青島新機場空管工程業(yè)務(wù)區(qū) 電力監(jiān)控和能耗監(jiān)測的設(shè)計與應(yīng)用

 劉丹
安科瑞電氣股份有限公司，上海 嘉定 201801；

摘要：介紹青島新機場空管工程業(yè)務(wù)區(qū)電力監(jiān)控和能耗監(jiān)測，采用智能電力儀表采集配電現(xiàn)場的各種電參量和開關(guān)信號。系統(tǒng)采用現(xiàn)場就地組網(wǎng)的方式，組網(wǎng)后通過現(xiàn)場總線通訊并遠(yuǎn)傳至后臺，通過電力監(jiān)控和能耗監(jiān)測實現(xiàn)變電所配電回路用電的實時監(jiān)控和電能管理。

關(guān)鍵詞：公建項目;青島新機場空管工程業(yè)務(wù)區(qū);智能電力儀表;電力監(jiān)控和能耗監(jiān)測

0  概述 

青島新機場項目，按照國際最高4F運行等級設(shè)計，可起降空客380、波音747等目前最大機型，項目建成后將成為區(qū)域性樞紐機場、面向日韓的門戶機場，也會成為集高鐵、地鐵、航空、高速公路為一體的大型機場。其中的空管工程是該機場建設(shè)的工程之一，工程總投資9.56億元人民幣，總建筑面積2.35萬平方米，總用地規(guī)模266畝。空管工程包括塔臺區(qū)、業(yè)務(wù)區(qū)、二次雷達(dá)、氣象雷達(dá)、氣象觀測場等區(qū)域組成。

機場屬于特別重要用能單位，負(fù)荷較多，高級別的設(shè)施水平和服務(wù)水平也決定了客戶對管理水平的高度要求，保證用能安全是機場方面最為關(guān)心的問題。項目面積大，分布廣，負(fù)荷密集，供電容量大，需要通過自動化系統(tǒng)對工程各類供電設(shè)備的運行狀態(tài)和用電負(fù)荷的變化情況進(jìn)行自動、集中、實時的監(jiān)控。Acrel-2000Z電力監(jiān)控系統(tǒng)針對35kV及以下用戶變電站，對微機保護裝置、智能操控裝置、電氣接點測溫產(chǎn)品、電能質(zhì)量監(jiān)測裝置、多功能儀表、直流屏、模擬屏等設(shè)備進(jìn)行監(jiān)控，幫助用戶實現(xiàn)變電、配電、用電的管理。系統(tǒng)監(jiān)控范圍包括用戶變電站、開閉所、分變電所及低壓配電室等。

針對于項目重要用能單元、用能設(shè)備進(jìn)行能源的系統(tǒng)化、精細(xì)化監(jiān)測，以發(fā)現(xiàn)能源消耗的異常，通過分析找出解決方法，對于實施的節(jié)能技改可效果跟蹤、效果對比、效果驗證，并通過不斷優(yōu)化策略，找出*用能模式。Acrel5000能耗管理系統(tǒng)采集建筑電、水、氣、冷熱量等能源消耗數(shù)據(jù)和光伏、風(fēng)力、儲能等新能源數(shù)據(jù)，對用能數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，按照區(qū)域、部門、用電設(shè)備類型進(jìn)行細(xì)分，提供同比、環(huán)比分析比較和用能數(shù)據(jù)追溯，同時可以提供尖峰平谷各時段用能數(shù)據(jù)和報表，幫助用戶梳理能源賬單明細(xì)和制定能源績效考核。

1  系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

安科瑞電力監(jiān)控和能耗管理系統(tǒng)以服務(wù)器、通訊設(shè)備、測控單元為基本工具，為機場的實時數(shù)據(jù)采集及遠(yuǎn)程管理提供了基礎(chǔ)平臺，它可以和檢測、控制設(shè)備構(gòu)成任意復(fù)雜的監(jiān)控系統(tǒng)。該系統(tǒng)主要采用分層分布式計算機網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，如系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖所示：青島新機場空管工程業(yè)務(wù)區(qū)能耗系統(tǒng)站控管理層及網(wǎng)絡(luò)通訊層。現(xiàn)場共有25臺AM5系列微機保護裝置、200臺AEM96系列三相多功能電力儀表以及152只DTSD1352系列導(dǎo)軌式電能計量表。

