安科瑞環(huán)智國際大廈電力監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計(jì)(20210116213444)

1、環(huán)智國際大廈電力監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計(jì)徐霜上海安科瑞電氣股份有限公司上海嘉定201801摘要：本文介紹了環(huán)智國際大廈電力監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計(jì)過程。通過安科瑞Acrel-2000電力 監(jiān)控組態(tài)軟件、ACR220ELF網(wǎng)絡(luò)電力儀表、M5-F微機(jī)保護(hù)裝置、GZDW直流電源柜進(jìn) 行系統(tǒng)組網(wǎng)，完成了對上海天目西路147地塊環(huán)智國際大廈中低壓配電系統(tǒng)中安裝的電力 儀表的自動監(jiān)控,提高了大廈配電系統(tǒng)運(yùn)行的可靠性。關(guān)鍵詞：Acrel-2000 ;電力監(jiān)控系統(tǒng);壞智大廈；智能儀表；ACR220ELH ;應(yīng)用1項(xiàng)目背景環(huán)智國際大廈位于上海市閘北區(qū)天目西路與恒豐路交界處，是上海著爼的不夜城 商業(yè)中心，可以方便快捷地通過上?；疖囌?/p>

2、的鐵路、高鐵和三條地鐵線抵達(dá)上海各區(qū) 乃至全國，還有上海到北京、天津、香港等地的直通快車。集高檔辦公、購物、時(shí)尚、 餐飲為一體的環(huán)智國際大廈，是體驗(yàn)上海高品質(zhì)多元都市生活的新地標(biāo)。大廈擁有 5600多平方米的購物中心及32000多平方米的辦公區(qū)域，由29層高樓建 筑和3層裙房組成。大廈樓層凈髙2.7米，水平垂直線槽橋架設(shè)計(jì)方便纜線網(wǎng)絡(luò)自由 鋪設(shè)，智能化采曖、通風(fēng)空調(diào)系統(tǒng)，有線電視、語音及數(shù)據(jù)干線連接保證入駐企業(yè)安 全、舒適地工作。在商務(wù)辦公之余更可眺望不夜城的繁華。對于這樣一個(gè)地標(biāo)性的五星級綜合性大廈，保證配電系統(tǒng)的安全可靠運(yùn)行極為重 要，為了對大廈內(nèi)的中低壓配電系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)自動監(jiān)控與管理，提髙物

3、業(yè)管理的水平，使 用電力監(jiān)控系統(tǒng)對配電網(wǎng)絡(luò)中的智能設(shè)備進(jìn)行集中監(jiān)控就成了一種必然選擇。2用戶需求環(huán)智國際大廈配電系統(tǒng)主要包括：一個(gè)10KV髙壓配電室、2個(gè)0.4KV低壓配電 室和132個(gè)樓層配電箱。電力監(jiān)控系統(tǒng)需要通過T1-T4變壓器溫度控制箱的RS485接口采集變壓器繞組超 溫報(bào)警信號、鐵芯超溫報(bào)警信號以及傳感器故障信號，并要具有聲音報(bào)警功能。需要 采集直流柜的電池充放電狀態(tài)、電池組電壓、電池組電流、電池房溫度等信號，并通 過直流屏信息表在界而上顯示出來。能夠與10KVM5-F微機(jī)保護(hù)裝置進(jìn)行通信，主要采集微機(jī)保護(hù)裝置傳來的電壓、 電流、功率、頻率、功率因數(shù)、斷路器狀態(tài)、手車位宜等電力參數(shù)。

4、對于低壓開關(guān)柜 和樓層配電柜內(nèi)安裝的電力測量儀表，主要采集電壓、電流、功率、電能等電力參數(shù)。 對本工程中所有電力系統(tǒng)的運(yùn)行參數(shù)進(jìn)行自動采集與分析，并能夠左時(shí)保存到數(shù)搦庫 中，保存時(shí)間間隔要求電壓、電流、功率為1分鐘一次電能值為5分鐘一次。需要采用簡體中文Windows NT4.0/Window2000或者WindowsXP操作系統(tǒng)軟件， 并應(yīng)提供配套的圖形化操作軟件、報(bào)警管理軟件、參數(shù)設(shè)置軟件、歷史數(shù)據(jù)記錄與管 理及報(bào)表生成軟件、通訊服務(wù)軟件和繪圖軟件以及數(shù)據(jù)庫編程軟件等。管理人員能夠 通過大廈地下一層監(jiān)控值班室內(nèi)的PC機(jī)對系統(tǒng)進(jìn)行監(jiān)控管理。對電力監(jiān)控軟件的要求如下：能在一個(gè)畫而上進(jìn)行所有的操

