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變配電監控系統在上海華山醫院病房新建工程中的應用
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0 概述
上海華山醫院病房樓是一幢醫用建筑,建筑面積約為2萬平方米。根據配電系統管理和能耗監測的要求，需要對樓內的高壓進線、低壓配出線和各樓層內配電箱進行電力監控，以保證用電的安全、高效。
Acrel-3000型低壓智能配電系統，利用現代電子技術、計算機技術、網絡技術和現場總線技術的最新發展，對變配電系統進行分散數據采集和集中監控管理。對配電系統的二次設備進行組網，通過計算機和通訊網絡，將分散的現場設備連接為一個有機的整體，實現遠程監控和集中管理。
1 配電監控系統構成
本系統采用分層分布式計算機網絡結構即現場設備層、網絡通訊層和站控管理層如圖1所示。
網絡通訊層主要為：通訊服務器，其主要功能為把分散在現場采集裝置集中采集，同時遠傳至站控層，完成現場層和站控層之間的數據交互。
站控管理層：設有高性能工業計算機、顯示器、UPS電源、打印機、報警蜂鳴器等設備。監控系統安裝在計算機上，集中采集顯示現場設備運行狀況，以人機交互的形式顯示給用戶，同時用戶可以通過系統軟件發送指令至現場設備，實現遠程遙控功能。
以上網絡儀表均采用RS485接口和MODBUS-RTU通訊協議，RS485采用屏蔽線傳輸，一般都采用二根連線，接線簡單方便；通訊接口是半雙工通信即通信的雙方都可以接收、發送數據但是在同一時刻只能發送或接收數據，數據最高傳輸速率為10Mbps。RS-485接口是采用平衡驅動器和差分接收器的組合，抗噪聲干擾能力增強，總線上允許連接多達32個設備，最大傳輸距離為1.2km。
2 監控系統的主要功能
電力監控計算機通過現場設備和通信系統提供的傳輸通道，完成對各回路電力參數的數據采集，信息經分析、處理，以報表等多種形式供值班員參考，使值班員能夠便捷的掌握供電系統的運行狀況，包括相關設備的運行狀況。
2.1 運行信息與保護信息采集
系統采集來自智能測控單元裝置送來的參數，所有信息低壓主進、母聯和出線的遙測信號。包括每個回路的電壓、電流、有功功率 、無功功率、功率因數、頻率、有功電能、無功電能和各種告警信息等。
2.2 人機操作界面
系統提供簡單、易用、良好的用戶使用界面。可按照配電所顯示配電系統設備狀態及相應實時運行參數。
系統軟件提供功能齊全的圖形編輯軟件，用戶可以根據實際情況和以往習慣自行定各種圖元圖形及設備在各種狀態下的顯示方式。
包括如下功能特征：
全圖形方式編輯的圖形畫面具有多種顯示特性，用戶可以非常直觀、方便地編輯、定位、查看有關信息和內容。
提供畫面管理工具，可聯想相關調用、重要畫面快速調用、畫面文件索引選擇、事故自動調用畫面。
提供多種數值顯示手段，數值可用棒圖顯示、曲線顯示，并可根據數值狀態和系統狀態由用戶根據需要和習慣自行定義閃爍、變色及置上特殊符號以便區分包括遙測在內的各種數據的正常、越上限、越下限等情況。
屏幕顯示：中文液晶顯示，可選擇圖形顏色、閃爍、動畫等手段充分表示工況圖及操作畫面、配電系統實用參數表格、各類操作票及報表、事故及故障報警顯示、測控及保護單元運行工況顯示等電力運行狀況；畫面顯示響應時間1s。見圖2。
2.3 統計分析、報表、打印
時、日、月、年用電量統計；用戶自定義報表格式和計算方法；所有報表的定時打印、召喚打印、和事件記錄打印；數據庫實時和歷史記錄保留2年以上；對各電氣設備和系統運行參數進行匯總統計，并根據用戶要求生成各類報表，包括：分時、日、月、季度和年度報表；見圖3。
能源統計報表及打印，對能源消耗進行匯總統計，并根據用戶要求生成各類報表，包括：分時、日、月、季度和年度報表；能耗統計報表，日、月、年的有功/無功電能的統計，并按用戶常規格式輸出電能報表，實現人工抄表到自動報表，可設置為定時和根據需要的召喚打印，見圖4。
