1項目概述

揚州協(xié)鑫光伏位于揚州市金山路129號，該項目共計兩個0.4KV變電所，一個主變電所10臺變壓器，一個廢水處理變電所一臺變壓器，以及車間二層夾層部分進行配電及接頭處溫度監(jiān)測。從而實現(xiàn)變電所及車間的配電運行狀態(tài)的監(jiān)測和報警管理。

2用戶需求

2.1 總體要求

1、配電實時監(jiān)測，含全電參量

2、溫度遠程監(jiān)測

3、電能量遠程集抄

4、實時報警及報警查詢

5、配電系統(tǒng)一次界面

2.3 軟件技術(shù)要求

a. 提供強大的圖形界面功能，采用樹形結(jié)構(gòu)。 

b. 管理系統(tǒng)軟件必須提供詳細的在線幫助。 

c. 管理系統(tǒng)軟件應(yīng)提供簡體中文界面。 

d. 管理系統(tǒng)軟件操作應(yīng)簡單、方便，盡可能適應(yīng)windows操作系統(tǒng)用戶的使用習慣。 

e. 管理系統(tǒng)軟件所有窗口都可以進行設(shè)置。 

f. 系統(tǒng)應(yīng)具有界面組態(tài)功能，能夠根據(jù)實際狀況與維護管理架構(gòu)，分層、分級、分類呈現(xiàn)監(jiān)控信息；系統(tǒng)應(yīng)提供必要的組態(tài)元件庫，包括通用元件、各類設(shè)備信號樣板、通用的界面模板和常用詞匯等，并可靈活編輯各種庫的內(nèi)容；提供全屏幕編輯功能，能以所提供的各種庫為基礎(chǔ)，組合、編輯和配置用戶界面；系統(tǒng)應(yīng)具備批量配置功能，具備配置信息的批量倒入/導出功能；系統(tǒng)組態(tài)應(yīng)能在線完成，所配置的內(nèi)容能方便地存儲和調(diào)用。

3方案設(shè)計原則

本方案綜合考慮用戶需求，集成Acrel-3000電能管理系統(tǒng)。

系統(tǒng)分位三層結(jié)構(gòu)：電能管理系統(tǒng)、通訊網(wǎng)絡(luò)層、現(xiàn)場設(shè)備層。

本次工程的方案設(shè)計過程中，我們遵循的基本原則：本次工程的方案設(shè)計過程中，我們遵循的基本原則：先進、可靠、實用、安全。

3.1先進性

方案針對用戶需求，采用計算機監(jiān)控自動化系統(tǒng)。監(jiān)控計算機實時不間斷的采集多功能電力儀表、氣表、水表和能量表等智能設(shè)備的數(shù)據(jù)，并對數(shù)據(jù)進行分析，以各種圖形界面顯示在人機界面。當系統(tǒng)檢測到有事故發(fā)生或者采集到的數(shù)據(jù)超出設(shè)定的范圍，系統(tǒng)會按照設(shè)定的方式作出告警，并把對事件的分析結(jié)果告知值班人員，減少工程巡視，實現(xiàn)整個系統(tǒng)高度的自動化功能和無人值班模式。

能耗管理系統(tǒng)通過采集電能、水、氣等能耗，并進行分析比較，提供報表，為節(jié)能降耗提供數(shù)據(jù)支撐。

3.2可靠性

可靠性包括3個方面，即現(xiàn)場設(shè)備層設(shè)備的可靠性、通訊網(wǎng)絡(luò)的可靠性以及監(jiān)控系統(tǒng)的可靠性。

1、設(shè)備的可靠性：現(xiàn)場設(shè)備均采用工業(yè)級芯片，所有開入通過光電隔離。能適應(yīng)惡劣的環(huán)境。產(chǎn)品電磁兼容性能測試通過國家要求最嚴酷等級。

2、通訊網(wǎng)絡(luò)的可靠性：通訊網(wǎng)絡(luò)部件都采用工業(yè)級產(chǎn)品，數(shù)據(jù)采集器采用嵌入式系統(tǒng)，實時多任務(wù)操作系統(tǒng)。以太網(wǎng)交換機等其它網(wǎng)絡(luò)組件都能在工業(yè)級的環(huán)境下工作，抗干擾性能高，環(huán)境適應(yīng)性強。

3、監(jiān)控系統(tǒng)的可靠性。監(jiān)控系統(tǒng)計算機采用高性能工控機，監(jiān)控軟件在設(shè)計上運行CPU負載率低，監(jiān)控軟件具備自診斷和自恢復(fù)功能。

