安科瑞電氣股份有限公司  上海嘉定

摘要：基于目前科學技術(shù)飛速發(fā)展，人們對電力資源的依賴越來越廣泛，而現(xiàn)階段國內(nèi)電力系統(tǒng)的運營成本還相對較高，因此完善電力系統(tǒng)各方面的工作已經(jīng)勢在必行。電力監(jiān)控系統(tǒng)在整個電力系統(tǒng)中具有重要的作用，它能夠有力的促進電網(wǎng)管理工作效率，降低電力系統(tǒng)的運營成本，本文通過中國第一汽車集團公司數(shù)據(jù)中心機房建設項目中的應用。

關(guān)鍵字：電力系統(tǒng)；數(shù)據(jù)采集；一汽；監(jiān)控系統(tǒng)

0  引言

    配電自動化，是一項集計算機技術(shù)、數(shù)據(jù)傳輸技術(shù)、控制技術(shù)、現(xiàn)代化設備及管理于一體的綜合信息管理系統(tǒng)。其目的是提高供電可靠性，改善電能質(zhì)量，向用戶提供優(yōu)質(zhì)服務，降低運行費用，減輕運行人員的勞動強度。

    隨著電力網(wǎng)絡的不斷發(fā)展，用電負荷的持續(xù)增長，各種新型負載不斷涌現(xiàn)，用戶更加關(guān)注電能質(zhì)量問題，同時也對電能質(zhì)量提出了更加嚴格的要求。用戶需要更加有效的電力監(jiān)控管理解決方案來應對上述變化帶來的挑戰(zhàn)，以實現(xiàn)配電系統(tǒng)持續(xù)可靠、高效低耗的運行。本文通過對中國第一汽車集團公司數(shù)據(jù)中心機房建設項目電力監(jiān)控系統(tǒng)的建設，介紹電力監(jiān)控系統(tǒng)在重工工廠中的應用。

1   項目概述及建設目標

    中國第一汽車集團公司簡稱“中國一汽”或“一汽”，英文名稱為FAW, 央企成員，國有特大型汽車生產(chǎn)企業(yè)。一汽總部位于吉林省長春市，前身是第一汽車制造廠，毛澤東主席題寫廠名。一汽1953年奠基興建，1956年建成并投產(chǎn)，制造出新中國第一輛解放牌卡車。1958年制造出新中國第一輛東風牌小轎車和第一輛紅旗牌高級轎車。一汽的建成，開創(chuàng)了中國汽車工業(yè)新的歷史。經(jīng)過五十多年的發(fā)展，一汽已經(jīng)成為國內(nèi)最大的汽車企業(yè)集團之一。

    一汽產(chǎn)銷量、營業(yè)收入等連續(xù)多年居中國汽車行業(yè)前列。2010年，一汽銷售汽車255.8萬輛，實現(xiàn)營業(yè)收入4179億元，列“世界最大500家公司”第141名；2010年，“中國一汽”品牌價值達到653.32億元。

    面向未來，一汽提出了“堅持用戶第一，尊重員工價值，保障股東利益，促進社會和諧，努力建設具有國際競爭力的‘自主一汽、實力一汽、和諧一汽’”的企業(yè)愿景和奮斗目標。一汽人正以自己特有的汽車情懷，抗爭圖強，昂揚向上，為推動汽車工業(yè)又好又快發(fā)展，為實現(xiàn)人·車·社會和諧發(fā)展做出新的更大的貢獻。

2   電力監(jiān)控系統(tǒng)的設計

    在監(jiān)控系統(tǒng)的設計中，要充分考慮客戶的實際需求，以及電力系統(tǒng)的實際結(jié)構(gòu)、電力系統(tǒng)的實際載荷能力等因素，進而合理的選擇監(jiān)控設備，這既有利于減少系統(tǒng)運作的成本，同時也有利于系統(tǒng)功能的實現(xiàn)。 

    本項目的電力監(jiān)控系統(tǒng)，可以實現(xiàn)對廠內(nèi)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(wǎng)絡通訊等功能，能夠與計算機、串口服務器等設備進行組合，及時的顯示廠內(nèi)各個配電回路的運作狀態(tài)，當廠內(nèi)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(guān)人員分析廠內(nèi)各部分的用電狀況，使廠內(nèi)的用電活動更加安全，從而保證廠內(nèi)人員的生命安全，提高商業(yè)人員的工作效率。 

2.1 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

    依據(jù)新建商場的配電情況分布情況，在線監(jiān)測系統(tǒng)建設采用分層分布式結(jié)構(gòu)，系統(tǒng)包括：站控管理層、網(wǎng)絡通訊層、現(xiàn)場設備層。系統(tǒng)網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)如圖所示：

