電力監(jiān)控系統(tǒng)在智能建筑電氣節(jié)能中的應(yīng)用

 

摘要：電力監(jiān)控系統(tǒng)在智能建筑中被廣泛使用，其以及時(shí)、穩(wěn)定、安全、便捷的優(yōu)點(diǎn)提高了電能使用效率，節(jié)約了成本。借助電力監(jiān)控系統(tǒng)能準(zhǔn)確判斷故障發(fā)生原因和位置，為智能建筑的安全性和智能化發(fā)展提供了有力的支持

關(guān)鍵詞：電力監(jiān)控系統(tǒng)；智能建筑；監(jiān)控系統(tǒng)；電氣節(jié)能

 

     智能建筑是運(yùn)用計(jì)算機(jī)自動(dòng)管控功能實(shí)現(xiàn)建筑物的信息、通信等自動(dòng)化的建筑形式。電力監(jiān)控系統(tǒng)在智能建筑中占有重要位置，為智能建筑提供安全可靠的配電系統(tǒng)，在電能使用、電能節(jié)約上起到非常大的作用。

 

     電力智能監(jiān)控系統(tǒng)包括集中監(jiān)控系統(tǒng)等模式。集中監(jiān)控系統(tǒng)呈通信層、間隔層、站控層分層分布式結(jié)構(gòu)，包括智能配電儀表、微機(jī)綜合保護(hù)、智能電子設(shè)備等裝置。所有設(shè)備利用通信協(xié)議通過屏蔽雙絞線對(duì)通信管理機(jī)進(jìn)行管理，后臺(tái)與以太網(wǎng)連接運(yùn)行，在HMI上看是控制畫面、實(shí)時(shí)運(yùn)行狀態(tài)、控制和修改系統(tǒng)配置。

     通信層主要是采集和測(cè)量配電系統(tǒng)的運(yùn)行參數(shù)，然后將數(shù)據(jù)傳輸給監(jiān)控系統(tǒng)。使用到的設(shè)備包括多功能繼電保護(hù)裝置、智能型網(wǎng)絡(luò)多參數(shù)測(cè)控儀表等。通過配置這些裝置和設(shè)備，可以不依賴主控計(jì)算機(jī)而獨(dú)立運(yùn)行。

     間隔層的主要功能是要完成與主控計(jì)算機(jī)之間的通信聯(lián)接、數(shù)據(jù)交換和通信協(xié)議轉(zhuǎn)換等，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的兼容性和擴(kuò)充性。通過以太網(wǎng)交換機(jī)、數(shù)據(jù)服務(wù)器和網(wǎng)關(guān)服務(wù)器與系統(tǒng)進(jìn)行連接和數(shù)據(jù)共享。

     站控層位于中控室或者值班室，配備高性能的計(jì)算機(jī)、不間斷電源、報(bào)警裝置等。主控計(jì)算機(jī)內(nèi)安裝有電力監(jiān)控軟件，實(shí)現(xiàn)人機(jī)界面和管理功能。

 

     智能建筑中電力監(jiān)控系統(tǒng)的特點(diǎn)有：①通過電力智能監(jiān)控系統(tǒng)，技術(shù)人員可以實(shí)時(shí)掌控電流等狀態(tài)，及時(shí)、準(zhǔn)確地掌握現(xiàn)場(chǎng)信息、模板等設(shè)備運(yùn)行情況。對(duì)故障進(jìn)行準(zhǔn)確的排查和處理，并根據(jù)故障和設(shè)備的使用情況合理安排維護(hù)工作。②電力智能監(jiān)控系統(tǒng)可以降低能源成本，檢測(cè)用電異常時(shí)的基準(zhǔn)、用電量、負(fù)載，在各區(qū)域之間制訂簡(jiǎn)單的用電負(fù)荷，檢查出因電能質(zhì)量問題造成的損耗。③電力智能監(jiān)控系統(tǒng)能夠評(píng)估出電網(wǎng)、變壓器、配電盤、配電柜等的設(shè)置是否合理，并根據(jù)評(píng)估結(jié)果反映出電力資源的質(zhì)量和運(yùn)行情況，方便業(yè)主根據(jù)電力資源的使用和運(yùn)行制訂相應(yīng)的決策。④電力智能監(jiān)控系統(tǒng)可以通過保養(yǎng)手段延長(zhǎng)電氣設(shè)備的使用壽命。⑤對(duì)于電能質(zhì)量，智能電力監(jiān)控系統(tǒng)可以檢測(cè)出劣質(zhì)電能的運(yùn)行，對(duì)劣質(zhì)電能予以報(bào)警，并提醒工作人員處理，實(shí)時(shí)監(jiān)控智能建筑中電力運(yùn)行的情況。

