哥斯達(dá)黎加國家體育場電力監(jiān)控系統(tǒng)

摘    要：隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展和進(jìn)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(wǎng)安全穩(wěn)定運(yùn)行就非常值得關(guān)注了，同時(shí)，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(dòng)化控制是一項(xiàng)提高配電室的安全，可靠穩(wěn)定的運(yùn)行，降低運(yùn)行維護(hù)成本，提高經(jīng)濟(jì)效益，向用戶提供高質(zhì)量電能服務(wù)的一項(xiàng)措施，智能化的電路控制可實(shí)現(xiàn)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(jiān)控軟件和ACR320ELK網(wǎng)絡(luò)電力儀表、ARTU-J16控制單元的監(jiān)控和智能管理系統(tǒng)，簡單的介紹一下組態(tài)軟件在配電室電能管理及電路智能控制方面的應(yīng)用。該系統(tǒng)設(shè)計(jì)并實(shí)現(xiàn)了一套分散式采集和集中控制管理，實(shí)現(xiàn)了微機(jī)在配電室中無人管理的功能，省去了值班人員現(xiàn)場操作斷路器的煩瑣，提高了供電質(zhì)量和管理水平，具有簡明實(shí)用、投資少等優(yōu)點(diǎn)。
關(guān)鍵詞：電力監(jiān)控軟件 電力儀表  電能管理                              

概述  
　　該項(xiàng)目共有一個(gè)配電室、一個(gè)發(fā)電機(jī)房共2個(gè)配電房和一個(gè)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(diào)用電及其它用電等。所有回路均裝有ACR320ELK網(wǎng)絡(luò)電力儀表，能測量到配電室的電壓、電流、功率等電參量，同時(shí)可以通過電操機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)各回路的遠(yuǎn)程分合閘。根據(jù)客戶要求，設(shè)計(jì)的Acrel-3000電力監(jiān)控系統(tǒng)，不僅能實(shí)現(xiàn)對各配電回路的遠(yuǎn)程監(jiān)控和集中管理，而且還實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程分合閘操作；并能根據(jù)不同比賽規(guī)格實(shí)現(xiàn)場地照明的分級智能控制。

系統(tǒng)分析
　　本監(jiān)控系統(tǒng)的監(jiān)控范圍：項(xiàng)目啟動(dòng)前甲方需提供配電系統(tǒng)一次系統(tǒng)圖、平面圖、二次系統(tǒng)圖等，以供乙方設(shè)計(jì)參考。乙方按照甲方的實(shí)際需求和智能元器件的功能，完成系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，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(bào)警；開關(guān)狀態(tài)遙信、分閘報(bào)警及斷路器遠(yuǎn)程分合閘控制（此功能要求現(xiàn)場斷路器安裝有電操機(jī)構(gòu)）；事件記錄，電能管理報(bào)表（生成日、月、年報(bào)表等相關(guān)報(bào)表）；系統(tǒng)運(yùn)行異常監(jiān)測；故障報(bào)警及操作記錄；報(bào)表查詢與打??；系統(tǒng)負(fù)荷實(shí)時(shí)、歷史曲線，用戶權(quán)限管理等主要功能，實(shí)際細(xì)化功能乙方可以根據(jù)甲方的使用習(xí)慣和需求做可行性修改。
　　整個(gè)系統(tǒng)采用網(wǎng)絡(luò)分布式結(jié)構(gòu)，監(jiān)控主機(jī)位于配電室內(nèi)，另有發(fā)電機(jī)房各儀表亦通過雙絞線連接入整個(gè)監(jiān)控系統(tǒng)，配電室配電柜內(nèi)安裝有本公司的ACR320ELK網(wǎng)絡(luò)電力儀表共計(jì)120多個(gè)回路。系統(tǒng)采用開放的通訊協(xié)議，通過現(xiàn)場總線與配電系統(tǒng)相連，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)通訊和控制功能。

系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)   
　　本系統(tǒng)采用分層分布式計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)即間隔層、通訊層和站控層如下圖所示：

　　隔層主要的設(shè)備為：多功能網(wǎng)絡(luò)電力儀表、開關(guān)量、模擬量采集模塊和智能斷路器等。這些裝置分別對應(yīng)相應(yīng)的一次設(shè)備安裝在電氣柜內(nèi)，這些裝置均采用RS485通訊接口，通過現(xiàn)場MODBUS總線組網(wǎng)通訊，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)現(xiàn)場采集。
　　中間層主要為：通訊服務(wù)器，其主要功能為把分散在現(xiàn)場采集裝置集中采集，同時(shí)遠(yuǎn)傳至站控層，完成現(xiàn)場層和站控層之間的數(shù)據(jù)交互。
　　站控層：設(shè)有高性能工業(yè)計(jì)算機(jī)、顯示器、UPS電源、打印機(jī)、報(bào)警蜂鳴器等設(shè)備。監(jiān)控系統(tǒng)安裝在計(jì)算機(jī)上，集中采集顯示現(xiàn)場設(shè)備運(yùn)行狀況，以人機(jī)交互的形式顯示給用戶，同時(shí)用戶可以通過系統(tǒng)軟件發(fā)送指令至現(xiàn)場設(shè)備，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程遙控功能。
　　以上網(wǎng)絡(luò)儀表均采用RS485接口和MODBUS-RTU通訊協(xié)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(fā)送數(shù)據(jù)但是在同一時(shí)刻只能發(fā)送或接收數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)最高傳輸速率為10Mbps。RS-485接口是采用平衡驅(qū)動(dòng)器和差分接收器的組合，抗噪聲干擾能力增強(qiáng)，總線上允許連接多達(dá)32個(gè)設(shè)備，最大傳輸距離為1.2km。