系統收集各監測控制與管理裝置的實時數據并存儲在一個開放式數據庫中予以保存，系統可保存長時段（多年）的歷史記錄。系統可以標準和設定文件格式隨時調用和打印上述歷史數據。
根據歷史數據記錄可進行各參數的年度、月度和日變化和實時數據趨勢分析，進行分類和綜合比較分析，為業務流程優化和設備設施使用優化提供依據，見圖5。
本系統軟件設置多達幾百種密碼分區和密級設置，為系統管理員、工程師、值長、一般值班操作人員等提供分級密碼，并對所有操作自動進行帶時標事件記錄，可建立良好的反事故措施，見圖6。
系統依據帶時標的事件記錄和波形記錄可進行故障和事件的成因分析；另外，系統統計開關等設備的狀態參數和累積壽命參數，可據此提出設備維護預告；見圖7。
管理保護定值和保護動作信息，提供有關查詢。
2.8 其他功能
其它日常管理，如運行記錄及交接班記錄管理，設備運行狀態、缺陷、維修記錄管理、規章制度等。管理功能滿足用戶要求，適用、方便、資源共享。各種文檔能存儲、檢索、編輯、顯示、打印。
2.9 系統自診斷功能
本系統軟件能在線診斷各軟件和硬件的運行工況，當發現異常及故障時能及時顯示和打印報警信息，并在運行工況圖上用不同顏色區分顯示。
由于本系統設備有冗余配置，當系統發生軟、硬件故障時，能自動切換到備用系統設備上運行。
3 結束語
隨著社會的快速發展，用戶對供配電自動化和智能化的要求越來越高，實現配電室的無人職守已經成為未來配電自動化發展的一個方向；ACREL-3000型變配電監控系統是解決供配電高質量運行的良好方案，運行表明，系統可靠、安全、穩定，并降低了設備運行成本，提高配電自動化質量。
上海華山醫院病房樓是一幢醫用建筑,建筑面積約為2萬平方米。根據配電系統管理和能耗監測的要求，需要對樓內的高壓進線、低壓配出線和各樓層內配電箱進行電力監控，以保證用電的安全、高效。
Acrel-3000型低壓智能配電系統，利用現代電子技術、計算機技術、網絡技術和現場總線技術的最新發展，對變配電系統進行分散數據采集和集中監控管理。對配電系統的二次設備進行組網，通過計算機和通訊網絡，將分散的現場設備連接為一個有機的整體，實現遠程監控和集中管理。
1 配電監控系統構成
本系統采用分層分布式計算機網絡結構即現場設備層、網絡通訊層和站控管理層如圖1所示。
圖1 系統拓撲結構
現場設備主要的設備為：多功能網絡電力儀表、開關量、模擬量采集模塊和智能斷路器等。這些裝置分別對應相應的一次設備安裝在電氣柜內，這些裝置均采用RS485通訊接口，通過現場MODBUS總線組網通訊，實現數據現場采集。網絡通訊層主要為：通訊服務器，其主要功能為把分散在現場采集裝置集中采集，同時遠傳至站控層，完成現場層和站控層之間的數據交互。
站控管理層：設有高性能工業計算機、顯示器、UPS電源、打印機、報警蜂鳴器等設備。監控系統安裝在計算機上，集中采集顯示現場設備運行狀況，以人機交互的形式顯示給用戶，同時用戶可以通過系統軟件發送指令至現場設備，實現遠程遙控功能。
以上網絡儀表均采用RS485接口和MODBUS-RTU通訊協議，RS485采用屏蔽線傳輸，一般都采用二根連線，接線簡單方便；通訊接口是半雙工通信即通信的雙方都可以接收、發送數據但是在同一時刻只能發送或接收數據，數據最高傳輸速率為10Mbps。RS-485接口是采用平衡驅動器和差分接收器的組合，抗噪聲干擾能力增強，總線上允許連接多達32個設備，最大傳輸距離為1.2km。
2 監控系統的主要功能
電力監控計算機通過現場設備和通信系統提供的傳輸通道，完成對各回路電力參數的數據采集，信息經分析、處理，以報表等多種形式供值班員參考，使值班員能夠便捷的掌握供電系統的運行狀況，包括相關設備的運行狀況。
2.1 運行信息與保護信息采集
