上海安科瑞電氣股份有限公司
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基于電力監(jiān)控儀表的電力監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)與選型方案
陸曉君
上海安科瑞電氣股份有限公司，上海 嘉定 201801
1 概述
目前，供配電產(chǎn)業(yè)的發(fā)展及可靠性對國民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展起著舉足輕重的作用，全國各地重點(diǎn)工程項(xiàng)目、標(biāo)志性建筑/大型公共設(shè)施等大面積多變電所用戶的急劇增加，對供配電系統(tǒng)的可靠性、安全性、實(shí)時性、易用性、兼容性及縮小故障影響范圍提出了更高的要求。
安科瑞的Acrel-2000型電力監(jiān)控系統(tǒng)軟件借助了計(jì)算機(jī)、通信設(shè)備、計(jì)量保護(hù)裝置等，為系統(tǒng)的實(shí)時數(shù)據(jù)采集、開關(guān)狀態(tài)檢測及遠(yuǎn)程控制提供了基礎(chǔ)平臺。該電力監(jiān)控系統(tǒng)可以為企業(yè)提供“監(jiān)控一體化”的整體解決方案，主要包括實(shí)時歷史數(shù)據(jù)庫AcrSpace、工業(yè)自動化組態(tài)軟件AcrControl、電力自動化軟件AcrNetPower、“軟”控制策略軟件AcrStrategy、通信網(wǎng)關(guān)服務(wù)器AcrFieldComm、OPC產(chǎn)品、Web門戶工具等，可以廣泛地應(yīng)用于企業(yè)信息化、DCS系統(tǒng)、PLC系統(tǒng)、SCADA系統(tǒng)。
2 電力監(jiān)控系統(tǒng)宜選電力監(jiān)控儀表
電力監(jiān)控儀表是針對電力系統(tǒng)、工礦企業(yè)、公用設(shè)施、智能大型公共建筑的電力監(jiān)控需求而設(shè)計(jì)的。它能高精度的測量所有常用的電力參數(shù)，如三相電壓、三相電流、有功功率、無功功率、頻率、功率因數(shù)、四象限電能等，采用可視度高的LCD來顯示儀表測量參數(shù)和電網(wǎng)系統(tǒng)的運(yùn)行信息。電力監(jiān)控儀表功能、型號繁多，價格也各不相同，因此，應(yīng)合理選配，達(dá)到較佳的性價比。
3 電力監(jiān)控表計(jì)的選型方案
1．中壓
| 應(yīng)用場合 | | 型號 | 主要功能 |
| 進(jìn)線保護(hù) | M5-F | LCD顯示、線路保護(hù)測控裝置、測控一體化裝置、故障錄波、SOE事件記錄、通訊 | |
| 電動機(jī)保護(hù) | M5-M | LCD顯示、電動機(jī)保護(hù)、測控一體化裝置、故障錄波、SOE事件記錄、通訊 | |
| 備自投保護(hù) | M5-B | LCD顯示，備自投保護(hù)、測控一體化裝置、故障錄波、SOE事件記錄、通訊 | |
| 電容器保護(hù) | M5-C | LCD顯示，補(bǔ)償電容器的全面綜合保護(hù)、測控一體化裝置、故障錄波、SOE事件記錄、通訊 | |
| 變壓器保護(hù) | M5-T | LCD顯示、配變電保護(hù)測控裝置、測控一體化裝置、故障錄波、SOE事件記錄、通訊 | |
| 綜合自動化保護(hù) | M5-X | LCD顯示、變電站公用裝置、測控一體化裝置、故障錄波、SOE事件記錄、通訊 | |
| PT柜 | M4-U | LCD顯示、兩段PT供電切換，PT柜的全面綜合保護(hù)、測控一體化裝置、故障錄波、SOE事件記錄、通訊 | |
| 固定柜、手車柜、3~35kV中置柜、環(huán)網(wǎng)柜等多種開關(guān)柜 | ASD200 | 一次電路模擬圖、帶電顯示、溫濕度顯示及加熱除濕控制、分合閘、儲能、遠(yuǎn)方/就地、柜內(nèi)照明操作、人體感應(yīng)及語音功能 | |