系統(tǒng)的主要功能
　　一、數(shù)據(jù)采集與處理
　　數(shù)據(jù)采集是配電監(jiān)控的基礎(chǔ)，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(guān)量。
　　數(shù)據(jù)處理主要是把按要求采集到的電參量實(shí)時(shí)準(zhǔn)確的顯示給用戶，達(dá)到配電監(jiān)控的自動(dòng)化化和智能化要求，同時(shí)把采集到的數(shù)據(jù)存入數(shù)據(jù)庫供用戶查詢。
　　二、人機(jī)交互
　　本電力監(jiān)控系統(tǒng)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(tǒng)電氣一次主接線圖，顯示配電系統(tǒng)設(shè)備狀態(tài)及相應(yīng)實(shí)時(shí)運(yùn)行參數(shù)，畫面定時(shí)輪巡切換；畫面實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)刷新；模擬量顯示等。

　　場地照明燈光控制系統(tǒng)按照設(shè)計(jì)院要求，結(jié)合照明燈光的物理特性，通過智能腳本程序?qū)崿F(xiàn)不同比賽要求的模式切換及控制，既滿足了設(shè)計(jì)要求，同時(shí)結(jié)合了燈光物理特性的智能腳本也可有效延長設(shè)備的使用壽命。

　　三、故障報(bào)警及事故追憶
　　在配電系統(tǒng)發(fā)生運(yùn)行故障時(shí)，會及時(shí)發(fā)出聲光報(bào)警提示用戶及時(shí)響應(yīng)故障回路，同時(shí)自動(dòng)記錄事件發(fā)生的時(shí)間地點(diǎn)，以被用戶查詢，追憶故障原因。
　　四、電能成本管理
　　自動(dòng)進(jìn)行日、月、年的電能統(tǒng)計(jì)，實(shí)現(xiàn)具有電能統(tǒng)計(jì)功能，同時(shí)生成日、月、年報(bào)表等。
　　五、用戶權(quán)限管理
　　可根據(jù)甲方要求添加和刪除軟件的用戶數(shù)量和設(shè)置用戶的權(quán)限。針對不同級別的用戶，設(shè)置不同的權(quán)限組，防止因人為誤操作給生產(chǎn)，生活帶來的損失，實(shí)現(xiàn)配電系統(tǒng)的安全，可靠運(yùn)行。
　　六、運(yùn)行負(fù)荷曲線
　　定時(shí)采集進(jìn)線及重要回路電流負(fù)荷參量，自動(dòng)生成運(yùn)行負(fù)荷趨勢曲線的，方便用戶及時(shí)了解設(shè)備的運(yùn)行負(fù)荷狀況、實(shí)時(shí)顯示重要回路的電流、功率數(shù)據(jù)，以及查詢歷史電流、功率數(shù)據(jù)等。

　　七、報(bào)警設(shè)置
　　電壓上限設(shè)置：可以為高壓進(jìn)線電壓，低壓相電壓、線電壓分別設(shè)置上限，當(dāng)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)超過上限，該數(shù)據(jù)有黑色變成紅色，并且在實(shí)時(shí)報(bào)警和歷史報(bào)警中都留下記錄。
　　負(fù)荷上限設(shè)置 ：可以為高壓進(jìn)線負(fù)荷、各變壓器負(fù)荷分別設(shè)置上限，當(dāng)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)超過上限，該數(shù)據(jù)有黑色變成紅色，并且在實(shí)時(shí)報(bào)警和歷史報(bào)警中都留下記錄。如圖

　　這樣就給管理帶來很多方便。
 

系統(tǒng)特點(diǎn)
　　通訊線接點(diǎn)少，畫面顯示直觀，數(shù)據(jù)刷新快，及時(shí)反應(yīng)現(xiàn)場設(shè)備的運(yùn)行狀況，同時(shí)系統(tǒng)操作簡單，方便用戶使用，各種功能可根據(jù)用戶的需求靈活變化，系統(tǒng)的設(shè)計(jì)快捷方便，修改軟件也不繁瑣。

結(jié)束語
　　本文講述了體育場綜合自動(dòng)化控制系統(tǒng)的特征、結(jié)構(gòu)及其功能。該系統(tǒng)是一個(gè)龐大系統(tǒng)工程的一部分，要實(shí)現(xiàn)體育場電力監(jiān)控的自動(dòng)化控制功能，還有許多技術(shù)問題需要攻關(guān)解決，作者相信在不太遠(yuǎn)的一段時(shí)間管理便捷化的場館自動(dòng)化控制系統(tǒng)，必將有更進(jìn)一步的發(fā)展。

參考文獻(xiàn)
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