1項目概述

揚州協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測。從而實現變電所及車間的配電運行狀態的監測和報警管理。

2用戶需求

2.1 總體要求

1、配電實時監測，含全電參量

2、溫度遠程監測

3、電能量遠程集抄

4、實時報警及報警查詢

5、配電系統一次界面

2.3 軟件技術要求

a. 提供強大的圖形界面功能，采用樹形結構。 

b. 管理系統軟件必須提供詳細的在線幫助。 

c. 管理系統軟件應提供簡體中文界面。 

d. 管理系統軟件操作應簡單、方便，盡可能適應windows操作系統用戶的使用習慣。 

e. 管理系統軟件所有窗口都可以進行設置。 

f. 系統應具有界面組態功能，能夠根據實際狀況與維護管理架構，分層、分級、分類呈現監控信息；系統應提供必要的組態元件庫，包括通用元件、各類設備信號樣板、通用的界面模板和常用詞匯等，并可靈活編輯各種庫的內容；提供全屏幕編輯功能，能以所提供的各種庫為基礎，組合、編輯和配置用戶界面；系統應具備批量配置功能，具備配置信息的批量倒入/導出功能；系統組態應能在線完成，所配置的內容能方便地存儲和調用。

3方案設計原則

本方案綜合考慮用戶需求，集成Acrel-3000電能管理系統。

系統分位三層結構：電能管理系統、通訊網絡層、現場設備層。

本次工程的方案設計過程中，我們遵循的基本原則：本次工程的方案設計過程中，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，采用計算機監控自動化系統。監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備的數據，并對數據進行分析，以各種圖形界面顯示在人機界面。當系統檢測到有事故發生或者采集到的數據超出設定的范圍，系統會按照設定的方式作出告警，并把對事件的分析結果告知值班人員，減少工程巡視，實現整個系統高度的自動化功能和無人值班模式。

能耗管理系統通過采集電能、水、氣等能耗，并進行分析比較，提供報表，為節能降耗提供數據支撐。

3.2可靠性

可靠性包括3個方面，即現場設備層設備的可靠性、通訊網絡的可靠性以及監控系統的可靠性。

1、設備的可靠性：現場設備均采用工業級芯片，所有開入通過光電隔離。能適應惡劣的環境。產品電磁兼容性能測試通過國家要求最嚴酷等級。

2、通訊網絡的可靠性：通訊網絡部件都采用工業級產品，數據采集器采用嵌入式系統，實時多任務操作系統。以太網交換機等其它網絡組件都能在工業級的環境下工作，抗干擾性能高，環境適應性強。

3、監控系統的可靠性。監控系統計算機采用高性能工控機，監控軟件在設計上運行CPU負載率低，監控軟件具備自診斷和自恢復功能。

3.3 開放性

監控系統可以作為主站，接入其它廠家不同通訊規約的智能設備，也可以滿足和其它的系統互聯，比如BA系統。此外，系統內置了國內外主流電力設備的通訊規約，可以方便與其它設備連接。

3.4 安全性

具有完善的用戶管理功能，避免越權操作。系統的控制采用多級口令，配置不同的控制權限，只有允許的操作才能被執行，避免越權操作。

3.5 可維護性

系統的硬件、軟件設備便于維護，各部件都具有自檢和聯機診斷校驗的能力。網絡通訊硬件采用市場通用的大眾化產品，可替換性強，兼容性好，不需要專業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        《供配電系統設計規范》

GB50054-2011        《低壓配電設計規范》

DL/T448-2000    《電能計量裝置技術管理規程》

DL/T 698.1-2009   《第1部分：總則》

DL/T 698.2-2010    《第2部分：主站技術規范》

DL/T 698.31-2010   《第3.1部分：電能信息采集終端技術規范-通用要求》

DL/T 698.35-2010    《第3-5部分：電能信息采集終端技術規范-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：通訊協議-集中器下行通信協議》