| ASD300 | 一次電路模擬圖、帶電顯示、溫濕度顯示及加熱除濕控制、分合閘、儲能、遠(yuǎn)方/就地、柜內(nèi)照明操作、人體感應(yīng)及語音功能、測所有電參量（含電能） |
2．低壓
| 適用場合 | | 型號 | 主要功能 |
| 高壓重要回路或低壓進(jìn)線柜 | ACR330ELH | LCD顯示、全電參量測量（U、I、P、Q、PF、F、S）；四象限電能計(jì)量、復(fù)費(fèi)率電能統(tǒng)計(jì)；THDu，THDi、2-31次各次諧波分量；電壓波峰系數(shù)、波形因子、電流K系數(shù)、電壓與電流不平衡度計(jì)算；電網(wǎng)電壓電流正、負(fù)、零序分量（含負(fù)序電流）測量；4DI+3DO（DO3做過壓、欠壓、過流、不平衡報(bào)警）；RS485通訊接口、Modbus協(xié)議或DL/T645規(guī)約 | |
| 低壓聯(lián)絡(luò)柜、 出線柜 | ACR220EL | LCD顯示、全電參量測量（U、I、P、Q、PF、F）；四象限電能計(jì)量、復(fù)費(fèi)率電能統(tǒng)計(jì)、zui大需量統(tǒng)計(jì)；4DI+2DO；RS485通訊接口、Modbus協(xié)議 | |
| 低壓無功補(bǔ)償柜 | ARC-12/J | 6-12路控制、過壓保護(hù)、諧波保護(hù)、投切延時設(shè)定、12DI；RS485通訊接口、Modbus協(xié)議 | |
| 低壓出線柜 （馬達(dá)回路） | ARD系列 | 測量三相電流、定值查詢、定值整定、過載、斷相（不平衡）、堵轉(zhuǎn)、欠載、外部故障、阻塞、欠壓等保護(hù)功能、8DI+4DO、電能管理、漏電保護(hù)、SOE記錄、多種起動模式、RS485通訊接口、Modbus協(xié)議 | |
| 低壓出線柜 （照明回路） | AMC16-1E9/K AMC16-3E3/K | 9路單相（3路三相）I、U、P、Q、F測量；有功電能計(jì)量；18DI+1DO、RS485通訊接口、Modbus協(xié)議 | |
| PZ48L-AI3 | LCD顯示，三相電流測量，倍率任意設(shè)置 | ||
| 動力柜 | PZ96L-AI3/KC | LCD顯示、測量三相電流、4DI+2DO RS485通訊接口、Modbus協(xié)議 | |
| 低壓配電終端電流、電能采集，開關(guān)量采集及自動控制 | ARTU-K32 遙信單元 | 32路開關(guān)量采集、SOE事件記錄、RS485通訊接口、Modbus協(xié)議 | |
| ARTU-J16 遙控單元 | 16路繼電器輸出、SOE事件記錄、RS485通訊接口、Modbus協(xié)議 | ||
| ARTU-P32 遙脈單元 | 32路脈沖量采集、RS485通訊接口、Modbus協(xié)議 | ||
| ARTU-M32 遙測單元 | 交、直流0-20mA、4-20mA，32路模擬量信號采集、RS485通訊接口、Modbus協(xié)議 | ||
| 中高壓開關(guān)柜、端子箱、環(huán)網(wǎng)柜、箱式變電站內(nèi)部空氣溫、濕度控制，防止電氣爬電、閃絡(luò)造成事故 | WHD系列 | 溫、濕度控制、加熱器斷線故障報(bào)警 RS485通訊接口、Modbus協(xié)議 | |
| 水電廠、火電廠、大型變電站、母線、變壓器繞組等溫度的測量，防止因溫升過高產(chǎn)生故障 | ARTM系列 | 1~16路溫度巡檢，熱電阻信號輸入；RS485通訊接口、Modbus協(xié)議；2路繼電器輸出 |
4 電力監(jiān)控系統(tǒng)
4.1 結(jié)構(gòu)
安科瑞Acrel-2000電力監(jiān)控系統(tǒng)是基于10kV及以下變配電系統(tǒng)的監(jiān)測與管理，該系統(tǒng)由管理層（站控層）、通信層（中間層）、間隔層（現(xiàn)場監(jiān)控層）三部分組成，見圖1。
4.2 功能
4.2.1 友好的人機(jī)交互界面（HMI）