3.3 開放性

監(jiān)控系統(tǒng)可以作為主站，接入其它廠家不同通訊規(guī)約的智能設(shè)備，也可以滿足和其它的系統(tǒng)互聯(lián)，比如BA系統(tǒng)。此外，系統(tǒng)內(nèi)置了國內(nèi)外主流電力設(shè)備的通訊規(guī)約，可以方便與其它設(shè)備連接。

3.4 安全性

具有完善的用戶管理功能，避免越權(quán)操作。系統(tǒng)的控制采用多級口令，配置不同的控制權(quán)限，只有允許的操作才能被執(zhí)行，避免越權(quán)操作。

3.5 可維護性

系統(tǒng)的硬件、軟件設(shè)備便于維護，各部件都具有自檢和聯(lián)機診斷校驗的能力。網(wǎng)絡(luò)通訊硬件采用市場通用的大眾化產(chǎn)品，可替換性強，兼容性好，不需要專業(yè)的維護水平即可使用和維護。

4參照標準

本方案遵循的國家標準有：

GB50052-2009        《供配電系統(tǒng)設(shè)計規(guī)范》

GB50054-2011        《低壓配電設(shè)計規(guī)范》

DL/T448-2000    《電能計量裝置技術(shù)管理規(guī)程》

DL/T 698.1-2009   《第1部分：總則》

DL/T 698.2-2010    《第2部分：主站技術(shù)規(guī)范》

DL/T 698.31-2010   《第3.1部分：電能信息采集終端技術(shù)規(guī)范-通用要求》

DL/T 698.35-2010    《第3-5部分：電能信息采集終端技術(shù)規(guī)范-低壓集中抄表終端特殊要求》

DL/T 698.41-2010    《第4-1部分：通信協(xié)議-主站與電能信息采集終端通信》

DL/T 698.42-2010     《第4-2部分：通訊協(xié)議-集中器下行通信協(xié)議》

DL/T/814-2002        《配電自動化系統(tǒng)功能規(guī)范》

GB/T/3047.1          《面板、架和柜的基本尺寸系列》

DL/T5137-2001        《電測量及電能計量裝置設(shè)計技術(shù)規(guī)程》

GB2887               《計算站場地技術(shù)條件》

5方案設(shè)計

5.1 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

整個系統(tǒng)分為三級結(jié)構(gòu)：

第一級：電能管理層。設(shè)置在一層的消防控制室內(nèi)，按照區(qū)域劃分接入各區(qū)域采集箱，通過光纖和能耗管理系統(tǒng)通信。

第二級：通訊網(wǎng)絡(luò)層。本工程各區(qū)域電能管理系統(tǒng)利用光纖構(gòu)建100M 光纖星型以太網(wǎng)實現(xiàn)電能管理系統(tǒng)通信功能，通過光纖以太網(wǎng)把各區(qū)域采集箱傳輸?shù)?/span>監(jiān)控主機。

第三級：現(xiàn)場設(shè)備層。即各區(qū)域內(nèi)多功能儀表和測溫裝置。

現(xiàn)場設(shè)備層裝置安裝在變電所進、出線開關(guān)盤面上以及二層中間層的插接箱上，主要對電力設(shè)備和溫度進行數(shù)據(jù)采集。終端設(shè)備通過RS485現(xiàn)場總線方式接入數(shù)據(jù)采集器,儀表采用MODBUS-RTU規(guī)約。

系統(tǒng)使用高性能工控機及軟、硬件系統(tǒng)，高性能的現(xiàn)場總線技術(shù)及網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)，整個系統(tǒng)運行安全、穩(wěn)定可靠、使用維護方便。

設(shè)置于總值班室的監(jiān)控主站包含監(jiān)控計算機、網(wǎng)絡(luò)交換機、打印機、UPS、以及Acrel-3000能耗管理軟件，作為運行及專業(yè)人員的人機交互窗口，以圖形顯示、報表打印等各種方式對建筑的耗能進行分析、對比和統(tǒng)計，提供節(jié)能降耗的數(shù)據(jù)支持。

如下圖所示，終端設(shè)備層設(shè)備通過RS485/MODBUS-RTU總線方式，采用屏蔽雙絞線接入數(shù)據(jù)采集器，數(shù)據(jù)采集器把采集到的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成以太網(wǎng)后，接入當?shù)仉娔芄芾硐到y(tǒng)，經(jīng)過光纜傳送至能耗管理層網(wǎng)絡(luò)交換機，供主站監(jiān)控計算機調(diào)用。

