(昆明供电设计院有限责任公司 云南昆明 650000)
摘要：本文介绍一种新型的电力监控和能源管理分布式智能监测系统，它基于 RS485 Modbus、RJ45 Bus 和以太网 Modbus TCP 协议，在现场的各个监测点安装电压和电流监测模块，对这些设备进行直接监测，并与上层显示和监控单元或者上位机之间相连，向上传递采集到的实时电参数及电能质量等数据。按照本文介绍的思路和 Digiware 样本所设计的医院配电室低压出线多回路电能监测和能源管理系统，选用的元件具有单一模块全方位多回路监测，测量模块设计紧凑，体积小，安装方便，节省空间，接线简单避免接线错误，即插即用 ，节省安装时间，适用于集成空间有限的新建、改造配电设备，是用户理想的用电监测和能源管理系统。
关键词：分布式智能监测系统，RS485 Modbus，RJ45 Bus，Modbus TCP， 低压出线多回路，电能监测和能源管理系统。
0 前言
电力监控系统，是一项集计算机技术、数据传输技术、控制技术、现代化设备及管理于一体的综合信息管理系统。其目的是提高供电可靠性，改善电能质量，向用户提供优质服务 ，降低运行费用，减轻运行人员的劳动强度。随着电力网络的不断发展，用电负荷的持续增长 ，各种新型负载不断涌现，用户更加关注电能质量问题，同时也对电能质量提出了更加严格的要求。用户需要更加有效的电力监控管理解决方案来应对上述变化带来的挑战，以实现配电系统持续可靠、高效低耗的运行。
现在国内各大高校、医院等都是用电的高需求场所，电力系统对于他们来说尤为重要，电力远程监控系统可以实现对场所内高低压配电回路的实时监控，有利于电能管理。另一方面，电力监控系统不仅能够准确的表示出回路的用电状况，它还具备网络通讯等功能，能够与计算机、串口服务器等设备进行组合，及时的显示配电室或各个用电点配电回路的运作状态，当配电室或某个用电点电力负荷越标时，电力监控系统能够迅速报警，发出语音提示。另外，电力监控系统还能够生成报表、曲线图等统计信息，便于有关人员分析配电室或各个用电点的用电状况，使配电室或各个用电点用电活动更加安全，从而保证各个用电点人员的生命安全，提高工作人员的工作效率。
本文介绍一种新型的电力监控和能源管理分布式智能监测系统，它基于 RS485 Modbus、 RJ45 Bus 和以太网 Modbus TCP 协议，在现场的各个监测点安装电压和电流监测模块，对这些设备进行直接监测，并与上层显示和监控单元或者上位机之间相连，向上传递采集到的实时电参数及电能质量等数据。
1 系统组成
电力监控和能源管理分布式智能监测系统主要在工业和商业低压配电系统中用于电能监控，包括计量、测量和监控电能质量，再配合能效管理软件，可对配电进行优化调节，达到节能降耗的目的。该系统主要由显示和通信模块、电压测量模块、电流测量模块及电流互感器、中继器等组成，网络结构如图 1 所示:
1.1显示和通信模块
显示和通信模块在硬件上是一台工业控制计算机，在软件上给用户提供一个操作平台，
能够在平台上对各个测量点进行设备配置，监测到各个测量点的电能信息以及接收现场数据、保存数据等功能。
1.2 电压测量模块
电压测量模块用于测量点的电压多参数测量、电压监测、谐波及电压骤升骤降分析和越限告警等，采用 RJ45 接口，可与电流测量模块连在一起进行各种电力计量以及电能质量分析。
1.3 电流测量模块及电流互感器
电流测量模块也为 1～2 模数大小的导轨式安装模块，体积超小，安装方便，可以节省大量的空间。该模块用于测量点的电流测量、监测、分析，采用 RJ12 和 RJ45 接口，可通过 RJ-12 电话线和与之匹配的各种类型的 RJ-12 接口电流互感器连接，快捷的 RJ-12 接头使得接线变得简单、可靠，并有效防止接线错误。同时电流测量模块可自动识别电流互感器的变比大小和类型，这样可以保证电流测量模块+电流互感器测量链的整体精度。
1.4 中继器
当连接到 RJ45 BUS 总线上的功耗超过 20 W 或距离超过 100 m，需设置中继器，最多设置 2 个中继器。
2 功能特点
2.1 单一模块全方位多回路监测