1.1  測控單元

中壓配電柜采用AM5系列微機保護裝置對電力系統(tǒng)進(jìn)行保護和測控。AM5 系列產(chǎn)品具有統(tǒng)一的軟硬件平臺、強大的保護邏輯圖形化可編程功能和豐富的接口資源，能夠適應(yīng) 35kV 及以下電壓等級的各種變配電測控保護要求，滿足個性化定制需求，廣泛應(yīng)用于建筑、工業(yè)、能源等領(lǐng)域。可提供 12 路交流輸入（標(biāo)準(zhǔn)硬件包括：三相保護電流、兩個零序電流、三相測量電流及 4 個電壓通道），16 路可編程遙信輸入，10 路可編程繼電器接點輸出，可滿足絕大多數(shù)場合下中低壓系統(tǒng)間隔層的保護測控要求。裝置硬件設(shè)計采用可靠性配置，軟件配以專門的保護算法，抗干擾性能強，可靠性高，保護實現(xiàn)方式靈活，能與 Acrel-2000 變電站綜合自動化系統(tǒng)配套使用，為電力系統(tǒng)的安全可靠運行提供保障。

低壓配電柜采用AEM96系列三相多功能電力儀表，該設(shè)備是針對電力系統(tǒng)、工礦企業(yè)、公用設(shè)施的電能統(tǒng)計、管理需求而設(shè)計的一款智能儀表，集成了全部電力參數(shù)測量及的電能計量，有功電能的準(zhǔn)確度達(dá)到了0.5S級，提供上24時、上31日以及上12月的各類電能數(shù)據(jù)統(tǒng)計。帶有開關(guān)量輸入和繼電器輸出可實現(xiàn)“遙信"和“遙控"功能，并具備報警輸出。該設(shè)備帶有RS485通信接口，采用MODBUS-RTU協(xié)議，可廣泛應(yīng)用于各種控制系統(tǒng)，SCADA系統(tǒng)和能源管理系統(tǒng)中。

末端配電箱采用DTSD1352系列的導(dǎo)軌式電能計量表，這款表采用35mm標(biāo)準(zhǔn)導(dǎo)軌安裝，80A以下直接接入，80A以上采用互感器二次接入。功能方面支持全電參量測量包括2-31次諧波測量，電能方面支持雙向有功、無功電能計量，并支持兩套時段表、4個時區(qū)、14個日時段、4種費率的復(fù)費率電能統(tǒng)計、支持4種最大需量及發(fā)生時間統(tǒng)計，支持上48月及上90日歷史電能，還具備開關(guān)量、測溫、液晶中文顯示、多種通訊接口及通訊規(guī)約，也具有計量器具型證書、CE認(rèn)證等。

1.2  通訊設(shè)備

Anet-2E8S1智能通訊管理機具備在局域網(wǎng)及廣域網(wǎng)的數(shù)據(jù)交換能力，上行通訊支持各種電力調(diào)度的協(xié)議及安科瑞私有通訊規(guī)約，也可以針對第三方系統(tǒng)協(xié)議進(jìn)行適配；下行通訊支持支持modbus、DL/T645、IEC103、CJ/T188等常見協(xié)議，也可以針對設(shè)備協(xié)議做定制開發(fā)。網(wǎng)關(guān)本身具備斷點續(xù)傳，可以設(shè)置保存天數(shù)、上傳周期等，支持先進(jìn)先出緩存。網(wǎng)關(guān)亦可進(jìn)行邏輯計算，可過濾抖動數(shù)據(jù)，可大大減輕上位機數(shù)據(jù)處理壓力，非常適用于機場一類采集點位較多的大型項目。

