淺談智能建筑中高低壓配電設備集成監控和管理系統的應用
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易允恒
安科瑞電氣股份有限公司 上海嘉定 201801
［摘 要］電力智能監控系統是信息時代的產物，反映了人類在高效經濟時代對生活質量的不斷追求，美好的希望和簡化的工作程序。當前，正在建造越來越多的智能建筑物，并且智能建筑物是使用計算機技術自動管理和控制建筑物中的設備，并向用戶提供信息和通信服務。因此，電力智能監控系統有益于智能建筑的各個方面。在此基礎上，文章簡要分析了電力監控系統在智能建筑中的應用，以促進電力監控系統的應用和發展。
［關鍵詞］電力監控系統 ；智能建筑 ；應用
0引言
智能建筑通常具有以下條件：一套的樓宇自動化系統可創建溫暖自然的居住環境，一套結構化的布線系統可在建筑物內或整個社區之間傳輸數據，語音通信和多媒體通信已集成在一起，可滿足現代信息社會的高效工作要求。智能電源監控系統平臺，用于通信系統，電源監控系統，建筑物中高壓和低壓配電設備的集成監控和管理。
1 電力智能監控系統結構分析
從目前情況分析，比較常見的電力監控系統的結構主要包括以下5個方面的子系統，具體如下。
1.1 控制現場子系統
控制現場子系統的基本構成包括 PLC、保護單元、遠程 I/ O 單元、傳感器、保護裝置、執行裝置等幾部分，可以通過這 些設備的作用，實現對電力系統中各種信息的采集，同時執行有關的控制命令，實現對電力系統中的運行設備的在線監測和實時控制。傳感器能夠將現場的各種信號，例如數字信號、模擬信號、開關量信號等及時進行采集，然后經過相關處理后，利用電纜、光纜或者綜合通信網絡將信息傳遞到主控端。其中，保護單元可以對電力線路中的故障或者跳閘現象進行反映，而 PLC 是控制程序發出可控制操作的關鍵環節，可以實現對現場控制對象的遙調和遙控。
1.2 信息處理與控制子系統
在電力監控系統中，信息處理和控制子系統主要是通過主控端對各種信息進行采集，包括通信傳輸子系統傳輸過來的狀態信息、數據信息以及視頻信號等，之后通過計算機對相關數據進行分析，經過加工處理后反映到人機聯系子系統中，實現狀態顯示，例如發出警報或者燈光亮起等，從而將信息傳達給相關的工作人員。為滿足工作需要，還可以進行
人工干預，進行相關的操作和控制。
1.3 主控層
主控制層位于中央控制室或車間中，通常配備有高性能，高可靠性的計算機，UPS 不間斷電源，打印機和警報設備。電源監控軟件安裝在主控計算機上，通過該軟件的人機界面和各種管理功能，可以實現整個配電系統的實時監控。
1.4 中間層
中間層位于現場層與主控層之間，主要完成現場層設備與主控計算機之間的網絡通信連接，數據交換，通信協議轉換，提高了系統的實時性，兼容性和可擴展性。以太網交換機使與其他系統的連接和共享數據信息變得容易，對于大型系統，還可以設置數據服務器和網關服務器以與其他系統連接。
1.5 現場層
站點級別的主要任務是收集和測量現場各種配電系統的運行參數，并將收集和測量的數據傳輸到監視系統。主要設備是內置電能表，軌道式電能表，能量斷路器和四個遠程設備。這些設備或儀表根據基本設備的需求進行配置，并安裝在現場配電盤或開關柜中。上述所有設備彼此地完成功能，不依賴于主控制計算機的操作，并具有 RS485通信接口。檢測到的電氣參數和狀態信號通過現場 RS485總線實時傳輸到中間層。
2 智能配電監控系統功能特點
2.1 提高現場工作效率
員工可以設置電源智能監控系統，以在短的 H-f.q 范圍內準確判斷和操作。同時，現場工作人員可以“透明”以同步了解電能流的狀態，因此可以準確，及時地處理錯誤。即
使您不在現場，也可以通過系統配置通過無線傳輸模板獲取錯誤信息。它可以實時反映設備的實際使用情況，還可以使員工合理地準備維護工作。
2.2 降低能源成本
電力智能監控系統可以優化能源成本。該系統可以用作基準，以針對具有半公共功率檢測，功耗跟蹤和優化管理的負載，在區域之間定制簡單的功率負載計劃，并要求賠償由于不規則電能質量造成的損失。
2.3 優化資源
電力智能監控系統可以準確評估電網或變壓器，配電盤，配電柜等設備的后備容量。這是因為數據可以準確反映電力資源的實時使用情況，便于電力資源的放置并由業主做出決
策。好地促進配電系統的發展和變化。
3 智能建筑中電力監控系統的應用
3.1 電力監控系統