显示和通信单模块配置 24V DC 电源输入接口具有高分辨率 LCD 显示屏，支持 RS485 Modbus、RJ45 Bus 和以太网 Modbus TCP 协议，可以通过单一模块实现多个测量点的电流集中化。
具备电压、电流、有功功率、无功功率、有功电能、无功电能等电气参数监测功能，通过中继器最大可监测 90 个单相回路的电气参数，包括电流、有功功率、无功功率、有功电能、无功电能。
2.2共用电压监测模块或显示通信模块
当要测多条在一起的馈出回路的电参数时，只需要 1 个电压模块加上多个电流模块就可
将所有回路所有的电力参数全部测出。多单元共用显示器或通过通信模块将数据传输至后台电力监控软件，方便进行数据管控、能效管理。
2.3紧凑的模块化设计，灵活的组件安装姿态
紧凑的电压和电流测量模块为 1～2 模数（模宽 18 mm）大小的导轨式安装模块，体积超小，安装方便，可以节省大量的空间，适用于集成空间有限的新建、改造配电设备。
2.4电流测量模块单回路或多回路自由配置
单一电流测量模块可测量多个测量点的功耗，可灵活地配置（单回路或多回路自由配置 ）
要测量的负载，或监控独立的电流输入，可最大程度地优化产品数量，节省投资。
2.5多种电流互感器选择
可选择 TE 闭合式、TR 开合式或 TF 柔性电流互感器，TE 闭合式与 TR 开合式电流互
感器采用统一的接插即用 RJ12 接口，布线简单可靠，防止接线错误。同时电流互感器可自动检测传感器类型和额定电流/变比,其安装方向不受限制，具有较宽的电流范围（5～6000 A），电流互感器测量精度高。
2.6 辅助电源
单一辅助电源，采用 P20 230 VAC / 24 VDC 工作电源，RJ45 Bus 总线上所接单元的总功耗不得超过 20 W。
3 系统应用
某医院 10 kV 配电室改造项目，由两路市电电源供电，互为备用，变压器安装容量 2×1000 kVA，每台变压器需要配备低压出线柜 5 台，共 380V/630 A 出进行显示和监控，无需后台。
3.1设计方案
在 1#、2#变压器低压进线柜各安装 1 只 DIRIS Digiware D-50 显示和通信单模块、1 只20
W 辅助电源、一 只电压检测模块，在低压出线柜各个出线回路各安装 1 只 DIRIS Digiware I-35 电流检测模块测量电参数，每个电流监测模块配置 3 只 TE 闭合式电流互感器，采用 DIRIS Digiware D-50 来就地显示需要的电参量，不设后台，可满足该项目改造的要求。
3.2 主要元件配置清单
4 结束语
随着配网自动化、智能化的发展，电力用户对用电设备的能耗问题和能源管理要求越来越关注，具有重要社会地位的医院等用户的能源管理和供配电设计已经成为热门问题，高效可靠的医院等配电系统方案，是提高其电能使用效率，降低设备能耗的有效方式。
要实现用户用电的节能，首先需要对配电室每个回路用电负荷实现精确的监测，而一般配电室负载回路较多，传统的测量仪表和人员定期巡视无法满足电参数的实时监测要求，因此需要采用适用于医院负荷集中监控要求的多回路监控装置。
按照本文介绍的思路和 Digiware 样本所设计的医院配电室低压出线多回路电能监测和能源管理系统，选用的元件具有单一模块全方位多回路监测，测量模块设计紧凑，体积小，
安装方便，节省空间，接线简单避免接线错误，即插即用，节省安装时间，适用于集成空间有限的新建、改造配电设备，是用户理想的用电监测和能源管理装置。
参考文献：
[1]许晓辉，张静，张振环 基于 HMI 的配电柜监控系统的设计 《科技信息》 2011 年第 29 期；
[2]SOCOMEC DIRIS Digiware 产品选型手册；
[3]姚波数据中心多回路监控装置的设计《现代建筑电气》 2013 年增刊；
作者简介：
陶勇，1983 年 5 月，男，本科，工程师，电气工程及其自动化，配网设计。邮箱：406777588@qq.com；电话：13769114805。
论文作者:陶勇
论文发表刊物:《电力设备》2017年第13期
论文发表时间:2017/9/22
标签：模块论文; 回路论文; 测量论文; 电能论文; 电流论文; 电压论文; 电力论文; 《电力设备》2017年第13期论文;