5、作設(shè)泄作業(yè)及對系統(tǒng) 進(jìn)行監(jiān)控：可由鼠標(biāo)的拖拽方式，簡便的設(shè)定時(shí)間，也可在控制板上進(jìn)行簡便的設(shè)苣： 采用易操作的拖放方式，易于編借各控制點(diǎn)的平面圖：鼠標(biāo)所指區(qū)域即顯示相關(guān)斷路 器和群組的編號，以及顯示該區(qū)的工作狀態(tài)(開關(guān))；提供方便的動態(tài)畫面功能，使 控制區(qū)域更加生動直觀：可監(jiān)測所有有關(guān)控制區(qū)的各項(xiàng)工作狀態(tài)信息；可發(fā)出工作異 常報(bào)警，并顯示異常區(qū)域、異常工作點(diǎn)的具體地址：提供運(yùn)行時(shí)間分析及歷史記錄分 析功能：可收集一左的日志數(shù)據(jù)顯示于畫面或打印；提供對于各進(jìn)線及饋線回路的電 能量的查詢和導(dǎo)岀功能；可按照國際標(biāo)準(zhǔn)協(xié)議轉(zhuǎn)發(fā)主要回路的電力參數(shù)給樓宇設(shè)備自 控(BA)系統(tǒng)。對于環(huán)智國際大廈電力監(jiān)控系統(tǒng)的

6、硬件配宜要求主要如下：主機(jī)處理器Intel Core2 Quad Qx685O,內(nèi)存 4096 DDR2,硬盤 250GB： 19 TFT LCD 顯示屏；配備 A3 激光 打印機(jī)。3設(shè)計(jì)方案3. 1主要設(shè)汁參考標(biāo)準(zhǔn)DUT 814-2002配電自動化系統(tǒng)功能規(guī)范ISO/IEC11801國際綜合布線標(biāo)準(zhǔn)GBJ232-2005電測量儀表裝宜設(shè)計(jì)技術(shù)規(guī)程DL5OO2-2OO3地區(qū)電網(wǎng)電力調(diào)度自動化設(shè)計(jì)技術(shù)規(guī)范IEC60870-5-101遠(yuǎn)動設(shè)備及系統(tǒng)傳輸規(guī)約IEC60870-5-104遠(yuǎn)動網(wǎng)絡(luò)傳輸規(guī)約IEC60870-6-TASE2遠(yuǎn)動設(shè)備及系統(tǒng)訃算機(jī)數(shù)據(jù)通信規(guī)約GB50171-2004電氣裝宜安裝

7、工程盤、柜及二次回路結(jié)線施工及驗(yàn)收規(guī)范DUT721-2006配電網(wǎng)自動化系統(tǒng)遠(yuǎn)方終端GB/50198-2003監(jiān)控系統(tǒng)工程技術(shù)規(guī)范GB50254-59-2002電氣裝置安裝工程施工及驗(yàn)收規(guī)范GB/J63-2007電力裝置的電測量儀表裝置設(shè)計(jì)規(guī)范ISARP55.1數(shù)字處理訃算機(jī)硬件測試1 / 1 DUT630交流采樣遠(yuǎn)動終端通用技術(shù)條件3.2各回路通訊端口分配與監(jiān)控回路確定根據(jù)環(huán)智國際大廈髙低壓配電系統(tǒng)一次圖確定需要進(jìn)行監(jiān)控的回路，并根拯現(xiàn)場 配電柜安裝的實(shí)際位置合理確左通訊線纜的泄向及通訊端口的分配，如下表所示（部 分）：序 號樓 層端口 號端口號柜體編號回路編號回路名稱128FCOM1COM