DL/T/814-2002        《配電自動化系統功能規范》

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計技術規程》

GB2887               《計算站場地技術條件》

5方案設計

5.1 系統結構

整個系統分為三級結構：

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

第二級：通訊網絡層。本工程各區域電能管理系統利用光纖構建100M 光纖星型以太網實現電能管理系統通信功能，通過光纖以太網把各區域采集箱傳輸到監控主機。

第三級：現場設備層。即各區域內多功能儀表和測溫裝置。

現場設備層裝置安裝在變電所進、出線開關盤面上以及二層中間層的插接箱上，主要對電力設備和溫度進行數據采集。終端設備通過RS485現場總線方式接入數據采集器,儀表采用MODBUS-RTU規約。

系統使用高性能工控機及軟、硬件系統，高性能的現場總線技術及網絡通信技術，整個系統運行安全、穩定可靠、使用維護方便。

設置于總值班室的監控主站包含監控計算機、網絡交換機、打印機、UPS、以及Acrel-3000能耗管理軟件，作為運行及專業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、對比和統計，提供節能降耗的數據支持。

如下圖所示，終端設備層設備通過RS485/MODBUS-RTU總線方式，采用屏蔽雙絞線接入數據采集器，數據采集器把采集到的數據轉換成以太網后，接入當地電能管理系統，經過光纜傳送至能耗管理層網絡交換機，供主站監控計算機調用。

能效管理系統組網示意圖

儀表通訊連接示意圖

5.2 現場控制層設備

現場控制層設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。

根據用戶需求，我們為本工程配置的主要終端設備層設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、有功/無功功率、

有功/無功電度

通訊：RS485/MODBUS-RTU

顯示：液晶

技術參數如下表：

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的傳感器。

傳感器技術特點：

安裝方式：

                        安裝圖片

5.2.3無線信號接收器

配有一路485口的無線測溫收發器。

DC 24V供電，需配電源轉換模塊

接收無線測溫傳感器信號

導軌式安裝/螺絲安裝

將溫度數據通過485口接至后臺系統

5.3通訊網絡層

數據采集器

配置：N2S16-485I-ETS

數據采集器根據現場設備數量，配置16口或者8口數據采集器，每個串口只能接入型號相同的設備，不同的設備占用不同的串口。

作為自動化系統的網絡通信服務器不僅提供串行接口RS232/485/422與網絡接口之間的相互轉換。

l 負責把現場前置層智能保護/測控單元的數據采集,再將這些信息上傳到當地監控系統和遠動通訊服務器，完成遙信、遙測。

l 接收當地監控系統和遠動通訊服務器下達的命令并轉發給現場前置層智能保護/測控單元,完成對現場前置層智能保護/測控單元的遙控和遙調。

l 每個串口都可使用組態軟件通過網絡進行參數的下載和設置，實現遠程維護。

5.4 電能管理層

電能管理層負責完成本區域智能設備數據的采集、處理、當地顯示和監視功能，并在滿足權限和邏輯時，對當地變電所的設備進行相應的控制。區域電能管理系統監控范圍僅僅限于區域內設備，而不能瀏覽其它區域的信息。

電能管理系統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。后臺音響設備可提供語音報警，打印機可以記錄系統信息，并可召喚或者定時打印數據報表。

管理計算機

配置：IPC-510MB/701VG( 2串口,單網口）/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，便于監視和操作。

監控系統以 Windows 7為操作系統平臺，提供美觀、友好、安全、方便的人機界面。實時動態顯示潮流數據；運用聲、光、色、動畫等多種手段實現告警提示；遙控、遙調和順控等操作界面符合電廠運行規程和操作習慣。提供各種數據的錄入和查詢功能。在線驗證操作員的操作權限及身份，并存儲操作的結果。

5.5監控設備清單

本次工程中所需的設備如下表所示：

6電能管理系統功能設計

6.1配電系統實時監測

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

主要功能：一次圖顯示各回路對應回路名稱、三相電流、三相線電壓、總有功功率、總無功功率、總功率因數，斷路器、地刀、隔離開關等合分位狀態，彈簧儲能狀態、手車位置狀態。其中，10kV配電系統中監測的開關量主要有：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告信號；400V低壓進線回路電參量主要有：開關狀態、三相電流、三相電壓、總有功功率、總無功功率、總功率因數、頻率和正向有功電能累計值；400V低壓出線回路主要有：開關狀態、三相（單相）電流、三項功率。