這些電源監視系統主要使用網絡技術和計算機技術來監 視電源系統的運行并將設備的數據輸出到監視中心。監視中 心可以遠程控制每個設備，使工作人員可以實時了解它。設備的操作。其中，電源監視系統的主要功能包括系統操作的實時監視，電源質量監視，遠程控制和操作記錄，事件警報和記錄，數據收集和歷史數據管理，打印各種報告
以及電源管理。
3.2 常規電力監控應用
常規電源監控主要滿足以下要求 ：數據采集和記錄每個開關的運行狀態，電壓，電流，功率和能量，以及常見的電氣參數（例如警報和遠程控制）。某學校的電力系統共有8個10 kV 變電站，每個變電站都配備有兩個變壓器。結構采用2條輸入線和1條母線。每個變電站包含大約80個饋電回路。為了科學地管理整個學校的供電系統并正常使用學校的電力
進行教育和科學研究，學校采用了配電監控系統，并根據學校的實際情況采用了現有的電源監控系統。該系統大致分為8個子工作站和1個監控中心，主要通信網絡使用
100MTCP/IP 光纖以太網，并且為了實現現場監控，現場監控層使用 Modbus 總線進行通信。
3.3 電能質量監控應用
某大廈共有變配電所四座，分別位于地下三層（1#、2#變電所）、21層（3# 變電所）和53層（4# 變電所）。為了保證整個大廈正常工作的可靠供電和實現供電系統的現代化管理，采用了電力監控系統，在1# 變電所設置監控主機，在2#、3#、4# 變配電所分別設置智能通信管理器實現通信上傳功能。主通訊網采用100mTCP/IP 光纖以太網，子站內的現場監控層采用 Modbus 總線通訊，系統采集電房內高壓柜上微機保護、測量儀表、直流屏、變壓器溫控儀、發電機等信息。實現遙測、遙信、遙控、報警功能、數據統計、管理分析等功能。并通過采用可編程控制器，實現負載自動控制功能，通過 PLC 的邏輯控制實現動作順序的減載，以保證重要負荷的正常運行。建筑擁有兩條的35kV 進線和10kV 的母線，其中母線分段運行，每段母線裝配有8~10變壓器，變壓器的型號為10 kV/400 V，每臺變壓器由30~100條饋線回路。
35 kV 進線主要配置電力線路監控儀，由于該進線是整個系統的電力源頭，其對于整個系統的順利運行有著重要的作用，因此選用精度和功能性都比較高的設備來對這條回路進行監控，這種電力線路監控儀采樣頻率非常高，而且可以監視供電電源的電能質量對整個系統的影響，除此之外，它還可以監控35kV 母線兩側的運行工況和系統內的一些電氣故障。
3.4 電能損耗數據的采集和管理
從電力智能監控系統運行的過程中可以看出，工作人員需要對不同的回路和計量表等進行計數和分析，同時，通過網絡系統形成一個完整的數據庫。而且，還可以對數據軟件進行分析和探討，進而對不同單位的電能損耗程度進行采集和管理，提升數據的科學性和準確性。這些數據信息會在收費表中體現，住戶可以根據電能收費表來繳納電費。這種方式可以從某種程度上培養人們的節能意識，同時還有助于各種不同類型的能耗審計措施的貫徹和落實。
3.5 智能電力監控系統的功能
從以上的電力監控系統的應用案例中可以看出，智能電力監控系統主要有以下的功能 ：
（1）智能監控系統可以設計各種智能建筑和社區電源管理方法。電源監控系統可以大大提高電源管理效率，并獲得節電效果。它可以提高電效率。
（2）除了主要硬件設備的工藝水平以及軟件的可靠性，電力監控系統比較成熟以外，在通訊連接方面也比較。
（3）智能電力監控系統所采用的通訊協議是由電氣公司所提供的，能夠在很好的完成系統通訊的同時具有很高的可靠性和性。
（4）智能電力監控系統借鑒了國內外關于智能建筑應用的大量經驗，在進行系統集成和軟件設計時，能夠運用成熟和的方法，所設計的軟件不僅運行安全可靠，而且有較
低的運行成本。
（5）作為一個分層分布式的監控系統，智能電力監控系統在任何的監控點處都能按照就近布置原則將其接入到系統中，并由相關的軟件進行處理，這樣可以對現場的布線和施工過程進行簡化，在節省投資的同時提高工作效率。
（6）電力監控系統采用了智能化的控制理念，具有較高的自動化程度和較強的可靠性，可以自動對數據進行記錄，可以讓系統持續有效穩定的運行。后，智能電力監控系統在自成系統的基礎上還可以與智能建筑實現管理上的結合。
3.6 系統運行和設備管理
電力智能監控系統可以對設備運行的各項參數進行控制，做好監測工作。工作人員在實際的監測工作中，工作人員應該加強對設備的節能性進行控制，如果出現了故障問題或者是運行異常的現象，就應該做好警報，這樣相關的檢修和維護的工作人員就會在時間趕到現場對故障設備進行處理。在這種情況下，智能電力智能監控系統可以根據監測數據的