標(biāo)準(zhǔn)的變配電系統(tǒng)具有CAD一次單線圖顯示中、低壓配電網(wǎng)絡(luò)的接線情況；龐大的系統(tǒng)具有多畫面切換及畫面導(dǎo)航的功能；分散的配電系統(tǒng)具有空間地理平面的系統(tǒng)主畫面。主畫面可直觀顯示各回路的運(yùn)行狀態(tài)，并具有回路帶電、非帶電及故障著色的功能。主要電參量直接顯示于人機(jī)交互界面并實(shí)時刷新。
4.2.2 用戶管理
本軟件可對不同級別的用戶賦予不同權(quán)限，從而保證系統(tǒng)在運(yùn)行過程中的安全性和可靠性。如對某重要回路的合/分閘操作，需操作員級用戶輸入操作口令外，還需工程師級用戶輸入確認(rèn)口令后方可完成該操作。
4.2.3 數(shù)據(jù)采集處理
Acrel-2000型電力監(jiān)控系統(tǒng)可實(shí)時和定時采集現(xiàn)場設(shè)備的各電參量及開關(guān)量狀態(tài)（包括三相電壓、電流、功率、功率因數(shù)、頻率、電能、溫度、開關(guān)位置、設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)等），將采集到的數(shù)據(jù)或直接顯示、或通過統(tǒng)計(jì)計(jì)算生成新的直觀的數(shù)據(jù)信息再顯示（總系統(tǒng)功率、負(fù)荷zui大值、功率因數(shù)上下限等），并對重要的信息量進(jìn)行數(shù)據(jù)庫存儲。
4.2.4 趨勢曲線分析
系統(tǒng)提供了實(shí)時曲線和歷史趨勢兩種曲線分析界面，通過調(diào)用相關(guān)回路實(shí)時曲線界面分析該回路當(dāng)前的負(fù)荷運(yùn)行狀況。如通過調(diào)用某配出回路的實(shí)時曲線可分析該回路的電氣設(shè)備所引起的信號波動情況。系統(tǒng)的歷史趨勢即系統(tǒng)對所有已存儲數(shù)據(jù)均可查看其歷史趨勢，方便工程人員對監(jiān)測的配電網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行質(zhì)量分析。
4.2.5 報(bào)表管理
系統(tǒng)具有標(biāo)準(zhǔn)的電能報(bào)表格式并可根據(jù)用戶需求設(shè)計(jì)符合其需要的報(bào)表格式，系統(tǒng)可自動統(tǒng)計(jì)?？勺詣由筛鞣N類型的實(shí)時運(yùn)行報(bào)表、歷史報(bào)表、事件故障及告警記錄報(bào)表、操作記錄報(bào)表等，可以查詢和打印系統(tǒng)記錄的所有數(shù)據(jù)值，自動生成電能的日、月、季、年度報(bào)表，根據(jù)復(fù)費(fèi)率的時段及費(fèi)率的設(shè)定值生成電能的費(fèi)率報(bào)表，查詢打印的起點(diǎn)、間隔等參數(shù)可自行設(shè)置；系統(tǒng)設(shè)計(jì)還可根據(jù)用戶需求量身定制滿足不同要求的報(bào)表輸出功能。
4.2.6 事件記錄和故障報(bào)警
系統(tǒng)對所有用戶操作、開關(guān)變位、參量越限及其它用戶實(shí)際需求的事件均具有詳細(xì)的記錄功能，包括事件發(fā)生的時間位置，當(dāng)前值班人員事件是否確認(rèn)等信息，對開關(guān)變位、參量越限等信息還具有聲音報(bào)警功能，同時自動對運(yùn)行設(shè)備發(fā)送控制指令或提示值班人員迅速排除故障。
4.2.7 五遙功能
Acrel-2000型電力監(jiān)控系統(tǒng)不僅能實(shí)現(xiàn)常規(guī)的“遙信”、“遙控”、“遙測”、“遙調(diào)”功能，還可以實(shí)現(xiàn)“遙設(shè)”功能。
遙信：實(shí)時對開關(guān)運(yùn)行狀態(tài)、保護(hù)工作等開關(guān)量進(jìn)行監(jiān)視。計(jì)算機(jī)實(shí)時顯示和自動報(bào)警。
遙控：通過計(jì)算機(jī)屏幕選擇相應(yīng)的站號、開關(guān)號、合/分閘等信息，并在屏幕上將選擇的開關(guān)狀態(tài)反饋出來，確認(rèn)后執(zhí)行，實(shí)時記錄操作時間、類型、合開關(guān)號等。
