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基于電力監控儀表的電力監控系統設計與選型方案
上海安科瑞電氣股份有限公司，上海 嘉定 201801
1 概述
目前，供配電產業的發展及可靠性對國民經濟的發展起著舉足輕重的作用，全國各地重點工程項目、標志性建筑/大型公共設施等大面積多變電所用戶的急劇增加，對供配電系統的可靠性、安全性、實時性、易用性、兼容性及縮小故障影響范圍提出了更高的要求。
安科瑞的Acrel-2000型電力監控系統軟件借助了計算機、通信設備、計量保護裝置等，為系統的實時數據采集、開關狀態檢測及遠程控制提供了基礎平臺。該電力監控系統可以為企業提供“監控一體化”的整體解決方案，主要包括實時歷史數據庫AcrSpace、工業自動化組態軟件AcrControl、電力自動化軟件AcrNetPower、“軟”控制策略軟件AcrStrategy、通信網關服務器AcrFieldComm、OPC產品、Web門戶工具等，可以廣泛地應用于企業信息化、DCS系統、PLC系統、SCADA系統。
2 電力監控系統宜選電力監控儀表
電力監控儀表是針對電力系統、工礦企業、公用設施、智能大型公共建筑的電力監控需求而設計的。它能高精度的測量所有常用的電力參數，如三相電壓、三相電流、有功功率、無功功率、頻率、功率因數、四象限電能等，采用可視度高的LCD來顯示儀表測量參數和電網系統的運行信息。電力監控儀表功能、型號繁多，價格也各不相同，因此，應合理選配，達到較佳的性價比。
3 電力監控表計的選型方案
1．中壓
| 應用場合 | | 型號 | 主要功能 |
| 進線保護 | M5-F | LCD顯示、線路保護測控裝置、測控一體化裝置、故障錄波、SOE事件記錄、通訊 | |
| 電動機保護 | M5-M | LCD顯示、電動機保護、測控一體化裝置、故障錄波、SOE事件記錄、通訊 | |
| 備自投保護 | M5-B | LCD顯示，備自投保護、測控一體化裝置、故障錄波、SOE事件記錄、通訊 | |
| 電容器保護 | M5-C | LCD顯示，補償電容器的全面綜合保護、測控一體化裝置、故障錄波、SOE事件記錄、通訊 | |
| 變壓器保護 | M5-T | LCD顯示、配變電保護測控裝置、測控一體化裝置、故障錄波、SOE事件記錄、通訊 | |
| 綜合自動化保護 | M5-X | LCD顯示、變電站公用裝置、測控一體化裝置、故障錄波、SOE事件記錄、通訊 | |
| PT柜 | M4-U | LCD顯示、兩段PT供電切換，PT柜的全面綜合保護、測控一體化裝置、故障錄波、SOE事件記錄、通訊 | |
| 固定柜、手車柜、3~35kV中置柜、環網柜等多種開關柜 | ASD200 | 一次電路模擬圖、帶電顯示、溫濕度顯示及加熱除濕控制、分合閘、儲能、遠方/就地、柜內照明操作、人體感應及語音功能 | |
| ASD300 | 一次電路模擬圖、帶電顯示、溫濕度顯示及加熱除濕控制、分合閘、儲能、遠方/就地、柜內照明操作、人體感應及語音功能、測所有電參量（含電能） |
2．低壓
| 適用場合 | | 型號 | 主要功能 |
| 高壓重要回路或低壓進線柜 | ACR330ELH | LCD顯示、全電參量測量（U、I、P、Q、PF、F、S）；四象限電能計量、復費率電能統計；THDu，THDi、2-31次各次諧波分量；電壓波峰系數、波形因子、電流K系數、電壓與電流不平衡度計算；電網電壓電流正、負、零序分量（含負序電流）測量；4DI+3DO（DO3做過壓、欠壓、過流、不平衡報警）；RS485通訊接口、Modbus協議或DL/T645規約 | |
| 低壓聯絡柜、 出線柜 | ACR220EL | LCD顯示、全電參量測量（U、I、P、Q、PF、F）；四象限電能計量、復費率電能統計、zui大需量統計；4DI+2DO；RS485通訊接口、Modbus協議 | |