2  軟件功能

2.1  人機交互

系統(tǒng)提供簡單、易用、良好的用戶使用界面。采用全中文界面，顯示低壓配電系統(tǒng)電氣一次主接線圖，顯示配電系統(tǒng)設(shè)備狀態(tài)及相應(yīng)實時運行參數(shù)，畫面定時輪巡切換；畫面實時動態(tài)刷新；模擬量顯示；開關(guān)量顯示；連續(xù)記錄顯示等。

2.2  歷時事件

歷時事件查看界面主要為用戶查看曾經(jīng)發(fā)生過的故障記錄、信號記錄、操作記錄、越限記錄提供方便友好的人機交互，通過歷史事件查看平臺，用戶可以根據(jù)自己的要求和查詢條件方便定位您所要查看的歷史事件，為您把握整個系統(tǒng)的運行情況提供了良好的軟件支持。

2.3  數(shù)據(jù)庫建立與查詢

主要完成遙測量和遙信量定時采集，并且建立數(shù)據(jù)庫，定期生成報表，以供用戶查詢打印。

2.4  用戶權(quán)限管理

針對不同級別的用戶，設(shè)置不同的權(quán)限組，防止因人為誤操作給生產(chǎn)，生活帶來的損失，實現(xiàn)配電系統(tǒng)的安全，可靠運行。可以通過用戶管理進(jìn)行用戶登錄、用戶注銷、修改密碼、添加刪除等操作，方便用戶對賬號和權(quán)限的修改。

2.5  運行負(fù)荷曲線

負(fù)荷趨勢曲線功能主要負(fù)責(zé)定時采集進(jìn)線及重要回路電流和功率負(fù)荷參量，自動生成運行負(fù)荷趨勢曲線的，方便用戶及時了解設(shè)備的運行負(fù)荷狀況。點擊畫面相應(yīng)按鈕或菜單項可以完成相應(yīng)功能的切換；可以查看實時趨勢曲線或歷史趨勢線；對所選曲線可以進(jìn)行平移、縮放、量程變換等操作，幫助用戶進(jìn)線趨

勢分析和故障追憶，為分析整個系統(tǒng)的運行狀況提供了直觀而方便的軟件支持。

2.6  遠(yuǎn)程報表查詢

報表管理程序的主要功能是根據(jù)用戶的需要設(shè)計報表樣式，把系統(tǒng)中處理的數(shù)據(jù)經(jīng)過篩選、組合和統(tǒng)計生成用戶需要的報表數(shù)據(jù)。本程序還可以根據(jù)用戶的需要對報表文件采用定時保存、打印或者召喚保存、打印模式。同時本程序還向用戶提供了對生成的報表文件管理功能。

報表具有自由設(shè)置查詢時間實現(xiàn)日、月、年的電能統(tǒng)計，數(shù)據(jù)導(dǎo)出和報表打印等功能。

3  案例分析

u 配電實時監(jiān)測

系統(tǒng)人機界面友好，以配電一次圖的形式直觀顯示配電線路的運行狀態(tài)，實時監(jiān)測各回路電壓、電流、功率、功率因數(shù)、電能等電參數(shù)信息，動態(tài)監(jiān)視各配電回路斷路器、隔離開關(guān)、地刀等合、分狀態(tài)。

u 權(quán)限管理

通過用戶權(quán)限管理能夠防止未經(jīng)授權(quán)的操作（如遙控的操作，數(shù)據(jù)庫修改等）。可以定義不同級別用戶的登錄名、密碼及操作權(quán)限，為系統(tǒng)運行、維護、管理提供可靠的安全保障。

u 遙控操作

具備相應(yīng)權(quán)限的維護人員可以通過監(jiān)控系統(tǒng)的主界面點擊相應(yīng)的斷路器遙信點調(diào)出遙控操作界面，可以及時執(zhí)行調(diào)度系統(tǒng)或站內(nèi)相應(yīng)的操作命令。