 

     電力智能監(jiān)控系統(tǒng)取代了人工電力監(jiān)控系統(tǒng)，通過計(jì)算機(jī)通訊網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)了電力測(cè)量、管控、故障分析、信號(hào)管理、電力運(yùn)行等的智能自動(dòng)化，提高了配電系統(tǒng)的透明化程度。使其安全、可靠性能*，管理水平日益現(xiàn)代化。因?yàn)殡娏ΡO(jiān)控系統(tǒng)的開放性使得智能建筑中的通信變得迅速而便捷，實(shí)現(xiàn)了信息通訊的自動(dòng)化互聯(lián)互通，例如智能建筑中的辦公自動(dòng)化、通信網(wǎng)絡(luò)自動(dòng)化、自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)等。智能建筑電力監(jiān)控系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)如圖1所示。

圖1智能建筑電力監(jiān)控系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)示意圖

     案例一：某公司的重要設(shè)備發(fā)生了嚴(yán)重的故障，但這種故障時(shí)常出現(xiàn)，并不易被人察覺。因此安裝了智能化電力檢測(cè)系統(tǒng)，在偶爾出現(xiàn)故障時(shí)及時(shí)捕捉并記錄了暫態(tài)故障波形。這個(gè)信息為公司節(jié)省了巨額的設(shè)備修理費(fèi)用。

     案例二：在某大型園區(qū)中，廠房和辦公樓為主要建筑物，均采用了智能化設(shè)計(jì)，包括動(dòng)力電源、中央空調(diào)、安防設(shè)備等。每個(gè)變電站均配備了變壓器，采用兩進(jìn)線一母聯(lián)的結(jié)構(gòu)。每個(gè)變電站系統(tǒng)都使用了電力監(jiān)控系統(tǒng)，主通訊網(wǎng)采用100mTCP/IP光纖以太網(wǎng)，監(jiān)控層采用了Modbus總線通信。這代化管理系統(tǒng)對(duì)于整個(gè)園區(qū)建筑物配電系統(tǒng)的全面管理具有很重要的作用，不僅降低了園區(qū)管理運(yùn)營(yíng)的成本，也提高了智能建筑的效率和安全性。

 

     建筑物內(nèi)部為了提高供電管理效率，必須要進(jìn)行智能電力監(jiān)控系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)鋪設(shè)。這是因?yàn)橹悄茈娏芸障到y(tǒng)的電力系統(tǒng)設(shè)計(jì)是以節(jié)能為目標(biāo)，并擁有巨大的節(jié)能應(yīng)用空間。而且智能軟件的設(shè)計(jì)具有靈活性和先進(jìn)性的特點(diǎn)，因此在系統(tǒng)運(yùn)行的同時(shí)也降低了成本。

     智能電力監(jiān)控系統(tǒng)具有分層監(jiān)控的特點(diǎn)，對(duì)各個(gè)點(diǎn)都能做到有效監(jiān)控。系統(tǒng)建設(shè)中，通過智能監(jiān)控系統(tǒng)的自動(dòng)化運(yùn)行，將有關(guān)數(shù)據(jù)和輸出進(jìn)行了記錄，并結(jié)合建筑物的特點(diǎn)和電力系統(tǒng)供應(yīng)情況進(jìn)行智能化監(jiān)管，保證了監(jiān)控系統(tǒng)的通信連接在低耗能的狀態(tài)下運(yùn)行，實(shí)現(xiàn)了節(jié)能的目標(biāo)。

     在系統(tǒng)運(yùn)行過程中，智能監(jiān)控系統(tǒng)的優(yōu)勢(shì)在于可以對(duì)事故發(fā)生的地點(diǎn)和故障進(jìn)行分析。對(duì)有關(guān)數(shù)據(jù)按照順序進(jìn)行記錄。因此，電力系統(tǒng)中的故障，無論是經(jīng)常發(fā)生還是偶然出現(xiàn)，均逃不出智能電力監(jiān)控系統(tǒng)的監(jiān)控范圍。而且即便是潛在問題，也能夠通過智能監(jiān)控的數(shù)據(jù)分析及時(shí)發(fā)現(xiàn)，提前進(jìn)行風(fēng)險(xiǎn)預(yù)估并提出維護(hù)和保養(yǎng)方案，實(shí)現(xiàn)了集中管理控制，延長(zhǎng)了機(jī)器壽命，達(dá)到了節(jié)能的效果。