相關信息和實際的耗電現象實現自動巡檢。電力智能監控系統的工作方式不僅具有一定的經濟性，同時還具有一定的安全性。管理人員可以通過充分應用監控系統的優勢來對提升設備運行的效率，為電氣節能工作的進行提供相對比較科學的依據，完善和優化運行的整體狀態。
4 安科瑞變電所運維云平臺
4.1概述
AcrelCloud-1000變電所運維云平臺基于互聯網＋、大數據、移動通訊等技術開發的云端管理平臺，滿足用戶或運維公司監測眾多變電所回路運行狀態和參數、室內環境溫濕度、電纜及母線運行溫度、現場設備或環境視頻場景等需求，實現數據一個中心，集中存儲、統一管理，方便使用，支持具有權限的用戶通過電腦、、PAD等各類終端鏈接訪問、接收報警，并完成有關設備日常和定期巡檢和派單等管理工作。
4.2應用場所
適用于電信、金融、交通、能源、醫療衛生、文體、教育科研、農林水利、商業服務、公用事業等行業變配電運行維護系統的新建、擴建和改建。
4.3系統結構
系統可分為四層：即感知層、傳輸層、應用層和展示層。
感知層：包含變電所安裝的多功能儀表、溫濕度監測裝置、攝像頭、開關量采集裝置等。除攝像頭外，其它設備通過RS485總線接入現場智能網關RS485端口。
傳輸層：包含現場智能網關和交換機等設備。智能網關主動采集現場設備層設備的數據，并可進行規約轉換，數據存儲，并通過交換機把數據上傳至的服務器端口，網絡故障時數據可存儲在本地，待網絡恢復時從中斷的位置繼續上傳數據，保證服務器端數據不丟失。
應用層：包含應用服務器和數據庫服務器，若變電所數量小于30個則應用服務器和數據庫服務器可以合一配置。服務器需要具備固定IP地址，以接收各智能網關主動傳送過來的數據。
展示層：用戶通過、平板、電腦等多終端的方式訪問平臺信息。
4.4系統功能
4.4.1用能月報
用能月報支持用戶按總用電量、變電站名稱、變電站編號等查詢所管理站所的用電量，查詢跨度可設置為月。
4.4.2站點監測
站點監測包括概況、運行狀態、當日事件記錄、當日逐時用電曲線、用電概況。
4.4.3變壓器狀態
變壓器狀態支持用戶查詢所有或某個站所的變壓器功率、負荷率、等運行狀態數據，支持按負荷率、功率等升、降序排名。
4.4.4運維
運維展示當前用戶管理的有關變電所在地圖上位置及總量信息。
4.4.5配電圖
配電圖展示被選中的變電所的配電信息，配電圖顯示各回路的開關狀態、電流等運行狀態及信息，支持電壓、電流、功率等詳細運行參數查詢。
4.4.6視頻監控
視頻監控展示了當前實時畫面（視頻直播），選中某一個變配電站，即可查看該變配電站內視頻信息。
4.4.7電力運行報表
電力運行報表顯示選定站所選定設備各回路采集間隔運行參數和電能抄表的實時值及平均值行統計。
4.4.8報警信息
對平臺所有報警信息進行分析。
4.4.9任務管理
任務管理頁面可以發布巡檢或消缺任務，查看巡檢或消缺任務的狀態和完成情況，可以點擊查看任務查看具體的巡檢信息。
4.4.10用戶報告
用戶報告頁面主要用于對選定的變配電站自動匯總一個月的運行數據，對變壓器負荷、配電回路用電量、功率因數、報警事件等進行統計分析，并列出在該周期內巡檢時發現的各類缺陷及處理情況。
4.4.11 APP監測
電力運維支持“監控系統”、“設備檔案”、“待辦事項”、“巡檢記錄”、“缺陷記錄”、“文檔管理”和“用戶報告”七大模塊，支持一次圖、需量、用電量、視頻、曲線、溫濕度、同比、環比、電能質量、各種事件報警查詢，設備檔案查詢、待辦事件處理、巡檢記錄查詢、用戶報告、文檔管理等。
4.5系統硬件配置
5 結語
將智能電源監控系統應用于智能建筑可提高電源系統的可靠性并確保電源的連續性。因此，為了進一步促進智能建筑的發展，有必要加強對電力監控技術的研究。在智能建筑和電力節能中，電力監控系統扮演著越來越重要的角色，并以其出色的節能效果和電力監控功能而受到高度評價。與樓宇自動化系統的集成管理，可以有效節省人工管理的成本和時間，操作查詢方便，經濟效益明顯。因此，隨著科學技術的發展和經濟的發展，電力監控系統的開發和應用將進一步深化。
參考文獻
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【7】胡招虎.智能配電監控系統在智能建筑中的應用分析 ，1001–523X（2021）02–0137–02
作者簡介：
易允恒，男，本科 安科瑞電氣股份有限公司，主要研究方向為智能電網供配電
Email：2851375246@qq.com ： QQ：2851375246 ：
易允恒，男，本科 安科瑞電氣股份有限公司，主要研究方向為智能電網供配電
Email：2851375246@qq.com ： QQ：2851375246 ：
