苏月婷
江苏安科瑞电气制造有限公司
摘要：介绍北京电气工程学校（电力运行管理与维护培训中心）的电力监控系统，采用智能电力仪器收集配电现场的各种电参数，现场配备模拟屏幕，通过后台控制模拟屏幕的分合，向学生演示高压、低压倒闸操作等步骤。该系统采用现场就地组网的方式，组网后通过现场总线通信，由扩展卡传输到后台，通过Acrel-2000型电力监控系统实现变电站配电电路的实时监控和模拟屏控制。
关键词:北京电气工程学校；模拟屏；智能电力仪表；Acrel-2000型；自组网；电力监控系统；
0引言
为了充分展示配电教学的全过程，北京电气工程学校建立了后台电力监控系统，智能管理配电。本项目主要监控北京电气工程学校变电站配电，实时控制模拟屏。根据学校配电系统管理的要求，需要对变电站内的低压配电线进行电源监控，实时控制模拟屏幕，使学生能够充分学习配电系统的各个部分。
Acrel-2000型电力监控系统对变配电系统进行分散数据采集和集中监控管理。通过计算机和通信网络，将分散配电站的现场设备连接成有机整体，实现电网运行的远程监控和实时监控。
1系统设计
电力监控系统主要是变电站变配电管理，变电站不投入使用，主要演示学生如何操作，模拟屏幕的作用是学生评估，即学生在后台发送模拟屏幕信号，教师在模拟屏幕现场观察，判断学生的操作顺序是否正确。高压没有运行，只引进了220v普通用电，低压也是模拟操作。该系统的监控值班室位于隔壁房间的监控室。因此，为了实现对北京电气工程学校力系统的实时监控和模拟屏幕的实时监控，在值班室设立了监控中心Acrel-在2000年电力监控系统的背景下，对整个配电系统进行实时监控。
- 系统结构
本电力监控系统主要实现北京电气工程学校变电所0.4kV配电系统的用电监控和模拟屏幕的实时监控；变电站的监控范围T1、T2变压器低压进线柜、联络柜、馈线柜中的智能电力仪表和模拟屏，实现远程实时监控和模拟屏实时监控。该系统共有61个仪表(其中全部)PZ系列智能仪表)和模拟屏分为四条总线。由于变电站靠近值班室，变电站采用自组网，然后通过扩展卡直接连接到计算机，实现现场总线仪表、模拟屏与监控主机的数据连接。
系统主要采用分层分布式计算机网络结构，如图1所示：站控管理层、网络通信层和现场设备层[1]。
图1整个系统拓扑图
1)站控管理层
电能管理系统的站控管理层是人机交互的直接窗口，也是系统的上层。工业级计算机、打印机、UPS电源等。电能管理系统软件具有良好的人机交互界面，计算、分析和处理收集的各种数据和信息，并以图形、数字显示、声音等方式反映现场的运行状态。
监控主机：用于数据采集、处理和数据转发。为系统管理、维护和分析提供数据接口。
打印机：系统召唤打印或自动打印图形、报表等。
UPS：确保计算机监控系统的正常供电，确保站控管理层设备的正常运行，并提供足够的时间存储数据。
2)网络通信层
通信层设备为CP134U-I四口扩展卡。该层是数据信息交换的桥梁，负责收集、分类和传输现场设备返回的数据信息，并传达上位机对现场设备的各种控制命令。
通信介质：系统主要采用屏蔽双绞线RS485接口，Modbus现场设备实现现场设备与上位机的实时通信。
3)现场设备层
现场设备层是数据采集终端，主要由智能仪表和模拟屏组成，采用高可靠性、分布式连接到现场总线I/O控制器构成数据采集终端，将采集的数据上传到数据中心。智能电力仪器负责基层数据采集，监控数据必须完整、准确、实时传输到监控主机。
均采用上述网络仪表RS485接口和Modbus-Rtu通讯协议，RS485采用屏蔽线传输，一般采用两条连接，接线简单方便；通信接口为半双工通信，即通信双方可接收和发送数据，但只能同时发送或接收数据，数据传输速率为10Mbps。RS485接口采用平衡驱动器和差分接收器的组合，提高了抗噪声干扰能力。总线允许连接32个设备，传输距离为1.2km。
1.2现场仪表
本项目采用变压器低压主进线电路、馈线电路等PZ-80/E4智能电力仪表，PZ-80/E4智能电力仪表可安装在动力箱或低压出线柜门板上，面板尺寸为80mm×80mm，规格为220/380V、5A，电流通过互感器连接，精度0.5级，广泛应用于高低压进线柜、联络柜、出线柜、动力柜等场合。RS485接口，Modbus通信协议[2]。
22电力监控系统的主要功能
2.1采集和处理数据
数据采集是配电监控的基础。数据采集主要由底层多功能网络仪器采集，实现远程数据的本地实时显示。需要完成采集的信号包括：三相电压U、三相电流I、频率Hz、功率P、功率因数COSφ、电度Epi、远程设备运行状态等数据。
数据处理主要是实时准确地向用户显示按要求收集的电参数，满足配电监控的自动化和智能要求，并将收集到的数据存储在数据库中供用户查询。
2.2人机交互