     智能建筑的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)要符合降低成本、綠色建筑的要求，達(dá)到高效率、低能耗、低污染、節(jié)約能源、保護(hù)環(huán)境的可持續(xù)發(fā)展目標(biāo)。對(duì)于我國(guó)建筑行業(yè)，設(shè)備運(yùn)行消耗是主要的資金支出項(xiàng)目。通過智能電力系統(tǒng)的運(yùn)行，將傳統(tǒng)的能耗降低到*低，提高效率，削減支出，是電力監(jiān)控系統(tǒng)的主要功能之一。通過提高管理效率，供應(yīng)可靠、安全的電力，減少電能花費(fèi)，降低成本設(shè)備投資等，實(shí)現(xiàn)節(jié)能目標(biāo)。例如國(guó)際上powerLogic電力監(jiān)控系統(tǒng)的電氣節(jié)能體現(xiàn)在：通過對(duì)電力參數(shù)進(jìn)行數(shù)據(jù)分析，建立系統(tǒng)和設(shè)備的電能消耗模式，實(shí)時(shí)檢測(cè)電能消耗異常；采取有效措施進(jìn)行設(shè)備改造，避免電能損耗；優(yōu)化配電系統(tǒng)，例如集中控制公共照明，減少電能花費(fèi)，對(duì)配電系統(tǒng)進(jìn)行電能監(jiān)控、分配和計(jì)量，避免電能浪費(fèi)。

 

5.1概述

     針對(duì)用戶變電站（一般為35kV及以下電壓等級(jí)），通過微機(jī)保護(hù)裝置、開關(guān)柜綜合測(cè)控裝置、電氣接點(diǎn)無線測(cè)溫產(chǎn)品、電能質(zhì)量在線監(jiān)測(cè)裝置、配電室環(huán)境監(jiān)控設(shè)備、弧光保護(hù)裝置等設(shè)備組成綜合自動(dòng)化的綜合監(jiān)控系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了變電、配電、用電的安全運(yùn)行和全面管理。監(jiān)控范圍包括用戶變電站、開閉所、變電所及配電室等。

     Acrel-2000Z電力監(jiān)控系統(tǒng)是安科瑞電氣股份有限公司根據(jù)電力系統(tǒng)自動(dòng)化及無人值守的要求，針對(duì)35kV及以下電壓等級(jí)研發(fā)出的一套分層分布式變電站監(jiān)控管理系統(tǒng)。該系統(tǒng)是應(yīng)用電力自動(dòng)化技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)和信息傳輸技術(shù)，集保護(hù)、監(jiān)測(cè)、控制、通信等功能于一體的開放式、網(wǎng)絡(luò)化、單元化、組態(tài)化的系統(tǒng)，適用于35kV及以下電壓等級(jí)的城網(wǎng)、農(nóng)網(wǎng)變電站和用戶變電站，可實(shí)現(xiàn)對(duì)變電站的控制和管理，滿足變電站無人或少人值守的需求，為變電站安全、穩(wěn)定、經(jīng)濟(jì)運(yùn)行提供了堅(jiān)實(shí)的保障。

 

5.2應(yīng)用場(chǎng)所

     適用于軌道交通，工業(yè)，建筑，學(xué)校，商業(yè)綜合體等35kV及以下用戶端供配電自動(dòng)化系統(tǒng)工程設(shè)計(jì)、施工和運(yùn)行維護(hù)。

 

5.3系統(tǒng)架構(gòu)

     Acrel-2000Z電力監(jiān)控系統(tǒng)采用分層分布式設(shè)計(jì)，可分為三層：站控管理層、網(wǎng)絡(luò)通信層和現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備層，組網(wǎng)方式可為標(biāo)準(zhǔn)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)、光纖星型網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)、光纖環(huán)網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，根據(jù)用戶用電規(guī)模、用電設(shè)備分布和占地面積等多方面的信息綜合考慮組網(wǎng)方式。

