摘要：介绍宝钢文化中心，采用综合保护装置、智能电力仪表，采集配电现场的各种电参量和状态信号。系统采用现场就地组网的方式，组网后通过现场总线通讯并远传至后台，通过Acrel-2000型电力监控与电能管理系统实现变电所变配电回路用电的实时监控和管理。

关键词：宝钢文化中心；35KV变电所；10KV变配电所；综合保护装置；智能电力仪表；Acrel-2000/3000型；电力监控系统。

0  概述

    宝钢集团有限公司（简称宝钢）是中国竞争力的钢铁企业，自2003年至2007年，宝钢连续五年进入世界500强。2007年，标准普尔评级公司宣布：宝钢集团公司和宝钢股份长期信用等级确认为“A-”，展望从上年的“稳定”上调为“正面”，这是继2006年12月宝钢取得历史评级“A-”后的又一突破。2007年，宝钢第三次进入美国《财富》杂志评选的“受尊敬的公司”榜单。

    上海宝钢文化中心位于上海市宝山区牡丹江路1569号，建筑面积88000平方米，是集文化体育、商业于一体建筑。

    本方案是为宝钢文化中心35KV站和10KV站部分设计的电力监控系统。

1  需求分析

    现场共有三座变电室，分别为35KV变电室（35KV部分及10KV部分）、1#10KV变电室（10KV部分和0.4KV部分）、2#10KV变电室（10KV部分和0.4KV部分）。电力监控系统需要实现数据集中管理、分析处理。软件大概功能要求如下：

    电压、电流、功率、功率因数及频率等监测信息实时刷新，并以一次图形式直观动态显示。各回路子画面上显示该回路各电参量、回路名称等信息。

    对各回路的电流绘制趋势曲线，便于分析该回路配电运行工况。

    对各回路的电能集抄功能，并可生成时间段内符合客户管理需求的用电报表。

    对各回路仪表进行实时通讯状态显示。

    多用户权限管理，便于分级操作。

    本技术条件适用于宝钢文化中心的变配电室。供方产品应具有高安全性与可靠性、易于扩展、便于维修与维护。供方提供的产品应至少满足本技术条件，但不仅限于此，其技术性能应满足对配电室数据监控的要求。

2  系统方案

    监控系统主要实现对宝钢文化中心变配电进行用电监控与电能管理。监控范围为35KV变电室的综合保护装置、多功能仪表、直流屏、交流屏、变压器温控仪；1#10KV变电室的综合保护装置、变压器温控仪、低压进线多功能仪表；2#10KV变电室的综合保护装置、变压器温控仪、低压进线多功能仪表。系统接入35KV变电室17块综合保护装置，21块多功能仪表，1块直流屏，2块变压器温控仪，共分10条总线，总线直接接入本变电所内工控机扩展端口；1#10KV变电室6块综合保护装置，4块多功能仪表，4块变压器温控仪，共分4条总线，总线直接接入本变电所内数据采集箱，通过光纤上传数据至35KV变电室值班室主机；2#10KV变电室6块综合保护装置，4块多功能仪表，4块变压器温控仪，共分4条总线，总线直接接入本变电所内数据采集箱，通过光纤上传数据至35KV变电室值班室主机，从而在监控主机上实现总线上仪表与监控主机的数据连通。如下图所示：站控管理层、网络通讯层和现场设备层。

系统网络拓扑图

1）站控管理层

    站控管理层针对电力监控系统的管理人员，是人机交互的直接窗口。在主要指置于值班室的工控机、显示器、UPS等。

2）网络通讯层

    通讯层主要是由NPORT5410串口服务器、以太网设备及总线网络组成。NPORT5410串口服务器主要功能是监测现场智能仪表、综合保护装置、直流屏、变压器温控仪；以太网设备及总线网络的主要功能是实现数据交互，使配电系统管理集中化、信息化、智能化，极大提高了配电系统的安全性、可靠性和稳定性，真正达到了无人值守的目的。

3）现场设备层

    现场设备层是数据采集终端，主要由智能仪表、综合保护装置、直流屏、变压器温控仪组成，智能仪表通过屏蔽双绞线RS485接口，采用MODBUS通讯协议总线型连接接入通讯服务器，经通讯服务器到达该配电间监控主机进行组网，实现远程监控。

智能仪表现场连接示意

    现场仪表以手拉手方式通过屏蔽双绞线(RVVSP2*1.0)进行通讯连接，每根总线连接智能仪表数量在20只左右，然后将数据上传至串口服务器NPORT5410，进而将数据上传至当地监控终端。具体连接示意图如下所示：

低压进线和馈线回路采用多功能仪表，它能测量所有常规电力参数，如：三相电压、电流、功率因数、频率、有功电度、无功电度。

3  系统功能

功能特点

    本系统采用全中文界面，操作简单方便；运行稳定可靠；系统具有一次系统图显示，模拟图显示和网络结构图显示；系统提供了友好的人机交互界面，一切操作均可在界面上进行，而且具有远程显示功能。

登录界面

    为保障系统安全稳定运行，设置了用户权限管理功能。通过用户权限管理能够防止未经授权的操作（如配电回路名称修改等）。定义不同级别用户的登录名、密码及操作权限，为系统运行维护管理提供可靠的安全保障。将用户的级别分为操作工、工程师、系统管理员这三个等级，每个等级可以单独赋给不同的操作权限，包括进入运行、退出运行、报表管理。系统管理为等级用户，高一级的用户可以添加、删除下一级别的用户。