该系统为用户提供了简单、易用、良好的界面。全中文界面，CAD图显示低压配电系统电气一次主接线图，显示配电系统设备状态及相应的实时运行参数，定时轮巡切换；实时动态刷新；模拟显示；开关显示；连续记录显示等。
2.3历时事件
历史事件查看界面主要为用户查看故障记录、信号记录、操作记录、限制记录提供方便友好的人机交互，通过历史事件查看平台，您可以根据自己的要求和查询条件方便定位历史事件，为您掌握整个系统的运行提供良好的软件支持。
2.4建立和查询数据库
定期收集遥测量和遥信量，建立数据库，定期生成用户查询打印的报告。
2.5管理用户权限
对于不同级别的用户，设置不同的权限组，防止人为误操作造成的生产和生活损失，实现配电系统的安全可靠运行。用户登录、注销、修改密码、添加删除等操作可以通过用户管理进行，方便用户修改账户和权限。
2.6运行负荷曲线
负荷趋势曲线功能主要负责定期收集进线、重要电路电流和功率负荷参数，自动生成运行负荷趋势曲线，方便用户及时了解设备的运行负荷。点击相应的图片按钮或菜单项，查看实时趋势曲线或历史趋势线，平移、缩放、范围变换，帮助用户进入趋势分析和故障记忆，为整个系统的运行提供直观方便的软件支持。
2.7远程报表查询
报表管理程序的主要功能是根据用户的需要设计报表样式，筛选、组合和统计系统中处理的数据。该程序还可以根据用户的需要定期保存、打印或召唤报表文件。该程序还为用户提供了生成的报表文件管理功能。报表具有实现日、月、年电能统计、数据导出、报表打印等功能。
2.8实时监控模拟屏
系统用户可以在后台进行高压低压倒闸模拟操作。他们可以通过点击后台图片中高压低压电路的开关向模拟屏发送信号，实现模拟屏幕中每个点的实时控制。
3系统案例分析
上位机软件为Acrel-2000电力监控系统组态软件，该软件是对现场电参量数据进行采集与监控的专用软件，特点是能以灵活多样的“组态形式”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，简单地组态各种预设软件模块，就能轻松实现和完成现场数据的收集和监控功能。Acrel-2000年电力监控系统具有友好的人机交互界面，可以实时定期收集现场设备的电源参数和开关量状态，并将收集到的数据上传到监控主机进行实时显示和存储。Acrel-2000电力监控系统具有友好的人机交互界面，可实时和定时采集现场设备各电参量及开关量状态，并将采集到的数据上传给监控主机进行实时显示与存储。系统还提供了实时曲线和历史趋势曲线分析，符合用户设计需要的报表、事件记录和故障报警等功能[3]。整个系统可以实现所有回路用电量的采集和统计，实现了远程自动抄表、电力监测与实时监控功能。
3.1数据采集和系统图显示
现场仪器测量和收集电路数据信息，然后定期或周期收集和存储现场仪器数据，可以自由设置收集时间周期和系统支持的收集周期。可随时查看任何仪表的瞬时值、累计量等信息，记录电力仪表的电压、电流、功率因数和有功电度。这些参数信息可以自动保存到数据库中，便于查询。
p> 系统具有友好的人机界面，便于普通的现场值班人员查看并记录相关信息，系统一次图（如图2）不仅显示了线路的开关状态，还实时显示电力等重要的电力参数。所有数据信息都定期的保存到数据库中。图2高压一次系统图
3.2 远程抄表
系统对所有采集到的数据都能实时的显示，并保存到数据库中，因此可以手动查询每个回路的所有实时及历史电参量数据，并以表格的形式展现给用户，便于打印、保存。如图3所示。
图3 回路远程抄表
3.3 电压趋势曲线
本系统对于重要回路，不仅可以对电压进行实时显示与监测，并可以根据保存的历史数据做成趋势曲线，可以查看实时和历史变化趋势，预测电能质量，并可对电力故障进行查询，保证电力负荷的安全运行。如图4所示。
图4 电流趋势曲线
3.4 事件记录与报警
主要用于查看历史报警信息；帮助用户进行事故查询与追忆；支持历史查询，打印等功能。实时报警信息会即时弹出，提醒用户所进行的操作。并对所有操作具有自动事件记录功能。如图5所示。
图5 回路跳闸报警
3.5 模拟屏的实时监控
主要用于老师对学生的考核。学生可以在电脑前进行高压、低压分合闸过程的模拟操作，同时系统会相应的给模拟屏发送信号，老师可以在模拟屏现场查看学生操作的是否正确。如图6所示。
图6 模拟屏
4结束语
随着智能建筑的发展及电力的广泛应用，对智能建筑的配电系统的智能化集成管理已成为国家机关办公建筑及大型公共建筑智能化建设的必然趋势，本文介绍的基于Acrel-2000的电力监测与电力监控系统，不仅可以实时显示电力运行状态及用电状况，还能对数据进行分析处理，以用户适用的方式展现出来，满足用户的需求，实现对采集数据的分析、处理，其生成各种电能报表、分析曲线、图形等，方便了用户的使用，便于配电系统的实时监控与电参量的远程抄表与分析研究，为智能建筑的节能技术提供参考。