遙測：通過計(jì)算機(jī)實(shí)時對系統(tǒng)電壓、電流、有功功率、無功功率、功率因數(shù)、超限報(bào)警、頻率進(jìn)行不斷地采集、分析、處理、記錄、顯示曲線、棒圖，自動生成報(bào)表。
遙調(diào)：用于有載變壓器的調(diào)壓升/降。
遙設(shè)：用于遠(yuǎn)方修改分散繼電保護(hù)裝置的定值、控制字；以及調(diào)整各種儀表的工作狀態(tài)。
4.2.8 性能指標(biāo)
| 序號 | 內(nèi) 容 | 指標(biāo) | 序號 | 內(nèi) 容 | 指標(biāo) |
| 1 | 事件記錄正確率 | ≥99.9% | 8 | 事故時遙信變位傳送時間 | ≤1s |
| 2 | 遙信正確率 | * | 9 | 事故推畫面時間 | ＜2s |
| 3 | 遙控正確率 | * | 10 | 遙信變位 | ＜1s |
| 4 | 遙調(diào)正確率 | * | 11 | 遙控過程完成 | ＜3s |
| 5 | 遙測正確率 | ≥99.9% | 12 | 模擬量測量綜合誤差 | ＜0.5% |
| 6 | 重要遙測更新周期 | ＜2s | 13 | 電網(wǎng)頻率測量誤差 | ＜0.01Hz |
| 7 | 一般遙測更新周期 | ＜3s | | | |
4.3 軟件畫面
4.3.1 主接線圖畫面
4.3.2 電壓、電流波形計(jì)數(shù)值顯示界面，以及棒圖、餅圖的顯示。
4.3.3 對某個用電單位的不同用電設(shè)備進(jìn)行實(shí)時的報(bào)表查詢和顯示，并可以打印輸出。
4.3.4 運(yùn)行事件記錄查詢及打印輸出
6 系統(tǒng)報(bào)價
單位：元（RMB）
| 名稱 | 型號 | 單位 | 面價 | 備注 | |
| 監(jiān)控主機(jī) | IPC610H/PIV2.8G/1G/120G/166x DVD/KB+MS/D-Link530+外設(shè) | 臺 | 8500 | 均可用戶自備，以當(dāng)時市場價格為準(zhǔn)，該報(bào)價僅供參考 | |
| 顯示器 | 三星19寸液晶顯示器 | 臺 | 3000 | ||
| 三星22寸液晶顯示器 | 臺 | 3800 | |||
| 打印機(jī) | HP LaserJet 1020 A4 | 臺 | 2500 | ||
| EPSON-LQ1600KIIIH A3 | 臺 | 4000 | |||
| UPS電源 | 山特C1KS | 臺 | 5000 | ||
| 山特C2KS | 臺 | 6500 | |||
| 通訊線纜 | 五類線 | 米 | 4.6 | ||
| 屏蔽雙絞線RVVP 2×1.0 | 米 | 5.6 | |||
| 光纖（多模） | 米 | 6.6 | |||
| 通訊機(jī)柜 | 1200×600×600 | 面 | 3000 | ||
| 2200×600×600 | 面 | 5000 | |||
| 光電轉(zhuǎn)換 | HTB-1000 | 只 | 750 | 遠(yuǎn)距離傳輸 | |
| 終端盒 | 只 | 60 | |||
| 尾纖 | 面 | 50 | |||
| 耦合器 | 面 | 50 | |||
| 熔接點(diǎn) | 個 | 50 | |||
| 通訊轉(zhuǎn)換 | 擴(kuò)展卡ACRNET-PCI/4 | 塊 | 3000 | 擴(kuò)展卡 | |
| 串口服務(wù)器ACRNET-PORT（2口） | 只 | 3000 | 串口服務(wù)器 | ||
| 串口服務(wù)器ACRNET-PORT（4口） | 只 | 5500 | |||
| 通訊前置機(jī)ACRNET-UC02（2口） | 只 | 4000 | 通訊前置機(jī) | ||
| 通訊前置機(jī)ACRNET-UC04（4口） | 只 | 6000 | |||
| 通訊前置機(jī)ACRNET-UC08（8口） | 只 | 11500 | |||
| 通訊管理機(jī)ACRHMI | 臺 | 30000 | 人機(jī)界面 | ||
