哥斯達黎加國家體育場電力監控系統              

摘    要：隨著科學技術的不斷發展和進步，大型公共場所的用電量也與日俱增，如何更便捷的管理用電，并且保證電網安全穩定運行就非常值得關注了，同時，電路的智能控制亦日益成為智能控制的重要方面。變配電室自動化控制是一項提高配電室的安全，可靠穩定的運行，降低運行維護成本，提高經濟效益，向用戶提供高質量電能服務的一項措施，智能化的電路控制可實現多樣的控制組合以滿足不同場合的需求。本文就基于Acrel-3000電力監控軟件和ACR320ELK網絡電力儀表、ARTU-J16控制單元的監控和智能管理系統，簡單的介紹一下組態軟件在配電室電能管理及電路智能控制方面的應用。該系統設計并實現了一套分散式采集和集中控制管理，實現了微機在配電室中無人管理的功能，省去了值班人員現場操作斷路器的煩瑣，提高了供電質量和管理水平，具有簡明實用、投資少等優點。
關鍵詞：電力監控軟件 電力儀表  電能管理                              

概述  
　　該項目共有一個配電室、一個發電機房共2個配電房和一個場地照明燈光控制室，提供國家體育場的辦公、照明、場館照明、空調用電及其它用電等。所有回路均裝有ACR320ELK網絡電力儀表，能測量到配電室的電壓、電流、功率等電參量，同時可以通過電操機構實現各回路的遠程分合閘。根據客戶要求，設計的Acrel-3000電力監控系統，不僅能實現對各配電回路的遠程監控和集中管理，而且還實現遠程分合閘操作；并能根據不同比賽規格實現場地照明的分級智能控制。

系統分析
　　本監控系統的監控范圍：項目啟動前甲方需提供配電系統一次系統圖、平面圖、二次系統圖等，以供乙方設計參考。乙方按照甲方的實際需求和智能元器件的功能，完成系統的設計，主要功能為：一次主接線圖界面顯示；電參量遙測及電參量越限報警；開關狀態遙信、分閘報警及斷路器遠程分合閘控制（此功能要求現場斷路器安裝有電操機構）；事件記錄，電能管理報表（生成日、月、年報表等相關報表）；系統運行異常監測；故障報警及操作記錄；報表查詢與打�。幌到y負荷實時、歷史曲線，用戶權限管理等主要功能，實際細化功能乙方可以根據甲方的使用習慣和需求做可行性修改。
　　整個系統采用網絡分布式結構，監控主機位于配電室內，另有發電機房各儀表亦通過雙絞線連接入整個監控系統，配電室配電柜內安裝有本公司的ACR320ELK網絡電力儀表共計120多個回路。系統采用開放的通訊協議，通過現場總線與配電系統相連，實現數據通訊和控制功能。

系統的結構   
　　本系統采用分層分布式計算機網絡結構即間隔層、通訊層和站控層如下圖所示：

　　隔層主要的設備為：多功能網絡電力儀表、開關量、模擬量采集模塊和智能斷路器等。這些裝置分別對應相應的一次設備安裝在電氣柜內，這些裝置均采用RS485通訊接口，通過現場MODBUS總線組網通訊，實現數據現場采集。
　　中間層主要為：通訊服務器，其主要功能為把分散在現場采集裝置集中采集，同時遠傳至站控層，完成現場層和站控層之間的數據交互。
　　站控層：設有高性能工業計算機、顯示器、UPS電源、打印機、報警蜂鳴器等設備。監控系統安裝在計算機上，集中采集顯示現場設備運行狀況，以人機交互的形式顯示給用戶，同時用戶可以通過系統軟件發送指令至現場設備，實現遠程遙控功能。
　　以上網絡儀表均采用RS485接口和MODBUS-RTU通訊協議，RS485采用屏蔽線傳輸，一般都采用二根連線，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，數據最高傳輸速率為10Mbps。RS-485接口是采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，最大傳輸距離為1.2km。

系統的主要功能
　　一、數據采集與處理
　　數據采集是配電監控的基礎，需要完成采集的信號包括：三相電壓U、三相電流I、頻率Hz、有功功率P、無功功率Q、電度EPI及開關量。
　　數據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，達到配電監控的自動化化和智能化要求，同時把采集到的數據存入數據庫供用戶查詢。
　　二、人機交互
　　本電力監控系統提供簡單、易用、良好的用戶使用界面。采用全英文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；模擬量顯示等。

　　場地照明燈光控制系統按照設計院要求，結合照明燈光的物理特性，通過智能腳本程序實現不同比賽要求的模式切換及控制，既滿足了設計要求，同時結合了燈光物理特性的智能腳本也可有效延長設備的使用壽命。

　　三、故障報警及事故追憶
　　在配電系統發生運行故障時，會及時發出聲光報警提示用戶及時響應故障回路，同時自動記錄事件發生的時間地點，以被用戶查詢，追憶故障原因。
　　四、電能成本管理
　　自動進行日、月、年的電能統計，實現具有電能統計功能，同時生成日、月、年報表等。
　　五、用戶權限管理
　　可根據甲方要求添加和刪除軟件的用戶數量和設置用戶的權限。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。
　　六、運行負荷曲線
　　定時采集進線及重要回路電流負荷參量，自動生成運行負荷趨勢曲線的，方便用戶及時了解設備的運行負荷狀況、實時顯示重要回路的電流、功率數據，以及查詢歷史電流、功率數據等。

　　七、報警設置
　　電壓上限設置：可以為高壓進線電壓，低壓相電壓、線電壓分別設置上限，當實時數據超過上限，該數據有黑色變成紅色，并且在實時報警和歷史報警中都留下記錄。
　　負荷上限設置 ：可以為高壓進線負荷、各變壓器負荷分別設置上限，當實時數據超過上限，該數據有黑色變成紅色，并且在實時報警和歷史報警中都留下記錄。如圖

　　這樣就給管理帶來很多方便。
 

系統特點
　　通訊線接點少，畫面顯示直觀，數據刷新快，及時反應現場設備的運行狀況，同時系統操作簡單，方便用戶使用，各種功能可根據用戶的需求靈活變化，系統的設計快捷方便，修改軟件也不繁瑣。

結束語
　　本文講述了體育場綜合自動化控制系統的特征、結構及其功能。該系統是一個龐大系統工程的一部分，要實現體育場電力監控的自動化控制功能，還有許多技術問題需要攻關解決，作者相信在不太遠的一段時間管理便捷化的場館自動化控制系統，必將有更進一步的發展。

參考文獻
[1] 任致程、周中編著  電力電測數字儀表原理與應用指南 中國電力出版社 2007.4
[2] 朱立泉 變配電系統的智能管理系統分析  智能建筑電氣技術  2007年第1卷第4期
[3] 王振生 解析《變配電所計算機監控系統》智能建筑電氣技術  2006年第5卷第3期

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