能效管理系統(tǒng)組網(wǎng)示意圖

儀表通訊連接示意圖

5.2 現(xiàn)場控制層設(shè)備

現(xiàn)場控制層設(shè)備主要是地下室變電所多功能電力儀表、無線測溫裝置等等。

根據(jù)用戶需求，我們?yōu)楸竟こ膛渲玫闹饕K端設(shè)備層設(shè)備為安科瑞電氣股份有限公司的PZ系列多功能電力儀表和無線測溫裝置，配置情況如下表所示：

5.2.1多功能電力儀表PZ系列儀表

測量：三相電流、三相電壓、頻率、功率因數(shù)、有功/無功功率、

有功/無功電度

通訊：RS485/MODBUS-RTU

顯示：液晶

技術(shù)參數(shù)如下表：

5.2.2 無線測溫傳感器

無線測溫傳感器：安裝于待測溫接點，采集溫度量并通過無線方式傳輸?shù)膫鞲衅鳌?/span>

傳感器技術(shù)特點：

安裝方式：

                        安裝圖片

5.2.3無線信號接收器

配有一路485口的無線測溫收發(fā)器。

DC 24V供電，需配電源轉(zhuǎn)換模塊

接收無線測溫傳感器信號

導軌式安裝/螺絲安裝

將溫度數(shù)據(jù)通過485口接至后臺系統(tǒng)

5.3通訊網(wǎng)絡(luò)層

數(shù)據(jù)采集器

配置：N2S16-485I-ETS

數(shù)據(jù)采集器根據(jù)現(xiàn)場設(shè)備數(shù)量，配置16口或者8口數(shù)據(jù)采集器，每個串口只能接入型號相同的設(shè)備，不同的設(shè)備占用不同的串口。

作為自動化系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)通信服務(wù)器不僅提供串行接口RS232/485/422與網(wǎng)絡(luò)接口之間的相互轉(zhuǎn)換。

l 負責把現(xiàn)場前置層智能保護/測控單元的數(shù)據(jù)采集,再將這些信息上傳到當?shù)乇O(jiān)控系統(tǒng)和遠動通訊服務(wù)器，完成遙信、遙測。

l 接收當?shù)乇O(jiān)控系統(tǒng)和遠動通訊服務(wù)器下達的命令并轉(zhuǎn)發(fā)給現(xiàn)場前置層智能保護/測控單元,完成對現(xiàn)場前置層智能保護/測控單元的遙控和遙調(diào)。

l 每個串口都可使用組態(tài)軟件通過網(wǎng)絡(luò)進行參數(shù)的下載和設(shè)置，實現(xiàn)遠程維護。

5.4 電能管理層

電能管理層負責完成本區(qū)域智能設(shè)備數(shù)據(jù)的采集、處理、當?shù)仫@示和監(jiān)視功能，并在滿足權(quán)限和邏輯時，對當?shù)刈冸娝脑O(shè)備進行相應(yīng)的控制。區(qū)域電能管理系統(tǒng)監(jiān)控范圍僅僅限于區(qū)域內(nèi)設(shè)備，而不能瀏覽其它區(qū)域的信息。

電能管理系統(tǒng)的計算機采用研華工控機，同時配置大屏幕彩色液晶顯示器，提供良好的人機界面。后臺音響設(shè)備可提供語音報警，打印機可以記錄系統(tǒng)信息，并可召喚或者定時打印數(shù)據(jù)報表。

管理計算機

配置：IPC-510MB/701VG( 2串口,單網(wǎng)口）/I5-2400/3.1GHz/8G/1TB /DVD/研華鍵盤+光電鼠標。

計算機配置22寸液晶顯示器，可以顯示豐富的人機界面，便于監(jiān)視和操作。

監(jiān)控系統(tǒng)以 Windows 7為操作系統(tǒng)平臺，提供美觀、友好、安全、方便的人機界面。實時動態(tài)顯示潮流數(shù)據(jù)；運用聲、光、色、動畫等多種手段實現(xiàn)告警提示；遙控、遙調(diào)和順控等操作界面符合電廠運行規(guī)程和操作習慣。提供各種數(shù)據(jù)的錄入和查詢功能。在線驗證操作員的操作權(quán)限及身份，并存儲操作的結(jié)果。

