安科瑞 陳聰 周潔 陳正 于洋

摘要 本文介紹天水市第一人民醫院電力監控系統，采用智能電力儀表采集配電現場的各種電參量和開關信號。系統采用現場就地組網的方式，組網后通過現場總線通訊并遠傳至后臺，通過Acrel-2000型電力監控系統軟件實現對配電回路用電的實時監控。

關鍵詞：醫療機構;天水市第一人民醫院;智能電力儀表;Acrel-2000;電力監控系統;

0 概述

       Acrel-2000型電力監控系統對變配電系統進行分散數據采集和集中監控管理。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整體，實現電網運行的遠程監控和集中管理。

1 項目介紹

      本項目為天水市第一人民醫院門急診大樓電力監控系統，系統分 和樓層兩塊，本項目針對這兩塊的配電系統進行用電監控；監控范圍為地下變電所的T1、T2、T3、T4變壓器的低壓進線柜、聯絡柜、饋線柜儀表和每個樓層中的配電柜中的儀表進行監控。

2 系統結構描述

      該系統總計有328只儀表（其中包括ACR網絡智能電力儀表，ADL網絡多功能儀表PZ三相電能表，PZ三相電流表，），分13條總線，由于變電所與值班室距離較近，故直接采用屏蔽雙絞線連接，最后通過網線拉至電工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。

      本監控系統采用分層分布式結構，即現場設備層，網絡通訊層與站控管理層；如圖（1）所示：

圖（1）網絡拓撲圖

1）現場設備層主要為：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。

2）網絡通訊層主要為：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。

3）站控管理層：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。

      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，數據傳輸速率為10Mbps。

      RS485接口是采用平衡驅動器和差分接收器的組合，抗噪聲干擾的能力增強，總線上允許連接多達32個設備，傳輸距離為1.2km。

3 電力監控系統主要功能

3.1  數據采集與處理

      數據采集是配電監控的基礎，數據采集主要由底層多功能網絡儀表采集完成，實現遠程數據的本地實時顯示。需要完成采集的信號包括：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。

3.2  人機交互

      系統提供簡單、易用、良好的用戶使用界面。采用全中文界面，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。

3.3  歷時事件

      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交互，通過歷史事件查看平臺，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件支持。

3.4  數據庫建立與查詢

      主要完成遙測量和遙信量定時采集，并且建立數據庫，定期生成報表，以供用戶查詢打印。

3.5  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、用戶注銷、修改密碼、添加刪除等操作，方便用戶對賬號和權限的修改。

3.6  運行負荷曲線

      負荷趨勢曲線功能主要負責定時采集進線及重要回路電流和功率負荷參量，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。點擊畫面相應按鈕或菜單項可以完成相應功能的切換；可以查看實時趨勢曲線或歷史趨勢線；對所選曲線可以進行平移、縮放、量程變換等操作，幫助用戶進線趨勢分析和故障追憶，為分析整個系統的運行狀況提供了直觀而方便的軟件支持。

3.7  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采用定時保存、打印或者召喚保存、打印模式。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，數據導出和報表打印等功能。

數據采集和系統圖顯示

      進線回路采用ACR330ELH多功能諧波儀表，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、并可監測電壓、電流的2-31次諧波分量等多種電參量。并且本儀表帶有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于變電站自動化、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筑等領域。

      配出回路主要采用采用PZ80-E4三相電能表，該儀表主要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。

      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回路的三相電流；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）低壓配電二次圖

遠程抄表

      系統對所有采集到的數據都能實時的顯示，并保存到數據庫中，因此可以手動查詢每個回路的所有實時及歷史電參量數據，并以表格的形式展現給用戶，便于打印、保存。如圖3所示。

圖（3） 參數抄表

電能報表

      系統采集的有功電度數據，按照回路名稱的不同，自動生成日報表、月報表和年報表并有報表打印功能，并可對某一回路的某一時間段內的用電量進行查詢與打印，同時這些報表也能以Excel的格式導出。如圖4所示。

圖（4） 電能報表

趨勢曲線

      負荷趨勢曲線界面中可直觀的查看回路的負荷運行情況。查看實時和歷史趨勢曲線，點擊畫面相應按鈕或菜單項可以完成相應功能的切換；幫助用戶進線趨勢分析和故障追憶，具備曲線打印功能。為分析整個系統的運行狀況提供了直觀而方便的軟件支持。見圖（5）。

圖（5）趨勢曲線圖

事件記錄與報警

      遙測報警功能，主要完成對低壓各出線回路的負載進線監控，對負載越限彈出報警界面指示具體的報警位置并聲音報警，提醒值班人員及時處理。遙測報警值設置界面可以看到每個監控點的實時值和報警設置值，方便值班人員比對進線設置，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（6）和圖（7）。

圖（6）歷史遙測報警信息查詢

圖（7）遙測報警值設置界面

通訊示意

      系統通訊結構示意圖，主要顯示系統的組網結構，系統采用分層分布式結構，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（8）。

圖（8）系統通訊結構示意圖

4 結束語

      隨著智能建筑的發展及電力的廣泛應用，對智能建筑的配電系統的智能化集成管理已成為國家機關辦公建筑及大型公共建筑智能化建設的必然趨勢，本文介紹的基于Acrel-2000電力監測系統，不僅可以實時監控電力運行狀態及異常用電，還能對數據進行分析處理，以用戶適用的方式展現出來，滿足用戶的需求，實現對采集數據的分析、處理，其生成各種電能報表、分析曲線、圖形等，方便了用戶的使用，便于配電系統的實時監控與電參量的遠程抄表與分析研究，為智能建筑的節能技術提供參考。