安科瑞 陳聰 周潔
摘要：介紹蘇州市立醫院綜合樓(教學樓)電能管理系統，採用智能電力儀表採集配電現場的各種電參量和開關信號。系統採用現場就地組網的方式，組網後通過現場總線通訊並遠傳至後台，通過Acrel-3000電能管理系統實現變電所配電迴路用電的實時監控和電能管理。
關鍵詞：大型公建; 蘇州市立醫院綜合樓(教學樓);配電所；智能電力儀表;Acrel-3000型;電能管理系統
0 概述
蘇州市立醫院綜合樓（教學樓）是為蘇州市立醫院全科醫生臨床培養基地。
本項目為蘇州市立醫院綜合樓（教學樓）電能管理系統。根據配電系統管理的要求，需要對蘇州漕湖市立醫院綜合樓（教學樓）的配電所進出線迴路以及高壓配電進行電力監控與電能管理，以保證用電的安全、可靠。
Acrel-3000型低壓智能配電系統，對變配電系統進行分散數據採集和集中監控管理。對配電系統的二次設備進行組網，通過計算機和通訊網絡，將分散的配電所的現場設備連接為一個有機的整體，實現電網運行的遠程監控和集中管理。
1 系統結構描述
本監控系統主要實現蘇州市立醫院綜合樓配電所進出線迴路和高壓配電進行用電監控與電能管理。監控範圍為分布於配電所中的高低壓進出線迴路。該系統總計有88隻儀表（其中84隻PZ80_E4/KC及4隻綜合保護），分7條總線，接入數據採集器，最後通過網絡線拉至值班室連接到監控主機實現總線上儀表與監控主機的數據連通。
本監控系統採用分層分布式結構，即站控層，通訊層與間隔層；如圖（1）所示：
圖（1）網絡拓撲圖
間隔設備層主要為：多功能網絡電力儀表、綜保等。這些裝置分別對應相應的一次設備安裝在電氣櫃和抽屜櫃內，這些裝置均採用RS485通訊接口，通過現場MODBUS總線組網通訊，實現數據現場採集。
網絡通訊層主要為：通訊伺服器，其主要功能為把分散在現場採集裝置集中採集，同時遠傳至站控層，完成現場層和站控層之間的數據交互。
站控管理層：設有高性能工業計算機、顯示器、UPS電源、印表機等設備。監控系統安裝在計算機上，集中採集顯示現場設備運行狀況，以人機互動的形式顯示給用戶。
以上網絡儀表均採用RS485接口和MODBUS-RTU通訊協議，RS485採用屏蔽線傳輸，一般都採用二根連線，接線簡單方便；通訊接口是半雙工通信即通信的雙方都可以接收、發送數據但是在同一時刻只能發送或接收數據，數據傳輸速率為10Mbps。
RS485接口是採用平衡驅動器和差分接收器的組合，抗噪聲干擾能力增強，總線上允許連接多達32個設備，傳輸距離為1.2km。
2 電能管理系統主要功能
2.1 數據採集與處理
數據採集是配電監控的基礎，數據採集主要由底層多功能網絡儀表採集完成，實現遠程數據的本地實時顯示。需要完成採集的信號包括：三相電壓U、三相電流I、頻率Hz、功率P、功率因數COSφ、電度Epi、遠程設備運行狀態等數據。
數據處理主要是把按要求採集到的電參量實時準確的顯示給用戶，達到配電監控的自動化化和智能化要求，同時把採集到的數據存入資料庫供用戶查詢。
2.2 人機互動
系統提供簡單、易用、良好的用戶使用界面。採用全中文界面，CAD圖形顯示低壓配電系統電氣一次主接線圖，顯示配電系統設備狀態及相應實時運行參數，畫面定時輪巡切換；畫面實時動態刷新；模擬量顯示；開關量顯示；連續記錄顯示等。
2.3 歷史事件
歷時事件查看界面主要為用戶查看曾經發生過的故障記錄、信號記錄、操作記錄、越限記錄提供方便友好的人機互動，通過歷史事件查看平台，您可以根據自己的要求和查詢條件方便定位您所要查看的歷史事件，為您把握整個系統的運行情況提供了良好的軟體支持。
2.4 資料庫建立與查詢
主要完成遙測量和遙信量定時採集，並且建立資料庫，定期生成報表，以供用戶查詢列印。
2.5 用戶權限管理
針對不同級別的用戶，設置不同的權限組，防止因人為誤操作給生產，生活帶來的損失，實現配電系統的安全，可靠運行。可以通過用戶管理進行用戶登錄、用戶註銷、修改密碼、添加刪除等操作，方便用戶對帳號和權限的修改。