6.2電能統計報表

安科瑞Acrel-3000電能管理系統以豐富的報表體支撐量體系的完整性。系統具備定時抄表匯總統計功能，用戶可以自由查詢自系統正常運行以來任意時間段內各配電節點的用電情況，即該節點進線用電量與各分支回路消耗電量的統計分析報表。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項目范圍內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，鼠標指針變為手形，鼠標單擊可查看該回路詳細電參量，包括三相電流、三相電壓、三相總有功功率、總無功功率、總功率因數、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電能管理系統具有實時電力參數和歷史電力參數的存儲和管理功能，所有實時采集的數據、順序事件記錄等均可保存到數據庫，在查詢界面中能夠自定義需要查詢的參數，時間或選擇查詢最近更新的記錄數據等，并通過報表方式顯示出來。

主要功能：查詢各回路或者設備時間的運行參數，報表中顯示電參量信息應包括：各相電流、三相電壓、總功率因數、總有功功率、總無功功率、正向有功電能等；亦可以根據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電能管理系統具有實時報警功能，系統能夠對配電回路斷路器、隔離開關、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、功率因數越限等事件進行實時監測，并根據事件等級發出告警。系統報警時自動彈出實時報警窗口，并發出聲音或語音提醒。

主要功能：根據遙信、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、數值、級別、類型、確認狀態、確認人、確認時間等。

6.6歷史事件查詢

安科瑞Acrel-3000電能管理系統能夠對遙信變位，保護動作、事故跳閘，以及電壓、電流、功率、功率因數越限等事件記錄進行存儲和管理，方便用戶對系統事件和報警進行歷史追溯，查詢統計、事故分析

主要功能：可根據用戶需要設置起始時間、結束時間，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、數值、級別、類型、確認狀態、確認人、確認時間等。

6.7電能質量監測(該功能需要選配帶諧波監測功能的電力儀表)

安科瑞Acrel-3000電能管理系統可以對整個配電系統范圍內的電能質量進行持續性的監測，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，及時采取相應的措施提高配電系統的可靠性，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用戶權限管理

安科瑞Acrel-3000電能管理系統為保障系統安全穩定運行，設置了用戶權限管理功能。通過用戶權限管理能夠防止未經授權的操作（如配電回路名稱修改等）。可以定義不同級別用戶的登錄名、密碼及操作權限，為系統運行、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、系統管理員四個等級，每個等級可以分別賦予不同的操作權限，包括進入運行、退出運行、遙控操作、報表管理、系統配置、用戶管理等。系統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通訊狀態圖

安科瑞Acrel-3000電能管理系統支持實時監視接入系統的各設備的通訊狀態，能夠完整的顯示整個系統網絡結構；可在線診斷設備通訊狀態，發生網絡異常時能自動在界面上顯示故障設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場各設備的通訊狀態，及時維護出現異常的設備，保證系統的穩定運行。

主要功能：具備完整的系統通訊拓撲結構圖，實時顯示設備通訊狀態，紅色狀態表示對應設備通訊正常，綠色狀態表示設備通訊異常。系統主機和串口服務器/通訊管理機旁標明設備分配IP地址，各設備旁標識了設備地址和設備回路編號。

7無線測溫功能

在線測溫主要是針對高低壓開關柜內電纜接頭、斷路器觸頭等電氣連接點的溫度進行監測，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熱成為安全隱患，提升設備安全保障，及時、持續、準確反映設備運行狀態，降低設備事故率。

ARTM系列節點測溫方案，由測溫傳感器、收發器、一體化顯示終端組成，可通過無線方式實現對高、低壓開關柜柜內斷路器觸頭、母排、電纜接頭、干式變壓器繞組、電機繞組、刀閘開關等設備的溫度測量，溫度數據可集中到后臺溫度監控系統，實現對現場設備的實時監測與高溫預報警。

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