贾晓铭
深业置地有限公司 广东深圳 518042
摘要：深圳市作为改革开放的桥头堡，经过近40年的发展，城市更新项目面临着体量巨大、业态齐全而复杂的特征，且商业综合体能源消耗较大，且随着时段和季节具有较大的波动性，特别是电力运营成本占比较大，因此引入电力监控系统成为电力系统管理和电气节能已成为不可或缺的部分。
关键词：大型商业综合体 城市更新 智能建筑
1 项目及电力监控系统概述
深圳市赛格日立城市更新项目为商业综合体，计容总建筑面积618190平方米，包括了商场及购物小镇（RA）、商业裙房以上三栋产业研发用房（LA/LB/LC/LD）、T1及T2产业研发用房、精品酒店、酒店及宴会区，因此在电力监控应用中应考虑项目功能的复杂性、各业态管理的权属性以便完成大系统的组网需求，由于酒店及宴会区为独立的运营管理公司，电力监控系统不纳入本次方案。
电力监控采取三层架构进行设计，分别为间隔层，通讯层和站控层，提供变配电系统详尽的数据采集、运行监视、事故预警、电能质量的监视和控制、实现遥测的功能。
1) 间隔层由高压微机保护、低压配电房智能仪表、无功补偿功率因数控制器、直流屏、中央制冷机房智能仪表、柴油发电机组智能仪表等设备组成，承担模拟量及开关量的采集，通讯上传的功能，是电力自动化的基础；
2) 通讯层由智能通讯管理机、网络交换机及通讯链路组成，实现通讯链路的构建，各种通讯规约的转换，实时数据的交换等功能；
3）站控层由计算机及软件组成，实现电力数据的处理，人机界面的显示及交互，电力值班运维的需求的报表、故障处理等功能。
系统架构原则：每个配电站、机房不设当地监控，站控层的设备设置在消防控制中心，各配电站内只保留通讯层和间隔层设备；
通讯架构原则：间隔层设备采用具备RS485接口设备，通讯协议为MODBUS规约，智能通讯管理机包含以太网、标准RS232、标准RS485等不同通信接口的综合数据通信处理功能，通过4芯铠装单模光纤连接到站控层的核心交换机进行数据传输及储存。主干网的光纤采用4芯铠装单模光纤，其中2芯作为备用，2芯作为数据传输通道，组网结构如下：
系统功能要求：1）数据采集及实时监控：监控系统能够通过智能设备进行通信对所有的模拟量、开关量、脉冲量进行实时和定时数据采集，所有的电量均采用交流直接采样，保证测量的高精度和同时性。定时数据可根据设定的时间间隔自动转存于硬盘，作为历史记录存档，并开放数据上行到项目能源管理系统；2）事件报警处理及运行监视：电力系统事件主要分为事故动作报警（包含保护动作等非手动操作引起的跳闸信号）、预告信号报警（包含开关量变位、模拟量越限）及系统故障运行报警（包含SCADA系统故障、计算机故障）三类，对所有发生的事件都要进行记录和管理；3）谐波分析功能：具有电能质量分析功能，能采集各种电力监控仪表送上来的谐波数据；4）统计功能及预测性维护：具有趋势预测、统计分析、测量值需求数分析和统计功能，为一次设备的检修维护提供指导和预测性帮助，所有的统计数据可以通过报表形式体现出来 ；
2 核心设备选型设计
1）服务器及软件的设计：电力监控系统，除了实现电力运行的在线监视功能外，还承担了能源管理系统的数据采集责任，数据采集的稳定性及准确性，直接影响到后期售电预测分析的准确性，因此在本项目中，SCADA数据服务器配置了两台机架式服务器，同时两台服务器组成冗余结构，具备数据同步功能，任何一台服务器出现故障，都能自动切换，能够保证系统的正常运行及数据的完整。SCADA软件支持30万点容量的系统，能够满足本项目的需求，同时系统软件采用的是模块化设计，如分为前置FEET应用（I/O SERVER）、数据处理应用（SCADA）、HMI(人机界面)、报警处理、报表处理等模块。