| 低壓無功補償柜 | ARC-12/J | 6-12路控制、過壓保護、諧波保護、投切延時設定、12DI；RS485通訊接口、Modbus協議 | |
| 低壓出線柜 （馬達回路） | ARD系列 | 測量三相電流、定值查詢、定值整定、過載、斷相（不平衡）、堵轉、欠載、外部故障、阻塞、欠壓等保護功能、8DI+4DO、電能管理、漏電保護、SOE記錄、多種起動模式、RS485通訊接口、Modbus協議 | |
| 低壓出線柜 （照明回路） | AMC16-1E9/K AMC16-3E3/K | 9路單相（3路三相）I、U、P、Q、F測量；有功電能計量；18DI+1DO、RS485通訊接口、Modbus協議 | |
| PZ48L-AI3 | LCD顯示，三相電流測量，倍率任意設置 | ||
| 動力柜 | PZ96L-AI3/KC | LCD顯示、測量三相電流、4DI+2DO RS485通訊接口、Modbus協議 | |
| 低壓配電終端電流、電能采集，開關量采集及自動控制 | ARTU-K32 遙信單元 | 32路開關量采集、SOE事件記錄、RS485通訊接口、Modbus協議 | |
| ARTU-J16 遙控單元 | 16路繼電器輸出、SOE事件記錄、RS485通訊接口、Modbus協議 | ||
| ARTU-P32 遙脈單元 | 32路脈沖量采集、RS485通訊接口、Modbus協議 | ||
| ARTU-M32 遙測單元 | 交、直流0-20mA、4-20mA，32路模擬量信號采集、RS485通訊接口、Modbus協議 | ||
| 中高壓開關柜、端子箱、環網柜、箱式變電站內部空氣溫、濕度控制，防止電氣爬電、閃絡造成事故 |
| WHD系列 | 溫、濕度控制、加熱器斷線故障報警 RS485通訊接口、Modbus協議 |
| 水電廠、火電廠、大型變電站、母線、變壓器繞組等溫度的測量，防止因溫升過高產生故障 | ARTM系列 | 1~16路溫度巡檢，熱電阻信號輸入；RS485通訊接口、Modbus協議；2路繼電器輸出 |
4 電力監控系統
4.1 結構
安科瑞Acrel-2000電力監控系統是基于10kV及以下變配電系統的監測與管理，該系統由管理層（站控層）、通信層（中間層）、間隔層（現場監控層）三部分組成，見圖1。
圖1 電力監控拓撲圖
4.2 功能
4.2.1 友好的人機交互界面（HMI）
標準的變配電系統具有CAD一次單線圖顯示中、低壓配電網絡的接線情況；龐大的系統具有多畫面切換及畫面導航的功能；分散的配電系統具有空間地理平面的系統主畫面。主畫面可直觀顯示各回路的運行狀態，并具有回路帶電、非帶電及故障著色的功能。主要電參量直接顯示于人機交互界面并實時刷新。
4.2.2 用戶管理
本軟件可對不同級別的用戶賦予不同權限，從而保證系統在運行過程中的安全性和可靠性。如對某重要回路的合/分閘操作，需操作員級用戶輸入操作口令外，還需工程師級用戶輸入確認口令后方可完成該操作。
4.2.3 數據采集處理
Acrel-2000型電力監控系統可實時和定時采集現場設備的各電參量及開關量狀態（包括三相電壓、電流、功率、功率因數、頻率、電能、溫度、開關位置、設備運行狀態等），將采集到的數據或直接顯示、或通過統計計算生成新的直觀的數據信息再顯示（總系統功率、負荷zui大值、功率因數上下限等），并對重要的信息量進行數據庫存儲。
4.2.4 趨勢曲線分析
系統提供了實時曲線和歷史趨勢兩種曲線分析界面，通過調用相關回路實時曲線界面分析該回路當前的負荷運行狀況。如通過調用某配出回路的實時曲線可分析該回路的電氣設備所引起的信號波動情況。系統的歷史趨勢即系統對所有已存儲數據均可查看其歷史趨勢，方便工程人員對監測的配電網絡進行質量分析。
4.2.5 報表管理