8、1-128PM228PM2電表配電柜228PM2-1辦公樓328PM2-2428PM2-3528PM2-4628PME128PN1E1照明配電柜雙電源728PK128PK1變頻控制柜828PM128PM1照明配電柜929FCOM1-229PM229PM2電表配電柜1029PM2-1辦公樓1129PM2-21229PH2-31329PH2-41429PME129PME1照明配電柜雙電源1529PK129PK1變頻控制柜1629PM129PM1照明配電柜1730FCOM1-330PM130PH2照明箱1830PME130PME1照明配電箱1930PKE1-130PKE1-1穩(wěn)丿土泵控制箱2030P

9、LE3/A30PLE3/A2130PK130PM2-4空調(diào)控制箱2230PKE1/A30PN1E1風(fēng)機(jī)控制箱23電梯房2425FCOM2COM2-125PM225PM2電表配電柜2525PM2-1辦公樓2625PM2-22725PM2-32825PM2-42925PM2-53025PME125PME1照明配電柜雙電源3125PK125PK1變頻控制柜3225PM125PM1照明配電柜33電梯房3426FCOM2-226PM226PM2電表配電柜3526PM2-1辦公樓3626PM2-23726PM2-33826PM2-43926PME126PME1照明配電柜雙電源4026PK126PK1變頻控

10、制柜4126PM126PM1照明配電柜4227FCOM2-327PM227PM2電表配電柜4327PM2-1辦公樓4427PM2-24527PM2-34627PM2-44727PME127PME1照明配電柜雙電源4827PK127PK1變頻控制柜4927PM127PM1照明配電柜5023FCOM3COM3-123PM223PM2電表配電柜5123PM2-1辦公樓5223PM2-25323PM2-35423PM2-45523PM2-55623PME123PN1E1照明配電柜雙電源5723PK123PK1變頻控制柜5823PK223PK2變頻控制柜5923PM123PM1照明配電柜6024FCOM

11、3-224PM224PM2電表配電柜6124PM2-1辦公樓6224PM2-26324PM2-36424PM2-46524PM2-56624PME124PN1E1照明配電柜雙電源6724PK124PK1變頻控制柜6824PK224PK2變頻控制柜6924PM124PM1照明配電柜7021FCOM4COM4-121PM221PM2電表配電柜7121PM2-1辦公樓7221PM2-27321PM2-37421PM2-47521PM2-57621PM2-67721PME121PN1E1照明配電柜雙電源7821PK121PK1變頻控制柜7921PK221PK2變頻控制柜8021PM121PM1照明配電

12、柜8122FCOM4-222PM222PH2電表配電柜8222PH2-1辦公樓8322PH2-28422PH2-38522PM2-48622PM2-58722PME122PME1照明配電柜雙電源8822PK122PK1變頻控制柜8922PK222PK2變頻控制柜9022PM122PM1照明配電柜3.3通訊線纜綜合布線過程環(huán)智國際大廈布線平而圖施工前的檢查：1. 在工程開始之前，必須對設(shè)備間的建筑和環(huán)境條件進(jìn)行檢查，具備下列條件方可 開工：(1) 設(shè)備間的土建工程已全部竣工，室內(nèi)墻壁已充分干燥。設(shè)備間門的高度和寬度 應(yīng)不妨礙設(shè)備的搬運(yùn)，房門鎖和鑰匙齊全：(2) 設(shè)備間地而應(yīng)平整光潔，預(yù)留暗管、地

