哥斯达黎加国家体育场电力监控系统

关键词：电力监控软件 电力仪表  电能管理                              

概述   
该项目共有一个配电室、一个发电机房共2个配电房和一个场地照明灯光控制室，提供国家体育场的办公、照明、场馆照明、空调用电及其它用电等。所有回路均装有ACR320ELK网络电力仪表，能测量到配电室的电压、电流、功率等电参量，同时可以通过电操机构实现各回路的远程分合闸。根据客户要求，设计的Acrel-3000电力监控系统，不仅能实现对各配电回路的远程监控和集中管理，而且还实现远程分合闸操作；并能根据不同比赛规格实现场地照明的分级智能控制。

系统分析
　　本监控系统的监控范围：项目启动前甲方需提供配电系统一次系统图、平面图、二次系统图等，以供乙方设计参考。乙方按照甲方的实际需求和智能元器件的功能，完成系统的设计，主要功能为：一次主接线图界面显示；电参量遥测及电参量越限报警；开关状态遥信、分闸报警及断路器远程分合闸控制（此功能要求现场断路器安装有电操机构）；事件记录，电能管理报表（生成日、月、年报表等相关报表）；系统运行异常监测；故障报警及操作记录；报表查询与打印；系统负荷实时、历史曲线，用户权限管理等主要功能，实际细化功能乙方可以根据甲方的使用习惯和需求做可行性修改。
整个系统采用网络分布式结构，监控主机位于配电室内，另有发电机房各仪表亦通过双绞线连接入整个监控系统，配电室配电柜内安装有本公司的ACR320ELK网络电力仪表共计120多个回路。系统采用开放的通讯协议，通过现场总线与配电系统相连，实现数据通讯和控制功能。

系统的结构    
　　本系统采用分层分布式计算机网络结构即间隔层、通讯层和站控层如下图所示：

隔层主要的设备为：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。
中间层主要为：通讯服务器，其主要功能为把分散在现场采集装置集中采集，同时远传至站控层，完成现场层和站控层之间的数据交互。
站控层：设有高性能工业计算机、显示器、UPS电源、打印机、报警蜂鸣器等设备。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，同时用户可以通过系统软件发送指令至现场设备，实现远程遥控功能。
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*高传输速率为10Mbps。RS-485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，*大传输距离为1.2km。

系统的主要功能
　　一、数据采集与处理
数据采集是配电监控的基础，需要完成采集的信号包括：三相电压U、三相电流I、频率Hz、有功功率P、无功功率Q、电度EPI及开关量。
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。
二、人机交互
本电力监控系统提供简单、易用、良好的用户使用界面。采用全英文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；模拟量显示等。

场地照明灯光控制系统按照设计院要求，结合照明灯光的物理特性，通过智能脚本程序实现不同比赛要求的模式切换及控制，既满足了设计要求，同时结合了灯光物理特性的智能脚本也可有效延长设备的使用寿命。

　　三、故障报警及事故追忆
在配电系统发生运行故障时，会及时发出声光报警提示用户及时响应故障回路，同时自动记录事件发生的时间地点，以被用户查询，追忆故障原因。
四、电能成本管理
自动进行日、月、年的电能统计，实现具有电能统计功能，同时生成日、月、年报表等。
五、用户权限管理
可根据甲方要求添加和删除软件的用户数量和设置用户的权限。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。
六、运行负荷曲线
定时采集进线及重要回路电流负荷参量，自动生成运行负荷趋势曲线的，方便用户及时了解设备的运行负荷状况、实时显示重要回路的电流、功率数据，以及查询历史电流、功率数据等。

　　七、报警设置
电压上限设置：可以为高压进线电压，低压相电压、线电压分别设置上限，当实时数据超过上限，该数据有黑色变成红色，并且在实时报警和历史报警中都留下记录。
负荷上限设置 ：可以为高压进线负荷、各变压器负荷分别设置上限，当实时数据超过上限，该数据有黑色变成红色，并且在实时报警和历史报警中都留下记录。如图

　　这样就给管理带来很多方便。
 

系统特点
　　通讯线接点少，画面显示直观，数据刷新快，及时反应现场设备的运行状况，同时系统操作简单，方便用户使用，各种功能可根据用户的需求灵活变化，系统的设计快捷方便，修改软件也不繁琐。

结束语
　　本文讲述了体育场综合自动化控制系统的特征、结构及其功能。该系统是一个庞大系统工程的一部分，要实现体育场电力监控的自动化控制功能，还有许多技术问题需要攻关解决，作者相信在不太远的一段时间管理便捷化的场馆自动化控制系统，必将有更进一步的发展。

参考文献
[1] 任致程、周中编著  电力电测数字仪表原理与应用指南 中国电力出版社 2007.4
[2] 朱立泉 变配电系统的智能管理系统分析  智能建筑电气技术  2007年第1卷第4期
[3] 王振生 解析《变配电所计算机监控系统》智能建筑电气技术  2006年第5卷第3期

作者简介：

余静，女，本科，武汉安科瑞电气有限公司工程师，主要研究方向为智能电力监控与电能管理系统