系統具有標準的電能報表格式并可根據用戶需求設計符合其需要的報表格式，系統可自動統計。可自動生成各種類型的實時運行報表、歷史報表、事件故障及告警記錄報表、操作記錄報表等，可以查詢和打印系統記錄的所有數據值，自動生成電能的日、月、季、年度報表，根據復費率的時段及費率的設定值生成電能的費率報表，查詢打印的起點、間隔等參數可自行設置；系統設計還可根據用戶需求量身定制滿足不同要求的報表輸出功能。
4.2.6 事件記錄和故障報警
系統對所有用戶操作、開關變位、參量越限及其它用戶實際需求的事件均具有詳細的記錄功能，包括事件發生的時間位置，當前值班人員事件是否確認等信息，對開關變位、參量越限等信息還具有聲音報警功能，同時自動對運行設備發送控制指令或提示值班人員迅速排除故障。
4.2.7 五遙功能
Acrel-2000型電力監控系統不僅能實現常規的“遙信”、“遙控”、“遙測”、“遙調”功能，還可以實現“遙設”功能。
遙信：實時對開關運行狀態、保護工作等開關量進行監視。計算機實時顯示和自動報警。
遙控：通過計算機屏幕選擇相應的站號、開關號、合/分閘等信息，并在屏幕上將選擇的開關狀態反饋出來，確認后執行，實時記錄操作時間、類型、合開關號等。
遙測：通過計算機實時對系統電壓、電流、有功功率、無功功率、功率因數、超限報警、頻率進行不斷地采集、分析、處理、記錄、顯示曲線、棒圖，自動生成報表。
遙調：用于有載變壓器的調壓升/降。
遙設：用于遠方修改分散繼電保護裝置的定值、控制字；以及調整各種儀表的工作狀態。
4.2.8 性能指標
| 序號 | 內 容 | 指標 | 序號 | 內 容 | 指標 |
| 1 | 事件記錄正確率 | ≥99.9% | 8 | 事故時遙信變位傳送時間 | ≤1s |
| 2 | 遙信正確率 | * | 9 | 事故推畫面時間 | ＜2s |
| 3 | 遙控正確率 | * | 10 | 遙信變位 | ＜1s |
| 4 | 遙調正確率 | * | 11 | 遙控過程完成 | ＜3s |
| 5 | 遙測正確率 | ≥99.9% | 12 | 模擬量測量綜合誤差 | ＜0.5% |
| 6 | 重要遙測更新周期 | ＜2s | 13 | 電網頻率測量誤差 | ＜0.01Hz |
| 7 | 一般遙測更新周期 | ＜3s | | | |
4.3 軟件畫面
4.3.1 主接線圖畫面
4.3.2 電壓、電流波形計數值顯示界面，以及棒圖、餅圖的顯示。
4.3.3 對某個用電單位的不同用電設備進行實時的報表查詢和顯示，并可以打印輸出。
4.3.4 運行事件記錄查詢及打印輸出
6 系統報價
單位：元（RMB）
| 名稱 | 型號 | 單位 | 面價 | 備注 | |
| 監控主機 | IPC610H/PIV2.8G/1G/120G/166x DVD/KB+MS/D-Link530+外設 | 臺 | 8500 | 均可用戶自備，以當時市場價格為準，該報價僅供參考 | |
| 顯示器 | 三星19寸液晶顯示器 | 臺 | 3000 | ||
| 三星22寸液晶顯示器 | 臺 | 3800 | |||
| 打印機 | HP LaserJet 1020 A4 | 臺 | 2500 | ||
| EPSON-LQ1600KIIIH A3 | 臺 | 4000 | |||
| UPS電源 | 山特C1KS | 臺 | 5000 | ||
| 山特C2KS | 臺 | 6500 | |||
| 通訊線纜 | 五類線 | 米 | 4.6 | ||
| 屏蔽雙絞線RVVP 2×1.0 | 米 | 5.6 | |||
| 光纖（多模） | 米 | 6.6 | |||
| 通訊機柜 | 1200×600×600 | 面 | 3000 | ||
| 2200×600×600 | 面 | 5000 | |||
| 光電轉換 | HTB-1000 | 只 | 750 | 遠距離傳輸 | |
| 終端盒 | 只 | 60 | |||
| 尾纖 | 面 | 50 | |||
| 耦合器 | 面 | 50 | |||