2.6 遠程報表查詢
報表管理程序的主要功能是根據用戶的需要設計報表樣式，把系統中處理的數據經過篩選、組合和統計生成用戶需要的報表數據。本程序還可以根據用戶的需要對報表文件採用定時保存、列印或者召喚保存、列印模式。同時本程序還向用戶提供了對生成的報表文件管理功能。
報表具有自由設置查詢時間實現日、月、年的電能統計，數據導出和報表列印等功能。
3 案例分析
蘇州市立醫院綜合樓（教學樓）電能管理系統針對配電所高低壓進出線迴路進行用電監控與電能管理。
配電所進出線迴路均採用PZ80-E4/KC多功能電力儀表，其是針對電力系統、工礦企業、公共設施、智能大廈的電力監控需求而設計的網絡電力儀表，它能測量所有常規電力參數，如：三相電壓、電流、有功功率、無功功率、功率因數、頻率、有功電度、無功電度等多種電參量。並且本儀錶帶有4路光電隔離開關量輸入接點和2路繼電器控制輸出接點，這些接點可以配合智能斷路器實現斷路器的遙信、遙控操作。該系列網絡電力儀表主要應用於變電站自動化、配電網自動化、小區電力監控、工業自動化、能源管理系統及智能建築等領域。
低壓配電二次圖見圖（2），功能有電量遙測主要監測運行設備的電參量，其中包括：線三相電壓，電流，功率，功率因數，電能，頻率等電參量及配出迴路的三相電流；遙信功能實現顯示現場設備的運行狀態，主要包括：開關的分、合閘運行狀態和通訊故障報警；斷路器變位時會發出報警信號，提醒用戶及時處理故障。
圖（2）配電所低壓配電二次圖
高壓配電二次截面圖見圖（3），功能有電量遙測主要監測運行設備的電參量，其中包括：三相線電壓，電流，等電參量及配出迴路的三相電流；遙信功能實現顯示現場設備的運行狀態，主要包括：開關的分、合閘運行狀態和通訊故障報警；斷路器變位時會發出報警信號，提醒用戶及時處理故障。
圖（3）樓層低壓配電二次圖
遙信和遙測報警功能，主要完成對低壓各出線迴路的開關運行狀態和負載進線監控，對開關變位和負載越限彈出報警界面指示具體的報警位置並聲音報警，提醒值班人員及時處理。負載越限值在相應權限下可自由設置。具備歷史查詢功能。見圖（4）。
圖（4） 實時遙信報警信息
參數抄表功能，主要對低壓各出線迴路的電參數進線查詢。支持任意時刻電參數查詢，具備數據導出和報表列印等功能。該報表查詢供1個變電所2台變壓器出線各低壓迴路以及高壓配電迴路的電參數，主要包括：三相電流、有功功率和有功電度及變壓器溫度。該報表各迴路名稱和資料庫關聯，方便用戶修改迴路名稱。見圖（5）。
圖（5） 參數抄表
用電量報表功能，可選擇時間段進行查詢，支持任意時間段電度累計查詢，具備數據導出和報表列印等功能。為值班人員提供了可靠的電能報表。該報表各迴路名稱和資料庫關聯，方便用戶修改迴路名稱。如下圖所示，顯示某段時間內的各配電迴路的用電量，用戶可以直接列印報表，可以以EXCEL格式另存到其他位置。 見圖（6）。
圖（6） 電能報表
系統通訊結構示意圖，主要顯示系統的組網結構，系統採用分層分布式結構，同時監測間隔層設備的通信狀態。紅色表示通訊正常，綠色表示通訊故障。見圖（7）。
圖（7）系統通訊結構示意圖
4 結束語
隨著社會的發展及電力的廣泛應用，電能系統已成為全國各地工程項目、標誌性建築/大型公共設施等大面積多變電所用戶的必然選擇，本文介紹的Acrel-3000電能管理系統在蘇州市立醫院綜合樓（教學樓）的應用，可以實現對變電所高低壓配電迴路用電的實時監控與電能管理，不僅能顯示迴路用電狀況，還具有網絡通訊功能，可以與協議轉換隔離器、計算機等組成電能管理系統。系統實現對採集數據的分析、處理，實時顯示變電所內各配電迴路的運行狀態，對分合閘、負載越限具有彈出報警對話框及語音提示，並生成各種電能報表、分析曲線、圖形等，便於電能的遠程抄表以及分析、研究。該系統運行安全、可靠、穩定，為變電所用戶解決用電問題提供了真實可靠的依據，取得了較好的社會效益。