安科瑞 陳聰 周潔 陳正 于洋

摘要：本文介紹基于Acrel-3000電力監(jiān)控軟件和電力監(jiān)控儀表，設(shè)計并實現(xiàn)了一套分散式采集和集中控制管理的自動化報警系統(tǒng)。系統(tǒng)實現(xiàn)遠程精細化及時性報警，避免因停電造成醫(yī)療事故，提高了供電質(zhì)量和管理水平，具有簡明實用、投資少等優(yōu)點。

關(guān)鍵詞：電力監(jiān)控軟件；四遙單元；及時性報警；應(yīng)用

0   概述
       當前，國內(nèi)很多建筑配電仍普遍采用箱式變電站配以低壓電纜分接箱實現(xiàn)分散供電，給整個系統(tǒng)的運行管理帶來了很多的不便，計算機技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)日趨成熟，配電系統(tǒng)測量、控制等功能的智能化、網(wǎng)絡(luò)化已是發(fā)展的必然趨勢，配電系統(tǒng)運行中的各種問題可以通過微機解決。

       智能化配電系統(tǒng)由開關(guān)配以具有通信功能的智能化元件經(jīng)數(shù)字通信與計算機系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)連接，實現(xiàn)對分散分布的低壓電纜分接箱內(nèi)開關(guān)設(shè)備運行的自動化管理。系統(tǒng)可實現(xiàn)數(shù)據(jù)的實時采集、數(shù)字通信與程序控制及設(shè)備維護信息管理等功能。

本文以哈醫(yī)大一院電力監(jiān)控系統(tǒng)為例子，簡單介紹以下變電站的智能化管理。

1   系統(tǒng)分析

       哈爾濱醫(yī)科大學附屬第一醫(yī)院始建于1949年，是集醫(yī)療、教學、科研為一體的大型綜合性三級甲等醫(yī)院。作為黑龍江全省較大的醫(yī)療中心，醫(yī)療?？圃O(shè)置齊全，技術(shù)力量雄厚。醫(yī)院設(shè)有門診部、住院處、急診急救中心、遠程會診中心等業(yè)務(wù)機構(gòu)，共有87個臨床科室，24個醫(yī)技科室，擁有開放床位3,524張。2009年門、急診量達164萬人次，出院人數(shù)11.8萬人次，手術(shù)量近5.8萬例次。醫(yī)院同時承擔著副省級以上領(lǐng)導(dǎo)及重要外賓的保健、診療任務(wù)。

       哈醫(yī)大一院電力監(jiān)控系統(tǒng)項目是2010年7月份開始的項目，旨在通過該系統(tǒng)實現(xiàn)哈醫(yī)大一院的故障報警檢測，實現(xiàn)遠程精細化及時性，避免因停電造成醫(yī)療事故。

       項目啟動前買方需提供配電系統(tǒng)一次系統(tǒng)圖、平面圖、二次系統(tǒng)圖等，以供賣方設(shè)計參考。賣方按照買方的實際需求和智能元器件的功能，完成系統(tǒng)的設(shè)計，主要功能為：一次主接線圖界面顯示；電參量遙測；事件記錄，系統(tǒng)運行異常監(jiān)測；故障報警及操作記錄；電能報表查詢與打??；系統(tǒng)負荷等主要功能，實際細化功能賣方可以根據(jù)買方的使用習慣和需求做可行性修改。

       整個系統(tǒng)采用網(wǎng)絡(luò)分布式結(jié)構(gòu)，監(jiān)控主機位于報告廳和外科樓的地下一層的動力中心中。該項目實現(xiàn)了哈醫(yī)大一院2個樓內(nèi)遠程精細化及時性報警。設(shè)計方案為2個樓內(nèi)的2個配電室，儀表數(shù)據(jù)通過485接口，MODBUS通訊協(xié)議經(jīng)數(shù)據(jù)采集器輸送到值班室主機。

2   系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)  

       本系統(tǒng)采用分層分布式計算機網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)即站控管理層、網(wǎng)絡(luò)通訊層和現(xiàn)場設(shè)備層。