13、槽和孔洞的數(shù)量、位置、尺寸均應(yīng)符合 工藝設(shè)訃要求：1/1（3）電源已經(jīng)接入設(shè)備間，應(yīng)滿足施工需要：（4）設(shè)備間的通風(fēng)管道應(yīng)淸掃干凈，空氣調(diào)節(jié)設(shè)備應(yīng)安裝完畢，性能良好；（5）在鋪設(shè)活動地板的設(shè)備間內(nèi)，應(yīng)對活動地板進(jìn)行專門檢查，地板板塊鋪設(shè)嚴(yán)密 堅(jiān)固，符合安裝要求，每平米水平誤差應(yīng)不大于2mm,地板應(yīng)接地良好，接地電阻 和防靜電措施應(yīng)符合要求。屏蔽雙絞線傳輸通道施工：1.金屬管的敷設(shè)（1）金屬管的要求金屬管應(yīng)符合設(shè)計(jì)文件的規(guī)左，表而不應(yīng)有穿孔、裂縫和明顯的凹凸不平，內(nèi)壁 應(yīng)光滑，不允許有銹蝕。在易受機(jī)械損傷的地方和在受力較大處直埋時(shí)，應(yīng)采用足夠 強(qiáng)度的管材。（2）金屬管的切割套絲在配管時(shí)，根據(jù)實(shí)際

14、需要長度，對管子進(jìn)行切割。管子的切割可使用鋼鋸、管子 切割刀或電動切管機(jī)，嚴(yán)禁用氣割。管子和管子連接，管子和接線盒、配線箱的連接， 都需要在管子端部進(jìn)行套絲。套絲時(shí)，先將管子在管鉗上固左壓緊，然后在套絲，套 完后應(yīng)立即淸掃管口，將管口端而和內(nèi)壁的毛刺鋰光，使管口保持光滑。（3）金屬管的敷設(shè)金屬管的暗設(shè)應(yīng)符合下列要求：預(yù)埋在墻體中間的金屬管內(nèi)徑不宜超過50mm, 樓板中的管徑宜為15-25mm,直線布管30mm處設(shè)置暗線盒。金屬管連接時(shí)，管孔應(yīng) 對準(zhǔn)，接縫應(yīng)嚴(yán)密，不得有水泥、沙漿滲入。管孔對準(zhǔn)、無錯(cuò)位，以免影響管、線、 槽的有效管理，保證敷設(shè)線纜時(shí)穿設(shè)順利。雙絞線線纜布線：1.線纜布放的一般要求

15、（1）線纜布放前應(yīng)核對規(guī)格及位宜是否與設(shè)計(jì)規(guī)左相符合：（2）布放的線纜應(yīng)平直，不得產(chǎn)生扭絞、打圈等現(xiàn)象，不應(yīng)受到外力擠壓和損傷；（3）在布放前，線纜兩端應(yīng)貼有標(biāo)簽，標(biāo)明起始和終端位置以及信息點(diǎn)的標(biāo)號，標(biāo) 簽書寫應(yīng)淸晰、端正和正確：（4）信號電纜、電源線、雙絞線纜、光纜及建筑物內(nèi)其它弱電線纜應(yīng)分離布放。（5）布放線纜應(yīng)有冗余。在二級交接間、設(shè)備間雙絞電纜預(yù)留長度一般為3-6m,工作區(qū)為0.3-0.6m。特殊要求的應(yīng)按設(shè)汁要求預(yù)留。2. 線纜牽引用一條拉線將線纜牽引穿入墻壁管道、吊頂和地板管道稱為線纜牽引。在施工中， 應(yīng)使拉線和線纜的連接點(diǎn)盡量平滑，所以要采用電工膠帶在連接點(diǎn)外面緊緊的纏繞， 以保

16、證平滑和牢靠。3. 雙絞線連接和通訊服務(wù)器的端接雙絞線端接的一般要求：線纜在端接前，必需檢察標(biāo)簽顏色和數(shù)字的含義，并按 順序端接：線纜中間不得產(chǎn)生接頭現(xiàn)象：線纜端接處必需卡接牢靠，接觸良好；線纜 端接處應(yīng)符合設(shè)計(jì)和廠家安裝手冊要求：雙絞電纜與儀表和通訊服務(wù)器連接時(shí)，應(yīng)按 照紅色線接485+黑色線接485-的原則，不得顛倒和錯(cuò)接。3.4高壓10KV配電部分設(shè)計(jì)MT酈）EAh0as0H-$ -J.1 o 8 0E f T-wn-h1 1 1?I| |4| $| 6 |V I8910酬 37-12KWJH2W-l?K、曲？|KMUKiW23 23Q5梆&妙2軸|3 auDAIMDC-1WIC71SC