本系统接入的综合继电保护装置数量约90台，电力仪表约2500台，系统的模拟量大约在3万点左右，按照默认的5分钟存储周期计算，1个模拟量存储大约15个字节，一年的存盘空间约15*30000*12*24*365=44GB，事件报警存储按照模拟量的30%估算，约占44*30%=13.2G，总的存盘容量为57.2G，如果按照1分钟的存储周期计算，总容量需要286G，目前配置的2*2T的硬盘空间，考虑冗余，可用空间为2T，历史数据能够满足存储5年以上。
2）通讯管理机的设计：采用嵌入式结构，无硬盘、无风扇，具有4口RS232/422/485的三合一串口，12个带光隔离的RS485口，2个10/100/1000M BaseT(X)端口，2个10/100M BaseT(X)端口，通过了EMC4级测试。该装置作为综合自动化系统的核心组成部分，是具有综合通信功能的网络规约转换装置，主要应用于电力自动化、及其他工业自动化系统，可以为不同的后台SCADA系统、电力保护装置、各种智能设备、不同的管理系统等提供包含以太网、标准RS232、标准RS485等不同通信接口的综合数据通信处理功能。在每个配电站内设置通讯管理机用来分散接入保护、仪表、电度表、直流屏等串口设备，统一采用IEC104或IEC61850协议将数据传输给后台服务器中。
3）网络交换机的设计：根据网络拓扑的设计，交换机为主干网核心交换机，在控制中心设立一台核心交换机采用带路由功能的工业级三层交换机，具备24个电口，完成视频数据与实时数据的隔离传输功能。
4）智能仪表的设计：主变和电源切换回路，应测量所有三相全电量，31次谐波分析，可进行波形采样和12周波的波形捕捉，定时记录，分时计费，越限跳闸，并监测断路器的工作及故障状态；电容器、母联、部分主要负荷低压三相馈线回路，应测量所有三相电量，并监测断路器的工作及故障状态，实现谐波分析功能；一般回路应单相数字式多功能电流表，测量单相电流量；具备RS485接口设备，通讯协议为MODBUS规约。
3系统扩展展望：
1)集成能源管理分析模块：电力监控软件作为SCADA平台用于实现数据采集及组态功能，同时在该平台上，可以配置用于能耗分析的能源管理软件模块，实现能耗统计分析，为用户提供节能所需的基础数据和对比、对标分析。
2)集成到BMS管理系统：电力监控具有良好的通讯接口及开放协议，将电力监控系统集成到项目的BMS管理系统中， 提高了管理效率与安全性， 减少了故障损失， 降低了管理运营成本， 大大提高了智能建筑管理的智能化水平。
3）集成视频监控技术：可通过现有远程视频监控的技术，再高低压配电房就地安装高清摄像头，实现对设备的远程实时视频监视，在取得站控层系统的告警信号，弹出告警框的同时，站控层后台监控软件也会弹出与告警关联的设备的实时视频监视图像，并且提供轮巡功能，使指定摄像头在多个预置设备位之间进行轮巡，以便减少管理成本。
4 结语
随着大型建筑的不断增加、人力成本的上涨，对建筑节能要求也越来越高，建筑向着智能建筑发展，因此电力监控系统的趋势应该具有 Web 功能技术方案将大大代替传统的方案， 给人一种全新的概念， 实现电力监控自动化和楼宇自控系统的一体化管理。
参考文献：
[1] 陈凯.供配电设计对电力监控系统的应用分析[J].机械管理开发， 2014，(2):65-66，79.
[2] 李超.浅析电力监控系统在企业供配电设计中的作用[J].科技风， 2016，(7):185.
[3] 魏彦朋，乔杨，孙成.电力监控系统在供配电设计中的应用研究
[J].科技创新与应用，2015，(11) 160.
论文作者:贾晓铭
论文发表刊物:《防护工程》2018年第21期
论文发表时间:2018/12/11
标签：电力论文; 功能论文; 监控系统论文; 通讯论文; 设备论文; 系统论文; 数据论文; 《防护工程》2018年第21期论文;