    监控系统界面分为三块，标题界面、配电系统界面和菜单切换界面。

    标题界面中显示当前登录用户及系统当前时间。

    系统界面中显示当前界面对应各种参数。

    菜单切换界面排布的按钮为系统各个功能切换按钮。不同的功能按钮，可进入相应的功能界面。

配电监测界面

配电监测功能

    可查看各配电回路的分布和连接情况以及主要的电参量。主要数据包括：三相电流，电能。在母线（既图中横线）上方数字（如：1H5）代表开关柜

    当选择以“管理员”身份登录系统后，可在系统一次图中点击回路名称，直接对回路名称进行修改，修改后系统会自动保存。系统图中，各回路的通断将通过红绿色切换来表示，红色表示回路接通，绿色表示回路断开。

    通过“直流温控”按钮，界面可显示直流屏，温控仪实时采集的数据。

低压系统图

    此界面可以观测进线柜及各出线柜的实时运行状态。

通讯状态

    实时显示接入系统的各设备的通讯状态，能够完整的显示整个系统网络结构，可在线诊断系统网络通讯状态，发生网络故障时能自动在屏幕上显示故障单元和故障部位。从而方便系统维护人员实时掌握现场各设备的通讯状态，对出现异常的设备及时维护，保证系统的稳定运行。  

通讯状态图

    通讯状态能够看到整个系统的分布式网络结构，该系统具有网络诊断功能。能实时监控系统网络通讯状态，出现网络故障时，系统自动显示故障线路及具体单元。红色表示通讯正常，绿色表示仪表通讯出线故障。及时通知维系人员进行查询故障原因。

电参量报表

    实时电力参数和历史电力参数的存储和管理功能，所有实时采集的数据、顺序事件记录等均可保存到实时数据库。在监控画面中能够自定义需要查询的参数、查询的时间段或选择查询近更新的记录数等，并通过报表方式显示出来。该功能方便用户进行事故追溯查询。

    设置需要查询的时间，点击查询按钮即可查询历史某时刻的各个回路的电参量报表。主要数据包括：三相电压、三相电流、有功功率、无功功率、功率补偿因数、电能。

    该报表包含所有的回路。帮助用户了解每个时刻系统运行中是否出现电压不稳定，电流越限，功率、功率因数是否符合要求。以此为依据，对系统进行更好的管理和优化。

    报表可以以电子表格的方式导出，同时具备打印功能。点击打印报表，按需要即可打印报表。

电能报表

    以丰富的数据报表体现计量体系的完整性。系统具备各回路定时抄表汇总统计功能，用户可以自由查询自系统正常运行以来任意时间段内各配电节点的用电情况，即该节点进线用电量与各分支回路消耗电量的统计分析报表。该功能使得用电可视透明，并在用电误差偏大时可追溯，维护计量体系的正确性。

电能报表功能

    用电量的管理以报表形式呈现，该报表可以呈现系统运行期间的任意时间段内的各回路用电，每个进线回路及它所带的出线回路制作在一张表内，可方便查询。

    通过调节开始时间和结束时间，即可显示此时间段内的用电量。

    该报表可以以电子表格的方式导出，同时具备打印功能。

电流曲线

    对配电系统总进线回路（或重要负荷的出线）设计了电流势曲线。便于配电维护人员及时掌握用电需求与供电系统负荷占比，确保供电可靠性，为用户单位的用能权益提供保障。借助该功能，还可分析用能需量的增长趋势，适时调整需量申报，减少因需量偏差过大造成的多余缴费。

电流曲线功能

     曲线图表的X轴表示时间跨度，Y轴表示量程，选择相应的回路刷新曲线，可显示选定回路的一天和七天的历史曲线显示；

    电流曲线可以帮助用户进行电能质量分析和故障分析。

报警及事件

实时报警

    实时报警窗口监测系统所采集的遥测量。报警窗口会在系统运行时自动打开，并一直隐藏在后台。

    当有电流或者电压越限，并且触及报警界*，“相应实时报警”窗口就会自动弹出，并以红色字体显示具体的报警信息：回路名、越限的电参量、报警值等。

历史报警

    通过调节开始时间和结束时间，即可查询到过去任意时间段内的系统报警信息，包括遥测报警和遥信报警，还包括具体的报警时间，报警类型，报警内容等。

系统事件

系统事件查询功能

    此界面中，选择“实时事件”，可以查看当前状态下系统的各部分运作情况，选择“事件查询”，可以查询任意时刻的运作情况。

4  结束语

    在当今配电设施的应用中，变电所的配电安全性至关重要，本文介绍的Acrel-2000电力监控系统在宝钢文化中心的应用，可以实现对变电所供配电回路用电的实时监控，不仅能显示回路用电状况，还具有网络通讯功能，可以与串口服务器、计算机等组成电力监控系统。系统实现对采集数据的分析、处理，实时显示变电所内各配电回路的运行状态，对分合闸、负载越限具有弹出报警对话框、语音提示、短信报警灯，并生成各种电能报表、分析曲线、图形等，便于电能的远程抄表以及分析、研究，该系统运行安全、可靠、稳定，为工厂解决用电问题提供了真实可靠的依据，取得了较好的企业效益。

参考文献：

[1].任致程 周中. 电力电测数字仪表原理与应用指南[M]. 北京. 中国电力出版社. 2007. 4

[2].周中等编著. 智能电网用户端电力监控与电能管理系统产品选型及解决方案[M]. 北京. 机械工业出版社. 2011.10