17、C-1IW 1M-nwUK4W魏/次100/541D5A皿 IM/5A2如C11UMK1 1Ii * m i 少1iRR2-10 0S砒 2-io aw| RNJ-IO D.U 1FS2-10F30HMemLIZ?.Umitt ft1aiHMr/v-nxr-Mf. 沖曲-述5rjMOW 彩6 MMK01MM10KV配電一次圖10KV配電間主要包括2路10KV進(jìn)線柜、2個(gè)量電柜、2個(gè)避雷器柜、4個(gè)10/0. 4KV變 壓器饋線柜。10KV配電間總共使用了 8臺M5-F微機(jī)保護(hù)裝宜。M5為通用型保護(hù)測控裝巻，采用大容量、資源冗余設(shè)計(jì)，適用于110KV及以下電壓等 級電網(wǎng)的保護(hù)、控制、測量和監(jiān)視，可

18、配置為線路、電容器組、電動機(jī)保護(hù)，變壓器保護(hù)， 備用電源自投等功能的數(shù)字微機(jī)繼電保護(hù)控制裝置。它們可用于不同的主接線方式，如單母 線、雙母線及多母線接線。保護(hù)功能也支持不同類型的電網(wǎng)，如中性點(diǎn)不接地系統(tǒng)、經(jīng)消弧 線圈接地系統(tǒng)和小電阻接地系統(tǒng)。M5還能應(yīng)用于中型的三相異步電動機(jī)保護(hù)，以及用于無功補(bǔ)償?shù)牟⒙?lián)電容器組的保護(hù)和控制。除了具有保護(hù)，測量，控制和狀態(tài)監(jiān)視功能之外，M5還提供支持IEC-61131-3圖形可 編程標(biāo)準(zhǔn)的PLC邏借可編程功能。另外，M5可存儲4組保護(hù)左值，組別切換功能使其快速 方便地適應(yīng)多種運(yùn)行方式。H5支持RS485總線、PR0FIBUS總線、光纖、以太網(wǎng)通信網(wǎng)絡(luò)形 態(tài)，以滿

19、足不同用戶、不同工業(yè)現(xiàn)場、不同網(wǎng)絡(luò)環(huán)境、不同規(guī)模的系統(tǒng)對通信和網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的 要求。支持雙網(wǎng)模式，并行或以熱備用方式工作。從而進(jìn)一步提髙了通信的可靠性?？梢允?用IEC60870-5-103規(guī)約和Modbus RTU規(guī)約實(shí)現(xiàn)與上層設(shè)備的通信。3.5 0. 4KV低壓配電部分設(shè)計(jì)（部分）oRCK5TELOSETll| oip0；Z5waasHrtHMjnuanU1UV0. 4KV T1變壓器配電間一次圖i ri 卜丨小ll小I-1teiI $0I0 US0 AY rf 3田go=77=Z5T jLI1/10. 4KV總進(jìn)線部分選用ACR330ELH網(wǎng)絡(luò)電力儀表。該儀表主要 能夠完成如下電參量的采集：

20、三相電流、三相電壓、有功功率、無 功功率、視在功率、功率因數(shù)、頻率：四象限電能、復(fù)費(fèi)率電能： THDu, THDi、2-31次各次諧波分量：電壓波峰系數(shù)、電話波形因子、 電流K系數(shù)、電壓與電流不平衡度：電網(wǎng)電壓電流正、負(fù)、零序分 M （含負(fù)序電流）。該儀表還具有4DI+3D0,可以接入斷路器分合閘信號：儀表的通訊接口為RS485,支持Modbus協(xié)議或DL/T645規(guī)約。對于0. 4KV的饋線回路選用了 ACR220ELF網(wǎng)絡(luò)電力儀表。該儀表主要具備如下功能: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)、最大需量 統(tǒng)計(jì);4DI+2D0； RS485通訊