| 組網(wǎng)設(shè)備 | 網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)EDS-208 | 臺 | 3000 | 局域組網(wǎng) | |
| 網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)EDS-408 | 臺 | 8500 | |||
| 監(jiān)控軟件 | Acrel監(jiān)控組態(tài)軟件V6.0 | 系統(tǒng)組態(tài)軟件 圖形組態(tài)軟件 電能管理軟件 數(shù)據(jù)庫軟件 | 套 | 3萬 | 設(shè)備數(shù)量1～10 |
| 4萬 | 設(shè)備數(shù)量11～20 | ||||
| 6萬 | 設(shè)備數(shù)量21～40 | ||||
| 8萬 | 設(shè)備數(shù)量41～80 | ||||
| 10萬元以上 | 設(shè)備數(shù)量80以上 | ||||
| 雙機(jī)版 | | 套 | | 單機(jī)價格×1.5 | |
| 數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā) | 每+1用戶 | 套 | 3000 | | |
| Web發(fā)布 | 每+1用戶（總用戶數(shù)≤5） | 套 | 5000 | | |
| 中壓儀表 | M5-F | 臺 | 1.8萬 | | |
| M5-M | 臺 | 1.8萬 | | ||
| M5-B | 臺 | 1.8萬 | | ||
| M5-C | 臺 | 1.8萬 | | ||
| M5-T | 臺 | 1.8萬 | | ||
| M5-X | 臺 | 1.8萬 | | ||
| M4-U | 臺 | 1.5萬 | | ||
| ASD200 | 臺 | 2900 | | ||
| ASD300 | 臺 | 4500 | | ||
| 低壓儀表 | ACR330ELH | 臺 | 4860 | | |
| ACR220EL | 臺 | 3880 | | ||
| ARC-12/J | 臺 | 1420 | | ||
| ARD系列 | 臺 | 根據(jù)不同的額定電流 | | ||
| AMC16-1E9/K | 臺 | 3550 | | ||
| AMC16-3E3/K | 臺 | 3550 | | ||
| PZ48L-AI3 | 臺 | 1060 | | ||
| PZ96L-AI3/KC | 臺 | 1460 | | ||
| ARTU-K32 | 臺 | 3200 | | ||
| ARTU-J16 | 臺 | 3200 | | ||
| ARTU-P32 | 臺 | 3200 | | ||
| ARTU-M32 | 臺 | 3800 | | ||
| WHD96-22 | 臺 | 660 | | ||
| ARTM-8/JC | 臺 | 1620 | | ||
注：中、低壓電力監(jiān)控儀表可按上述報(bào)價的70%優(yōu)惠供應(yīng)。
7 結(jié)束語
在電力監(jiān)控系統(tǒng)中配置電力監(jiān)控儀表，具有實(shí)施簡明，投資少等顯著優(yōu)點(diǎn)，可以方便和實(shí)時地監(jiān)控配電系統(tǒng)的運(yùn)行狀態(tài)，對現(xiàn)場的用電設(shè)備進(jìn)行統(tǒng)一管理，免去工作人員到現(xiàn)場記錄的繁瑣工作，系統(tǒng)對各種用電設(shè)備的歷史運(yùn)行數(shù)據(jù)和狀態(tài)進(jìn)行管理分析，便于維護(hù)人員明確設(shè)備狀況，制定詳細(xì)的設(shè)備維護(hù)計(jì)劃，減少工作人員，提率。
作者簡介：
1、陸曉君，研究方向?yàn)槟茉垂芾硐到y(tǒng)、變配電智能監(jiān)控技術(shù)
如有意向，可索取詳細(xì)資料，請：
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地址：上海市嘉定區(qū)馬東工業(yè)園區(qū)育綠路253號
：李默娟
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