| 熔接點 | 個 | 50 | |||
| 通訊轉換 | 擴展卡ACRNET-PCI/4 | 塊 | 3000 | 擴展卡 | |
| 串口服務器ACRNET-PORT（2口） | 只 | 3000 | 串口服務器 | ||
| 串口服務器ACRNET-PORT（4口） | 只 | 5500 | |||
| 通訊前置機ACRNET-UC02（2口） | 只 | 4000 | 通訊前置機 | ||
| 通訊前置機ACRNET-UC04（4口） | 只 | 6000 | |||
| 通訊前置機ACRNET-UC08（8口） | 只 | 11500 | |||
| 通訊管理機ACRHMI | 臺 | 30000 | 人機界面 | ||
| 組網設備 | 網絡交換機EDS-208 | 臺 | 3000 | 局域組網 | |
| 網絡交換機EDS-408 | 臺 | 8500 | |||
| 監控軟件 | Acrel監控組態軟件V6.0 | 系統組態軟件 圖形組態軟件 電能管理軟件 數據庫軟件 | 套 | 3萬 | 設備數量1～10 |
| 4萬 | 設備數量11～20 | ||||
| 6萬 | 設備數量21～40 | ||||
| 8萬 | 設備數量41～80 | ||||
| 10萬元以上 | 設備數量80以上 | ||||
| 雙機版 | | 套 | | 單機價格×1.5 | |
| 數據轉發 | 每+1用戶 | 套 | 3000 | | |
| Web發布 | 每+1用戶（總用戶數≤5） | 套 | 5000 | | |
| 中壓儀表 | M5-F | 臺 | 1.8萬 | | |
| M5-M | 臺 | 1.8萬 | | ||
| M5-B | 臺 | 1.8萬 | | ||
| M5-C | 臺 | 1.8萬 | | ||
| M5-T | 臺 | 1.8萬 | | ||
| M5-X | 臺 | 1.8萬 | | ||
| M4-U | 臺 | 1.5萬 | | ||
| ASD200 | 臺 | 2900 | | ||
| ASD300 | 臺 | 4500 | | ||
| 低壓儀表 | ACR330ELH | 臺 | 4860 | | |
| ACR220EL | 臺 | 3880 | | ||
| ARC-12/J | 臺 | 1420 | | ||
| ARD系列 | 臺 | 根據不同的額定電流 | | ||
| AMC16-1E9/K | 臺 | 3550 | | ||
| AMC16-3E3/K | 臺 | 3550 | | ||
| PZ48L-AI3 | 臺 | 1060 | | ||
| PZ96L-AI3/KC | 臺 | 1460 | | ||
| ARTU-K32 | 臺 | 3200 | | ||
| ARTU-J16 | 臺 | 3200 | | ||
| ARTU-P32 | 臺 | 3200 | | ||
| ARTU-M32 | 臺 | 3800 | | ||
| WHD96-22 | 臺 | 660 | | ||
| ARTM-8/JC | 臺 | 1620 | | ||
注：中、低壓電力監控儀表可按上述報價的70%優惠供應。
7 結束語
在電力監控系統中配置電力監控儀表，具有實施簡明，投資少等顯著優點，可以方便和實時地監控配電系統的運行狀態，對現場的用電設備進行統一管理，免去工作人員到現場記錄的繁瑣工作，系統對各種用電設備的歷史運行數據和狀態進行管理分析，便于維護人員明確設備狀況，制定詳細的設備維護計劃，減少工作人員，提率。系統在勝利油田、沈陽故宮、天津土地交易所等項目中運行，取得了較好的社會效益和經濟效益。
1、 趙斌，研究方向為能源管理系統、變配電智能監控技術
:acrellsh@
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