系統采集來自智能測控單元裝置送來的參數，所有信息低壓主進、母聯和出線的遙測信號。包括每個回路的電壓、電流、有功功率 、無功功率、功率因數、頻率、有功電能、無功電能和各種告警信息等。
2.2 人機操作界面
系統提供簡單、易用、良好的用戶使用界面。可按照配電所顯示配電系統設備狀態及相應實時運行參數。
系統軟件提供功能齊全的圖形編輯軟件，用戶可以根據實際情況和以往習慣自行定各種圖元圖形及設備在各種狀態下的顯示方式。
包括如下功能特征：
全圖形方式編輯的圖形畫面具有多種顯示特性，用戶可以非常直觀、方便地編輯、定位、查看有關信息和內容。
提供畫面管理工具，可聯想相關調用、重要畫面快速調用、畫面文件索引選擇、事故自動調用畫面。
提供多種數值顯示手段，數值可用棒圖顯示、曲線顯示，并可根據數值狀態和系統狀態由用戶根據需要和習慣自行定義閃爍、變色及置上特殊符號以便區分包括遙測在內的各種數據的正常、越上限、越下限等情況。
屏幕顯示：中文液晶顯示，可選擇圖形顏色、閃爍、動畫等手段充分表示工況圖及操作畫面、配電系統實用參數表格、各類操作票及報表、事故及故障報警顯示、測控及保護單元運行工況顯示等電力運行狀況；畫面顯示響應時間1s。見圖2。
圖2 配電系統圖
2.3 統計分析、報表、打印
時、日、月、年用電量統計；用戶自定義報表格式和計算方法；所有報表的定時打印、召喚打印、和事件記錄打印；數據庫實時和歷史記錄保留2年以上；對各電氣設備和系統運行參數進行匯總統計，并根據用戶要求生成各類報表，包括：分時、日、月、季度和年度報表；見圖3。
圖3 電參量匯總表
各設備參數和最值統計報表；全系統運行統計報表等對于事件記錄、報警和數據報表，可設置為定時和根據需要的召喚打印。能源統計報表及打印，對能源消耗進行匯總統計，并根據用戶要求生成各類報表，包括：分時、日、月、季度和年度報表；能耗統計報表，日、月、年的有功/無功電能的統計，并按用戶常規格式輸出電能報表，實現人工抄表到自動報表，可設置為定時和根據需要的召喚打印，見圖4。
圖4 電能報表
2.4 歷史記錄與趨勢分析系統收集各監測控制與管理裝置的實時數據并存儲在一個開放式數據庫中予以保存，系統可保存長時段（多年）的歷史記錄。系統可以標準和設定文件格式隨時調用和打印上述歷史數據。
根據歷史數據記錄可進行各參數的年度、月度和日變化和實時數據趨勢分析，進行分類和綜合比較分析，為業務流程優化和設備設施使用優化提供依據，見圖5。
圖5 電流趨勢曲線圖
2.5 系統安全本系統軟件設置多達幾百種密碼分區和密級設置，為系統管理員、工程師、值長、一般值班操作人員等提供分級密碼，并對所有操作自動進行帶時標事件記錄，可建立良好的反事故措施，見圖6。
圖6 用戶權限管理
2.6 故障分析與設備維護管理系統依據帶時標的事件記錄和波形記錄可進行故障和事件的成因分析；另外，系統統計開關等設備的狀態參數和累積壽命參數，可據此提出設備維護預告；見圖7。
圖7 事件記錄
2.7 保護信息管理管理保護定值和保護動作信息，提供有關查詢。
2.8 其他功能
其它日常管理，如運行記錄及交接班記錄管理，設備運行狀態、缺陷、維修記錄管理、規章制度等。管理功能滿足用戶要求，適用、方便、資源共享。各種文檔能存儲、檢索、編輯、顯示、打印。
2.9 系統自診斷功能
本系統軟件能在線診斷各軟件和硬件的運行工況，當發現異常及故障時能及時顯示和打印報警信息，并在運行工況圖上用不同顏色區分顯示。
由于本系統設備有冗余配置，當系統發生軟、硬件故障時，能自動切換到備用系統設備上運行。
3 結束語
隨著社會的快速發展，用戶對供配電自動化和智能化的要求越來越高，實現配電室的無人職守已經成為未來配電自動化發展的一個方向；ACREL-3000型變配電監控系統是解決供配電高質量運行的良好方案，運行表明，系統可靠、安全、穩定，并降低了設備運行成本，提高配電自動化質量。
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