       現(xiàn)場設(shè)備為：PZ系列多功能網(wǎng)絡(luò)電力儀表和ARTU四遙單元。這些裝置分別對應(yīng)安裝在電氣柜內(nèi)，經(jīng)RS485通訊接口，通過現(xiàn)場MODBUS總線組網(wǎng)通訊，實現(xiàn)數(shù)據(jù)現(xiàn)場采集。

       網(wǎng)絡(luò)通訊層設(shè)備為：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，同時遠傳至站控管理層，完成現(xiàn)場層和站控層之間的數(shù)據(jù)交互。

       站控管理層設(shè)備為：高性能工業(yè)計算機、顯示器、UPS電源、打印機、報警蜂鳴器等設(shè)備。監(jiān)控系統(tǒng)安裝在計算機上，集中采集顯示現(xiàn)場設(shè)備運行狀況，以人機交互的形式顯示給用戶。

       以上網(wǎng)絡(luò)儀表均采用RS485接口和MODBUS-RTU通訊協(xié)議，RS485采用屏蔽線雙絞線傳輸，接線簡單方便；通訊接口是半雙工通信，數(shù)據(jù)傳輸速率為10Mbps。RS-485接口是采用平衡驅(qū)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(shè)備，傳輸距離為1.2km。

3  Acrel-3000電力監(jiān)控組態(tài)軟件解決方案

       Acrel-3000電力監(jiān)控組態(tài)軟件是對現(xiàn)場生產(chǎn)數(shù)據(jù)進行采集與過程控制的專用軟件，特點是能以靈活多樣的“組態(tài)方式”而不是編程方式來進行系統(tǒng)集成，它提供了良好的用戶開發(fā)界面和簡捷的工程實現(xiàn)方法，只要將其預(yù)設(shè)置的各種軟件模塊進行簡單的“組態(tài)”，便可以非常容易地實現(xiàn)和完成監(jiān)控層的各項功能，比如在分布式網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用中，所有應(yīng)用（例如趨勢曲線、報警等）對遠程數(shù)據(jù)的引用方法與引用本地數(shù)據(jù)*相同，通過“組態(tài)”的方式可以縮短自動化工程師的系統(tǒng)集成的時間，提高集成效率。

       該系統(tǒng)實施后，實現(xiàn)了各類用電設(shè)備的一次系統(tǒng)圖顯示，進線回路電能報表、以及進線回路的負荷用電趨勢、所有回路的分合閘斷電報警、圖表分別見圖1、2、3、4。

圖1系統(tǒng)一次圖

系統(tǒng)一次圖：直觀地顯示低壓系統(tǒng)各回路的狀況，在斷電或分合閘時一次圖上綠色刀閘會自動變?yōu)榧t色而且會有提示框彈出并伴隨聲音報警。 

圖2 實時電參量

實時電參量：低壓各回路三相電流、電壓、功率、頻率、電能數(shù)據(jù)等查詢、打印及導(dǎo)出。

圖3報警查詢

分合閘報警信息：各重要回路分合閘遙信報警，實時報警及歷史報警查詢。

圖4 彈出式提示框

彈出式提示框：彈出式提示框可顯示回路名稱，故障報警原因。

系統(tǒng)特點

       通訊線接點少，畫面顯示直觀，數(shù)據(jù)刷新快，及時反應(yīng)現(xiàn)場設(shè)備的運行狀況，同時系統(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)計快捷方便，修改軟件也不繁瑣。

4   結(jié)束語

       在電力監(jiān)控系統(tǒng)中配置網(wǎng)絡(luò)電力儀表，具有實施簡明，投資少等顯著優(yōu)點，可以方便和實時地監(jiān)控配電系統(tǒng)的運行狀態(tài)，對現(xiàn)場的用電設(shè)備進行統(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)備的歷史運行數(shù)據(jù)和狀態(tài)進行管理分析，便于維護人員明確設(shè)備狀況，制定詳細的設(shè)備維護計劃，減少工作人員，提高效率。同時，根據(jù)建立的電能計量體系，可以了解、分析建筑總體能耗，提出降耗計劃，采取節(jié)能降耗措施，逐步提高用電效率。