u 運行報表&電能統(tǒng)計報表

u 歷史事件查詢

電力監(jiān)控系統(tǒng)能夠?qū)b信變位，保護動作、事故跳閘，以及電壓、電流、功率、功率因數(shù)越限等事件記錄進(jìn)行存儲和管理，方便用戶對系統(tǒng)事件和報警進(jìn)行歷史追溯，查詢統(tǒng)計、事故分析。

u 能耗主界面

反映建筑當(dāng)年用能各分類能耗和折算為標(biāo)準(zhǔn)煤的綜合能耗，并計算得到單位面積能耗；

通過表計計量電能消耗，界面下方顯示電能的當(dāng)日逐時用能曲線；單擊每個分類能耗的上部區(qū)域，可跳轉(zhuǎn)到該分類能耗的用能分析主界面；

可通過下拉框切換建筑，建筑圖片可根據(jù)項目要求替換；

u 分類能耗主界面

反映某分類能耗（例如電）當(dāng)日及昨日同期、當(dāng)月及上月同期、當(dāng)年及上年同期的用能及對比，增長百分比及增加值；

反映某分類能耗過去48小時、過去31天、過去12個月、過去3年的用能趨勢；

反映某分項能耗的當(dāng)月用能餅圖；

反映某分類能耗當(dāng)年各月用能同比分析圖；

u 分類能耗支路用能統(tǒng)計報表

可靈活選擇支路，并統(tǒng)計某段時間內(nèi)支路用能的日、月、周、季、年用能；

通過透視表功能強大，用戶可進(jìn)行多種數(shù)據(jù)統(tǒng)計，并對數(shù)據(jù)進(jìn)行組合排序；

統(tǒng)計數(shù)據(jù)可通過柱狀圖、點線圖、堆積圖、餅圖等多種圖表展示；

u 分類能耗支路分時段用能趨勢分析

可查詢?nèi)我恢纺扯螘r間內(nèi)的用能參數(shù)（例如電壓、電流、功率、功率因數(shù)等），具體可查詢的參數(shù)與安裝的儀表和系統(tǒng)配置有關(guān)，查詢時不可跨月；

數(shù)據(jù)以圖表或表格的形式顯示，圖表可通過鼠標(biāo)操作放大、縮小、移動；可對數(shù)據(jù)進(jìn)行排序（最大值、最小值）；

4  結(jié)束語

我國業(yè)飛速發(fā)展，機場供電系統(tǒng)作為機場運行的動力供應(yīng)，尤顯重要。在提出加強智能電網(wǎng)建設(shè)和局建成安全、高效、優(yōu)質(zhì)、綠色的現(xiàn)代化民用航空體系的大背景下，在機場供電網(wǎng)絡(luò)中引入智能電網(wǎng)技術(shù)，建設(shè)智能化機場供配電系統(tǒng)，不僅為機場運行提供更加可靠的能源供應(yīng)，強化電力保障，還可實現(xiàn)節(jié)能減排，對機場長遠(yuǎn)發(fā)展有著重要意義。大型機場通常供電區(qū)域大，線路長，供電設(shè)備多，負(fù)荷種類復(fù)雜，不同電壓等級混合。因此，必須建設(shè)完善的電力綜合監(jiān)控系統(tǒng)，實現(xiàn)對全場配電網(wǎng)絡(luò)的信息采集、集中管理。

通過Acrel-2000電力監(jiān)控系統(tǒng)和 Acrel-5000能耗管理系統(tǒng)的實施，幫助青島新機場空管工程改變?nèi)斯す芾淼膫鹘y(tǒng)工作方式，通過技術(shù)手段幫助用戶維護供配電系統(tǒng)的安全可靠，也為節(jié)約能耗、技術(shù)升級、績效考核提供了數(shù)據(jù)基礎(chǔ)。［2］

參考文獻(xiàn)：

[1].任致程 周中. 電力電測數(shù)字儀表原理與應(yīng)用指南[M]. 北京. 中國電力出版社. 2007. 4

[2].周中等編著. 智能電網(wǎng)用戶端電力監(jiān)控與電力監(jiān)控和能耗監(jiān)測產(chǎn)品選型及解決方案[M]. 北京. 機械工業(yè)出版社. 2011.10