5.5監(jiān)控設(shè)備清單

本次工程中所需的設(shè)備如下表所示：

6電能管理系統(tǒng)功能設(shè)計

6.1配電系統(tǒng)實時監(jiān)測

安科瑞Acrel-3000電能管理系統(tǒng)人機界面友好，能夠以配電一次圖的形式直觀顯示配電線路的運行狀態(tài)，實時監(jiān)測各回路電壓、電流、功率、功率因數(shù)、電能等電參數(shù)信息，動態(tài)監(jiān)視各配電回路斷路器、隔離開關(guān)、地刀等合、分狀態(tài)，以及有關(guān)故障、告警等信號。

主要功能：一次圖顯示各回路對應(yīng)回路名稱、三相電流、三相線電壓、總有功功率、總無功功率、總功率因數(shù)，斷路器、地刀、隔離開關(guān)等合分位狀態(tài)，彈簧儲能狀態(tài)、手車位置狀態(tài)。其中，10kV配電系統(tǒng)中監(jiān)測的開關(guān)量主要有：斷路器分、合閘信號，手車工作、試驗位置信號，遠方/就地切換位置信號、彈簧儲能狀態(tài)信號、接地刀合分信號、變壓器超溫跳閘信號、高溫報警信號，保護跳閘信號和事故預(yù)告信號；400V低壓進線回路電參量主要有：開關(guān)狀態(tài)、三相電流、三相電壓、總有功功率、總無功功率、總功率因數(shù)、頻率和正向有功電能累計值；400V低壓出線回路主要有：開關(guān)狀態(tài)、三相（單相）電流、三項功率。

6.2電能統(tǒng)計報表

安科瑞Acrel-3000電能管理系統(tǒng)以豐富的報表體支撐量體系的完整性。系統(tǒng)具備定時抄表匯總統(tǒng)計功能，用戶可以自由查詢自系統(tǒng)正常運行以來任意時間段內(nèi)各配電節(jié)點的用電情況，即該節(jié)點進線用電量與各分支回路消耗電量的統(tǒng)計分析報表。該功能使得用電可視透明，并在用電誤差偏大時可分析追溯，維護計量體系的正確性。

主要功能：具有起始時間和結(jié)束時間的時間選擇框，選定想要查詢的時間段后，通過點擊查詢按鈕可查詢出系統(tǒng)項目范圍內(nèi)所有配電回路的用電量。可通過導出按鈕將報表以Excel形式導出保存，通過打印按鈕進行報表打印。

6.3詳細電參量查詢

在配電一次圖中，當鼠標移動到每個回路附近時，鼠標指針變?yōu)槭中危髽藛螕艨刹榭丛摶芈吩敿氹妳⒘浚ㄈ嚯娏鳌⑷嚯妷骸⑷嗫傆泄β省⒖偀o功功率、總功率因數(shù)、正向有功電能，并可以查看24小時相電流趨勢曲線及7天相電流趨勢曲線。

6.4運行報表

安科瑞Acrel-3000電能管理系統(tǒng)具有實時電力參數(shù)和歷史電力參數(shù)的存儲和管理功能，所有實時采集的數(shù)據(jù)、順序事件記錄等均可保存到數(shù)據(jù)庫，在查詢界面中能夠自定義需要查詢的參數(shù)，時間或選擇查詢最近更新的記錄數(shù)據(jù)等，并通過報表方式顯示出來。

主要功能：查詢各回路或者設(shè)備時間的運行參數(shù)，報表中顯示電參量信息應(yīng)包括：各相電流、三相電壓、總功率因數(shù)、總有功功率、總無功功率、正向有功電能等；亦可以根據(jù)用戶具體需要定制運行日報、月報。電參量報表也支持導出Excel格式文件，還可以根據(jù)用戶要求導出PDF格式文件。

6.5實時報警

安科瑞Acrel-3000電能管理系統(tǒng)具有實時報警功能，系統(tǒng)能夠?qū)ε潆娀芈窋嗦菲鳌⒏綦x開關(guān)、接地刀分、合動作等遙信變位，保護動作、事故跳閘，以及電壓、電流、功率、功率因數(shù)越限等事件進行實時監(jiān)測，并根據(jù)事件等級發(fā)出告警。系統(tǒng)報警時自動彈出實時報警窗口，并發(fā)出聲音或語音提醒。

主要功能：根據(jù)遙信、保護動作、電量越限等事件的類型和報警級別，彈出實時事件告警窗口，報警列表包含：事件動作日期、時間、事件描述、數(shù)值、級別、類型、確認狀態(tài)、確認人、確認時間等。

6.6歷史事件查詢

安科瑞Acrel-3000電能管理系統(tǒng)能夠?qū)b信變位，保護動作、事故跳閘，以及電壓、電流、功率、功率因數(shù)越限等事件記錄進行存儲和管理，方便用戶對系統(tǒng)事件和報警進行歷史追溯，查詢統(tǒng)計、事故分析