5.4系統(tǒng)功能

     （1）實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)：直觀顯示配電網(wǎng)的運(yùn)行狀態(tài)，實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)各回路電參數(shù)信息，動(dòng)態(tài)監(jiān)視各配電回路有關(guān)故障、告警等信號(hào)。

 

     （2）電參量查詢：在配電一次圖中，可以直接查看該回路詳細(xì)電參量。

     （3）曲線查詢：可以直接查看各電參量曲線。

     （4）運(yùn)行報(bào)表：查詢各回路或設(shè)備時(shí)間的運(yùn)行參數(shù)。

     （5）實(shí)時(shí)告警：具有實(shí)時(shí)告警功能，系統(tǒng)能夠?qū)ε潆娀芈愤b信變位，保護(hù)動(dòng)作、事故跳閘等事件發(fā)出告警。

     （6）歷史事件查詢：對(duì)事件記錄進(jìn)行存儲(chǔ)和管理，方便用戶對(duì)系統(tǒng)事件和報(bào)警進(jìn)行歷史追溯，查詢統(tǒng)計(jì)、事故分析。

     （7）電能統(tǒng)計(jì)報(bào)表：系統(tǒng)具備定時(shí)抄表匯總統(tǒng)計(jì)功能，用戶可以自由查詢自系統(tǒng)正常運(yùn)行以來任意時(shí)間段內(nèi)各配電節(jié)點(diǎn)的用電情況。

     （8）用戶權(quán)限管理：設(shè)置了用戶權(quán)限管理功能，可以定義不同級(jí)別用戶的登錄名、密碼及操作權(quán)限。

     （9）網(wǎng)絡(luò)拓?fù)鋱D：支持實(shí)時(shí)監(jiān)視并診斷各設(shè)備的通訊狀態(tài)，能夠完整的顯示整個(gè)系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。

     （10）電能質(zhì)量監(jiān)測(cè)：可以對(duì)整個(gè)配電系統(tǒng)范圍內(nèi)的電能質(zhì)量和電能可靠性狀況進(jìn)行持續(xù)性的監(jiān)測(cè)。

     （11）遙控功能：可以對(duì)整個(gè)配電系統(tǒng)范圍內(nèi)的設(shè)備進(jìn)行遠(yuǎn)程遙控操作。

     （12）故障錄波：可在系統(tǒng)發(fā)生故障時(shí)，自動(dòng)準(zhǔn)確地記錄故障前、后過程的各種電氣量的變化情況。

     （13）事故追憶：可自動(dòng)記錄事故時(shí)刻前后一段時(shí)間的所有實(shí)時(shí)穩(wěn)態(tài)信息。

 

     （14）Web訪問：展示頁面顯示變電站數(shù)量、變壓器數(shù)量、監(jiān)測(cè)點(diǎn)位數(shù)量等概況信息，設(shè)備通信狀態(tài)，用電分析和事件記錄。

     （15）APP訪問：設(shè)備數(shù)據(jù)頁面顯示各設(shè)備的電參量數(shù)據(jù)以及曲線。

 

5.5系統(tǒng)硬件配置

 

     電力監(jiān)控系統(tǒng)是信息時(shí)代人類追求工作高效、生活優(yōu)化的產(chǎn)物。智能建筑必將在未來得到更加廣泛的應(yīng)用，人們對(duì)科技和經(jīng)濟(jì)的追求也必然向著智能化和簡(jiǎn)約化的方向邁進(jìn)。因此，電力監(jiān)控系統(tǒng)不僅是現(xiàn)代建筑智能化管理的必要組成部分，而且已經(jīng)成為新時(shí)期智能建筑發(fā)展的重點(diǎn)之一。

 

[1]劉竹.電力監(jiān)控系統(tǒng)在智能建筑和電氣節(jié)能中的應(yīng)用[J].建筑工程技術(shù)與設(shè)計(jì)，2015(18)：1283.

[2]林璽.智能電力監(jiān)控系統(tǒng)在電氣節(jié)能中的應(yīng)用[J].科技傳播，2014(13)：210，206.

[3]熊道輝.智能建筑和電氣節(jié)能中電力監(jiān)控系統(tǒng)的應(yīng)用

[4]安科瑞企業(yè)微電網(wǎng)應(yīng)用手冊(cè)2020.06版

 

作者簡(jiǎn)介

劉細(xì)鳳，女，現(xiàn)任職于安科瑞電氣股份有限公司。