安科瑞 李可欣
17701522371
0 概述
江苏省昆山市某变电所位于江苏省昆山市开发区崂山路与乐山路交汇处。该项目总建筑面积38484平方米,集居住、办公、商业、酒店为一体。
本项目为江苏省昆山市某变电所的电能管理系统。根据配电系统管理的要求，需要对变电所配电箱出线分别进行电力监控，以保证用电的安全、可靠。
Acrel-3000型低压智能配电系统，充分利用了现代电子技术、计算机技术、网络技术和现场总线技术的新发展，对变配电系统进行分散数据采集和集中监控管理。对配电系统的二次设备进行组网，通过计算机和通讯网络，将分散的配电所的现场设备连接为一个有机的整体，实现电网运行的远程监控和集中管理。
1 系统结构描述
本监控系统主要实现江苏省昆山市某变电所变电所的0.4kV配电系统进行用电监控与电能管理。监控范围为安科瑞自制的32台多功能PZ72L，2台PZ96L，29台DTSF1352电力仪表进行远程实时监控和电能管理。该系统63台多功能电力仪表，分5条总线，这两条总线通过屏蔽双绞线拉至采集器，后直接拉至值班室连接到监控主机，实现总线上仪表与监控主机的数据连通。
本监控系统采用分层分布式结构，即站控层，通讯层与间隔层；如图（1）所示：
图（1）低压网络拓扑图
间隔设备层主要为：安科瑞多功能网络电力仪表、开关量、模拟量采集模块和智能断路器等。这些装置分别对应相应的一次设备安装在电气柜内，这些装置均采用RS485通讯接口，通过现场MODBUS总线组网通讯，实现数据现场采集。
网络通讯层主要为：串口服务器，其主要功能为把RS485信号转换成RS232信号，完成现场层和站控层之间的数据交互。
站控管理层：设有高性能工业计算机、显示器、UPS电源、打印机等设备。监控系统安装在计算机上，集中采集显示现场设备运行状况，以人机交互的形式显示给用户。
以上网络仪表均采用RS485接口和MODBUS-
RTU通讯协议，RS485采用屏蔽线传输，一般都采用二根连线，接线简单方便；通讯接口是半双工通信即通信的双方都可以接收、发送数据但是在同一时刻只能发送或接收数据，数据传输速率可达为10Mbps。
RS485接口是采用平衡驱动器和差分接收器的组合，抗噪声干扰能力增强，总线上允许连接多达32个设备，传输距离可达为1.2km。
2 电能管理系统主要功能
2.1 数据采集与处理
数据采集是配电监控的基础，数据采集主要由底层多功能网络仪表采集完成，实现远程数据的本地实时显示。需要完成采集的信号包括：三相电压U、三相电流I、频率Hz、功率P、功率因数COSφ、电度Epi、远程设备运行状态等数据。
数据处理主要是把按要求采集到的电参量实时准确的显示给用户，达到配电监控的自动化化和智能化要求，同时把采集到的数据存入数据库供用户查询。
2.2 人机交互
系统提供简单、易用、良好的用户使用界面。采用全中文界面，CAD图形显示低压配电系统电气一次主接线图，显示配电系统设备状态及相应实时运行参数，画面定时轮巡切换；画面实时动态刷新；模拟量显示；开关量显示；连续记录显示等。
2.3 历史事件
历史事件查看界面主要为用户查看曾经发生过的故障记录、信号记录、操作记录、越限记录提供方便友好的人机交互，通过历史事件查看平台，您可以根据自己的要求和查询条件方便定位您所要查看的历史事件，为您把握整个系统的运行情况提供了良好的软件支持。
2.4 数据库建立与查询
主要完成遥测量和遥信量定时采集，并且建立数据库，定期生成报表，以供用户查询打印。
2.5 用户权限管理
针对不同级别的用户，设置不同的权限组，防止因人为误操作给生产，生活带来的损失，实现配电系统的安全，可靠运行。可以通过用户管理进行用户登录、用户注销、修改密码、添加删除等操作，方便用户对账号和权限的修改。
2.6 远程报表查询
报表管理程序的主要功能是根据用户的需要设计报表样式，把系统中处理的数据经过筛选、组合和统计生成用户需要的报表数据。本程序还可以根据用户的需要对报表文件采用定时保存、打印或者召唤保存、打印模式。同时本程序还向用户提供了对生成的报表文件管理功能。
报表具有自由设置查询时间实现日、月、年的电能统计，数据导出和报表打印等功能。
3 案例分析
江苏省昆山市某变电所电能管理系统监控区域为变电所配电箱，本项目针对变电所配电系统进行用电监控与电能管理。
现场所有回路均采用PZ及DTSD系列多功能仪表，其是针对电力系统、工矿企业、公共设施、智能大厦的电力监控需求而设计的网络电力仪表，它能测量所有常规电力参数，如：三相电压、电流、有功功率、无功功率、功率因数、频率、有功电度、无功电度等多种电参量。并且本仪表带有2路光电隔离开关量输入接点，这些接点可以配合智能断路器实现断路器的遥信操作。该系列网络电力仪表主要应用于变电站自动化、配电网自动化、小区电力监控、工业自动化、能源管理系统及智能建筑等领域。