主要功能：可根據(jù)用戶需要設(shè)置起始時間、結(jié)束時間，選擇查詢時段，進行時間事件查詢，歷史事件查詢列表中包含：事件動作日期、時間、事件描述、數(shù)值、級別、類型、確認狀態(tài)、確認人、確認時間等。

6.7電能質(zhì)量監(jiān)測(該功能需要選配帶諧波監(jiān)測功能的電力儀表)

安科瑞Acrel-3000電能管理系統(tǒng)可以對整個配電系統(tǒng)范圍內(nèi)的電能質(zhì)量進行持續(xù)性的監(jiān)測，運行維護人員可以通過諧波分析棒圖、報表掌握進線、變壓器、重要回路的電壓、電流諧波畸變率、諧波含量、電壓不平衡度、電壓偏差、電壓合格率等，及時采取相應(yīng)的措施提高配電系統(tǒng)的可靠性，降低諧波損耗，減少因諧波造成的異常和事故。

主要功能：能夠以統(tǒng)計報表和棒圖等形式顯示三相電壓、三相電流的2-31次諧波畸變率、諧波含量。諧波棒圖可以進行原始量程、10倍量程、20倍量程、50倍量程、100倍量程、最適量程的選擇切換。

6.8用戶權(quán)限管理

安科瑞Acrel-3000電能管理系統(tǒng)為保障系統(tǒng)安全穩(wěn)定運行，設(shè)置了用戶權(quán)限管理功能。通過用戶權(quán)限管理能夠防止未經(jīng)授權(quán)的操作（如配電回路名稱修改等）。可以定義不同級別用戶的登錄名、密碼及操作權(quán)限，為系統(tǒng)運行、維護、管理提供可靠的安全保障。

主要功能：將用戶的級別分為操作工、班長、工程師、系統(tǒng)管理員四個等級，每個等級可以分別賦予不同的操作權(quán)限，包括進入運行、退出運行、遙控操作、報表管理、系統(tǒng)配置、用戶管理等。系統(tǒng)管理員為最高等級用戶，高一級用戶可添加、刪除下一級別的用戶。

6.9通訊狀態(tài)圖

安科瑞Acrel-3000電能管理系統(tǒng)支持實時監(jiān)視接入系統(tǒng)的各設(shè)備的通訊狀態(tài)，能夠完整的顯示整個系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)；可在線診斷設(shè)備通訊狀態(tài)，發(fā)生網(wǎng)絡(luò)異常時能自動在界面上顯示故障設(shè)備或元件及其故障部位。從而方便運行維護人員實時掌握現(xiàn)場各設(shè)備的通訊狀態(tài)，及時維護出現(xiàn)異常的設(shè)備，保證系統(tǒng)的穩(wěn)定運行。

主要功能：具備完整的系統(tǒng)通訊拓撲結(jié)構(gòu)圖，實時顯示設(shè)備通訊狀態(tài)，紅色狀態(tài)表示對應(yīng)設(shè)備通訊正常，綠色狀態(tài)表示設(shè)備通訊異常。系統(tǒng)主機和串口服務(wù)器/通訊管理機旁標明設(shè)備分配IP地址，各設(shè)備旁標識了設(shè)備地址和設(shè)備回路編號。

7無線測溫功能

在線測溫主要是針對高低壓開關(guān)柜內(nèi)電纜接頭、斷路器觸頭等電氣連接點的溫度進行監(jiān)測，防止在運行過程中因氧化、松動、灰塵等因素造成接點接觸電阻過大而發(fā)熱成為安全隱患，提升設(shè)備安全保障，及時、持續(xù)、準確反映設(shè)備運行狀態(tài)，降低設(shè)備事故率。

ARTM系列節(jié)點測溫方案，由測溫傳感器、收發(fā)器、一體化顯示終端組成，可通過無線方式實現(xiàn)對高、低壓開關(guān)柜柜內(nèi)斷路器觸頭、母排、電纜接頭、干式變壓器繞組、電機繞組、刀閘開關(guān)等設(shè)備的溫度測量，溫度數(shù)據(jù)可集中到后臺溫度監(jiān)控系統(tǒng)，實現(xiàn)對現(xiàn)場設(shè)備的實時監(jiān)測與高溫預(yù)報警。

軟件功能界面如下：

實時顯示電纜溫度情況

顯示實時歷史的溫度曲線