    站控管理層管理人員與計算機進行人機交互的直接窗口，對采集的現(xiàn)場各類數(shù)據(jù)信息計算、分析與處理，并以圖形、數(shù)顯、聲音等方式反映現(xiàn)場的運行狀況，是系統(tǒng)的最上層部分。主要由系統(tǒng)軟件和必要的硬件設備，如工業(yè)級計算機、打印機、UPS電源等組成。

    通訊層使用的設備為NPORT232I串口服務器。該層是數(shù)據(jù)信息交換的橋梁，負責對現(xiàn)場設備回送的數(shù)據(jù)信息進行采集、分類和傳送等工作的同時，轉(zhuǎn)達上位機對現(xiàn)場設備的各種控制命令。

    現(xiàn)場設備層主要是連接于網(wǎng)絡中用于電參量采集測量的各類型的儀表等，也是構(gòu)建該配電系統(tǒng)必要的基本組成元素。現(xiàn)場配置acrel的PZ42L-E4電能表，實現(xiàn)低壓回路三相電流、三相電壓、頻率、功率、四象限電能等電參量監(jiān)測；并對每個回路斷路器分合閘狀態(tài)進行監(jiān)測。

2.2 網(wǎng)絡設計

    電力監(jiān)控系統(tǒng)中的網(wǎng)絡系統(tǒng)能夠及時的對數(shù)據(jù)進行傳輸，并迅速傳遞操作指令，是實現(xiàn)電力監(jiān)控系統(tǒng)各項功能的基礎。把現(xiàn)場每個設備就地與總線連接，之后在把各條總線全部接入通訊網(wǎng)關(guān)，來實現(xiàn)與主機的傳遞。

2.3監(jiān)控系統(tǒng)軟件功能設計

    系統(tǒng)依據(jù)客戶實際需求進行設計，并實現(xiàn)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；報表查詢與打印；系統(tǒng)負荷實時、歷史曲線，用戶權(quán)限管理等主要功能。

2.3.1數(shù)據(jù)的采集與處理

    數(shù)據(jù)采集主要包括模擬量以及開關(guān)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(shù)、頻率等信息進行采集，開關(guān)量的采集則主要是對斷路器、隔離開關(guān)、接地刀閘等設備的工作狀態(tài)，以及斷電保護、運行故障等報警信息進行采集，實現(xiàn)遠程數(shù)據(jù)的本地實時顯示。數(shù)據(jù)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(shù)據(jù)存入數(shù)據(jù)庫供用戶查詢。

2.3.2數(shù)據(jù)記錄

    電力監(jiān)控系統(tǒng)的數(shù)據(jù)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)中必須有足夠的內(nèi)存空間，進而長時間的、大量的對數(shù)據(jù)信息進行記錄和存儲。其次，電力監(jiān)控系統(tǒng)的數(shù)據(jù)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(shù)據(jù)進行記錄存儲。由此可見，數(shù)據(jù)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電能管理

    為了實現(xiàn)對本廠內(nèi)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(nèi)的用電量進行查詢，可以幫助物業(yè)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，使各入駐管理人員節(jié)能意識大大提高，有效的節(jié)約了能源消耗。

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)幫助用電單位提高效率、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(wǎng)管理效率、縮小電力運營成本，也成為供配電設計中不可或缺的重要組成部分。電力監(jiān)控系統(tǒng)的通信、故障報警、數(shù)據(jù)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(shù)據(jù)的傳遞都是通過網(wǎng)絡傳輸來實現(xiàn)，因此，不同的電力監(jiān)控系統(tǒng)可以設計不同的組網(wǎng)方式,確保數(shù)據(jù)信息能夠迅速、精準的進行傳輸。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(jù)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，而一些高端電力監(jiān)控系統(tǒng)則需要選擇功能更加齊全的智能設備。    在工業(yè)建筑等場所設置電力監(jiān)控系統(tǒng)，可以實現(xiàn)對廠內(nèi)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(wǎng)絡通訊等功能，能夠與計算機、串口服務器等設備進行組合，及時的顯示廠內(nèi)各個配電回路的運作狀態(tài)，當廠內(nèi)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(guān)人員分析廠內(nèi)各部分的用電狀況，使廠內(nèi)的用電活動更加安全，從而保證廠內(nèi)人員的生命安全，提高工作人員的工作效率。

 參考文獻

[1]《電力電測數(shù)字儀表原理與應用指南》， 任致程、周中，中國電力出版社

[2]《電力監(jiān)控系統(tǒng)在供配電設計中的應用》，高士宏，科技風

作者簡介：范曼曼，女，本科，安科瑞電氣股份有限公司，主要研究方向為智能電力監(jiān)控與電能管理系統(tǒng)，Email: 2880157853@qq.com 電話：021-59104832