低压配电二次图见图（2），功能有电量遥测主要监测运行设备的电参量，其中包括：线三相电压，电流，功率，功率因数，电能，频率等电参量及配出回路的三相电流；遥信功能实现显示现场设备的运行状态，主要包括：开关的分、合闸运行状态和通讯故障报警；断路器变位时会发出报警信号，提醒用户及时处理故障。
图（2）低压配电二次图
遥信和遥测报警功能，主要完成对低压各出线回路的开关运行状态和负载进线监控，对开关变位和负载越限弹出报警界面指示具体的报警位置并声音报警，提醒值班人员及时处理。负载越限值在相应权限下可自由设置。具备历史查询功能。见图（3）。
图（3） 实时及历史遥信遥测报警信息查询
参数抄表功能，主要对低压各出线回路的电参数进线查询。支持任意时刻电参数查询，具备数据导出和报表打印等功能。该报表查询楼层各低压回路的电参数，主要包括：三相电流、有功功率和有功电度及变压器温度。该报表各回路名称和数据库关联，方便用户修改回路名称。见图（4）。
图（4） 参数抄表
用电量报表功能，可选择时间段进行查询，支持任意时间段电度累计查询，具备数据导出和报表打印等功能。为值班人员提供了准确可靠的电能报表。该报表各回路名称和数据库关联，方便用户修改回路名称。如下图所示，某段时间内的各配电回路的准确用电量，用户可以直接打印报表，可以以EXCEL格式另存到其他位置。 见图（5）。
图（5） 电能报表
系统通讯结构示意图，主要显示系统的组网结构，系统采用分层分布式结构，同时监测间隔层设备的通信状态。红色表示通讯故障，绿色表示通讯正常。见图（6）。
图（6）系统通讯结构示意图
4 硬件推荐
1、PZ72L
功能：
该系列仪表采用交流采样技术，能分别测量电网中的电流、电压、功率、功率因数和电能等参数。可带RS485通讯接口、模拟量数据转换、开关量输入/输出等功能，实现电力参数、电气元件工作状态的远程传输，便于后台监控系统集中检测。
应用范围：
适用于高、低压电力系统中需要检测电力参数的场合。
订货范例：
具体型号：PZ72-E4/C
技术要求：输入相电压220V；电流变比400A/5A；接线方式三相四线；准确级0.5级。
通讯协议：RS485接口 Modbus/RTU协议
辅助电源：AC/DC220V
技术参数：
技术参数指标
输入标称值电压：100V、220V、380V；电流：1A、5A
过 载电流：持续1.2倍，瞬时10倍/秒；电压：持续1.2倍，瞬时2倍/秒
频 率45Hz～65Hz
功 耗＜0.5VA
精度等级电流、电压：0.5级 频率：0.05Hz
有功功率、有功电能：0.5级 无功功率、无功电能：1.0级
输出模拟量4-20mA、0-20mA、0-5V等
通 讯RS485 Modbus-RTU协议/Profibus-DP协议，1位起始位、8位数据位、1位停止位，1200/2400/4800/9600/19200bps
2、三相导轨表 DTSF1352
产品简介：
DTSF1352系列电能表具有体积小巧、精度高、可靠性好、安装方便等优点，性能指标符合国标GB/T 17215、GB/T 17883和电力行业标准DL/T614对电能表的各项技术要求，适用于政府机关和大型公建中对电能的分项计量，也可用于企事业单位作电能管理考核。
DTSF1352由于其微型化的结构，可方便其与微型断路器一起使用，安装于终端照明箱内。为低压照明终端的电能计量提供了有效的解决方案。可广泛应用于楼宇、商场、会展中心、学校、机场、港口及工厂等。
功能介绍：电能计量
l 计量正、反向有功电能，并具有功率方向指示功能
l 电能量按总、尖、峰、平、谷分别累计、存储
l 电表内存储3个月的冻结数据
l 电能量数据冻结转存日缺省设置为每月末24时（月末冻结）
l 断电后，所有存储数据不丢失，并能保持10年以上
时钟功能
l 具有百年日历、时间，闰年自动切换功能，时钟误差在0.5s/天以内
l DDSF1352可编程设置峰、平、谷3种费率，日时段可设8个时段，时段最小间隔为1分钟
l DTSF1352可编程设置尖、峰、平、谷4种费率，日时段可设8个时段，时段最小间隔为1分钟
显示
l 7位宽温型LCD显示。
l 可实现数据轮显，轮显时间为4s。
l 电能脉冲和当前费率时段用LED指示
编程功能
l 电表地址设置
l 时间日期设置
l 费率时段设置
l 电量底数清零设置
输出
有功电能脉冲输出，用于校表、采集电能量
无源光电隔离型输出端口，脉冲宽度：80ms±20ms
抄表功能
通过RS485通信，上位机可实现自动抄表功能
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