(jiān)視控制功和計量功能,數據長期保存在設備中,裝置掉電不會導致數據丟。
2.2 網絡設計
電力監(jiān)控系統(tǒng)中的網絡系統(tǒng)能夠及時的對數據進行傳輸,并迅速傳遞操作指令,是實現電力監(jiān)控系統(tǒng)各項功能的基礎。對于浙江工商大學電力監(jiān)控系統(tǒng)來說,系統(tǒng)中監(jiān)控設備較少,且分布于1棟樓,因此可以在值班室配置一個通訊管理機,通過網絡交換機將所有數據上傳至后臺監(jiān)控主機。
2.3監(jiān)控系統(tǒng)軟件功能設計
系統(tǒng)依據客戶實際需求進行設計,并實現了一次主接線圖界面顯示;電參量遙測及電參量越限報警;事件記錄;系統(tǒng)運行異常監(jiān)測;故障報警及操作記錄;報表查詢與打??;系統(tǒng)負荷實時、歷史曲線,用戶權限管理等主要功能。
2.3.1數據的采集與處理
數據采集主要包括模擬量以及開關量的采集。模擬量的采集主要是對線路電壓、電流、功率、功率因數、頻率等信息進行采集,開關量的采集則主要是對斷路器工作狀態(tài)進行采集,實現遠程數據的本地實時顯示。數據處理主要是把按要求采集到的電參量實時準確的顯示給用戶,達到配電監(jiān)控的自動化化和智能化要求,同時把采集到的數據存入數據庫供用戶查詢。
2.3.2數據記錄
電力監(jiān)控系統(tǒng)的數據記錄功能主要就是對斷路器分合狀態(tài)以及保護動作的前后順序進行記錄,它要求系統(tǒng)中有足夠的內存空間,進而長時間的、大量的對數據信息進行記錄和存儲。其次,電力監(jiān)控系統(tǒng)的數據記錄功能也包括對故障信息的記錄,即對故障發(fā)生時的實時電流、實時電壓等數據進行記錄存儲。由此可見,數據記錄功能可以通過對保護裝置工作狀態(tài)的記錄,以及對故障信息的記錄,準確的反映出系統(tǒng)中存在的問題,從而便于工作人員解決。
2.3.3遠程操作
電力監(jiān)控系統(tǒng)的遠程操作包括遠程監(jiān)視、遠程通信、遠程調控等環(huán)節(jié),實現了電力系統(tǒng)的遠程控制,使工作人員可以遠程對電流、電壓等信息進行觀測,對系統(tǒng)故障進行分析,對保護裝置的狀態(tài)進行評估,更便于工作人員在遠程對隔離開關等設備進行操作,大大減少了工作人員的工作量,不過,在供配電設計中不僅要有電力監(jiān)控系統(tǒng),還要設計人工操作系統(tǒng),當電力監(jiān)控系統(tǒng)出現故障時,可以人工進行處理。
2.3.4電能管理
為了實現對各回路用電量的監(jiān)管,系統(tǒng)設計了電能管理報表,系統(tǒng)通過對有功電度的采集,按照回路名稱的不同,自動生成日報表、月報表和年報表并有報表打印功能,并可對某一回路的某一時間段內的用電量進行查詢,可以幫助建立有效的用能管理考核制度。通過系統(tǒng)的建設和制度的建立,使各入駐企業(yè)管理辦公人員節(jié)能意識大大提高,有效的節(jié)約了學校管理辦公能源消耗。
3、供配電設計中應用電力監(jiān)控系統(tǒng)的意義
綜上所述,電力監(jiān)控系統(tǒng)幫助用電單位提升效率、減少損失、降低運營成本,電力監(jiān)控系統(tǒng)能夠有效確保電網管理效率、縮小電力運營成本,也成為供配電設計中*的重要組成部分。電力監(jiān)控系統(tǒng)的通信、故障報警、數據存儲記錄等功能使得工作人員在實際工作中更加方便,可以通過人機操作界面, 直接了解到電力系統(tǒng)的運行狀態(tài),并能迅速傳遞出操作指令,由于監(jiān)控設備對數據的傳遞都是通過網絡傳輸來實現,因此,不同的電力監(jiān)控系統(tǒng)可以設計不同的組網方式,確保數據信息能夠迅速、準確的進行傳輸。另一方面,在供配電設計中運用電力監(jiān)控系統(tǒng),應該根據實際情況選擇監(jiān)控設備。一般的電力監(jiān)控系統(tǒng)通常都采用具有遠程通信、遠程觀測以及遠程控制等功能的設備,而一些電力監(jiān)控系統(tǒng)則需要選擇功能更加齊全的智能設備。
在學校,商務樓、寫字樓等場所設置電力監(jiān)控系統(tǒng),可以實現對樓內高低壓配電回路的實時監(jiān)控,有利于電能管理。另一方面,電力監(jiān)控系統(tǒng)不僅能夠準確的表示出回路的用電狀況,它還具備網絡通訊等功能,能夠與計算機、串口服務器等設備進行組合,及時的顯示樓內各個配電回路的運作狀態(tài),當樓內電力系統(tǒng)的負載越標時,電力監(jiān)控系統(tǒng)能夠迅速報警,發(fā)出語音提示。另外,電力監(jiān)控系統(tǒng)還能夠生成報表、曲線圖等統(tǒng)計信息,便于有關人員分析樓內各部分的用電狀況,使樓內的用電活動更加安全,從而保證樓內人員的生命安全,提高辦公人員的工作效率。