21、接口、支持Modbus通訊協(xié)議。3. 6系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)對于環(huán)智大廈電力監(jiān)控系統(tǒng)由于樓層配電箱中電力儀表安裝比較分散，表與表之間的 距離通常在幾十米到一百米之間。因此該項(xiàng)目設(shè)訃在現(xiàn)場設(shè)備層，各柜體及樓層配電箱中安 裝的電力儀表之間的通訊連線采用485總線結(jié)構(gòu)。RS-485采用平衡發(fā)送和差分接收，因此具有抑制共模干擾的能力。加上總線收發(fā)器具 有髙靈敏度，能檢測低至200mV的電壓，故傳輸信號能在千米以外得到恢復(fù)。RS-485采用 半雙工工作方式，任何時(shí)候只能有一點(diǎn)處于發(fā)送狀態(tài)，因此，發(fā)送電路須由使能信號加以控 制。RS-485用于多點(diǎn)互連時(shí)菲常方便，可以省掉許多信號線。應(yīng)用RS-485可以聯(lián)網(wǎng)構(gòu)成分

22、 布式系統(tǒng)，其允許最多并聯(lián)32臺驅(qū)動器和32臺接收器。3. 7與樓宇設(shè)備自控系統(tǒng)之間數(shù)據(jù)交互設(shè)計(jì)BA系統(tǒng)和本電力監(jiān)控系統(tǒng)之間數(shù)拯交互協(xié)議采用Modbus TCP協(xié)議，該協(xié)議的數(shù)據(jù)傳輸 是通過以太網(wǎng)，因此BA系統(tǒng)和電力監(jiān)控系統(tǒng)之間只需要通過一根網(wǎng)線連接即可。環(huán)智國際大廈電力監(jiān)控系統(tǒng)基于Acrel-2000電力監(jiān)控組態(tài)軟件平臺進(jìn)行開發(fā)設(shè)計(jì)。Acrel-2000電力監(jiān)控組態(tài)軟件具有數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)組件，可以方便的將電力監(jiān)控系統(tǒng)中實(shí)時(shí)數(shù)據(jù) 庫中的數(shù)據(jù)以Modbus TCP協(xié)議進(jìn)行發(fā)送，樓宇設(shè)備自控系統(tǒng)可以通過該數(shù)據(jù)接口接收電力 監(jiān)控系統(tǒng)發(fā)送來的數(shù)據(jù)。在電力監(jiān)控系統(tǒng)的轉(zhuǎn)發(fā)設(shè)備配宜界面，通訊方式要選擇TCP/IP

23、網(wǎng) 絡(luò)服務(wù)器模式，設(shè)置好本地IP地址和發(fā)送數(shù)據(jù)使用的端口號。數(shù)據(jù)交換通訊協(xié)議格式數(shù)據(jù)交互點(diǎn)表，數(shù)拯類型和通道編號如下表所示:變 壓 器電表 編號功能說明變量 類型通道名稱寄存器劃稱數(shù)據(jù)類型寄存 器地 址T11P1T1總開關(guān)SINGLE讀寫4DUB00024區(qū)輸岀寄 存器32位 無符號 二進(jìn)制2T11P41-3F商業(yè)租 戶照明小動 力SINGLE讀寫4DUB00044區(qū)輸岀寄 存器32位 無符號進(jìn)制4T11P5應(yīng)急負(fù)荷 （常）SINGLE讀寫4DUB00064區(qū)輸岀寄 存器32位無符號.進(jìn)制6T11P6-1廚房冷庫預(yù) 留（備）SINGLE讀寫4DUB00084區(qū)輸出寄 存器32位 無符號 二進(jìn)制8T11P6-210KV配電所 用電（常）SINGLE讀寫4DUB00104區(qū)輸岀寄 存器32位 無符號 二進(jìn)制10T11P6-31#變電所用 電（常）SINGLE讀寫4DUB00124區(qū)輸岀寄 存器32位 無符號 二進(jìn)制12T11P6-44#變電所用 電（常）SINGLE讀寫4DUB00144區(qū)輸岀寄 存器32位 無符號進(jìn)制14T11P7T1和T2母聯(lián) 柜SINGLE讀寫4DUB00164區(qū)輸岀寄 存器32位 無符號 二進(jìn)制16T22P1T2總開關(guān)SINGLE讀寫4DUB00184區(qū)輸出寄 存器32