广州亚运会网球中心电力监控系统方案

【摘要】：随着电力工业的快速发展、计算机网络技术的成熟、智能电力仪表的应用，电力系统监控已进入智能化、网络化、数字化的时代。本文介绍基于网络电力仪表（ACR系列）的Acrel-2000电力监控软件在广州亚运会网球中心的应用。介绍了电力监控系统在大型国际赛事中的应用。

【关键词】：网球中心；网络电力仪表；电力监控；

0 引言

        配电自动化，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。

        本文以广州亚运会网球中心电力监控系统为例，简单介绍变电站的配电自动化监测系统。

        广州亚运会网球中心位于广东奥林匹克体育中心西北面，总建筑面积3350平方米，由一个可容纳10000名观众的比赛主场、一个可容纳2000名观众的比赛副场和14块室外标准网球场及相关附属用房组成。

        网球中心整个配电系统分为高低压两个部分，分别位于高压变电所及低压变电所，电力监控系统位于配电室旁边的电力监控值班室。其中高压配电室共计5个回路，分别为10kV进线、10kV进线2、1#变压器出线、2#变压器出线及联络；低压变电所共计145个回路，分别采用ACR220E及ACR220ELH，其中ACR220ELH安装于低压进线及发电机进线中。详细清单如表一所示：

表1

柜号	回路编号	回路名称	仪表型号	端口号	仪表地址
1AA1	1AA1	1#进线	ACR220ELH	COM4	51
1AA4	1AA4-1～5	出线	ACR220E		52～56
1AA5	1AA5-1～8	出线	ACR220E		57～64
1AA6	1AA6-1～8	出线	ACR220E		65～72
1AA7	1AA7-1～8	出线	ACR220E	COM5	51～58
1AA8	1AA8-1～8	出线	ACR220E		59～66
1FAA1	1FAA1	市电	ACR220E		67
1FAA2	1FAA2-1～8	出线	ACR220E		68～75
1FAA3	1FAA3-1～8	出线	ACR220E	COM6	51～58
1FAA4	1FAA4-1～9	出线	ACR220E		59～67
1FAA5	1FAA5-1～8	出线	ACR220E		68～75
1FAA6	1FAA6-1～8	出线	ACR220E	COM7	51～58
2FAA3	2FAA3-1～5	出线	ACR220E	COM8	51～55
2FAA2	2FAA4-1～8	出线	ACR220E		56～64
2FAA1	2FAA4	市电	ACR220E		64
2AA10	2AA10-1～8	出线	ACR220E	COM9	51～58
2AA9	2AA9-1～8	出线	ACR220E		59～66
2AA8	2AA8-1～9	出线	ACR220E		67～75
2AA7	2AA7-1～8	出线	ACR220E	COM10	51～58
2AA6	2AA6-1～8	出线	ACR220E		59～66
2AA5	2AA5-1～8	出线	ACR220E		67～74
2AA4	2AA4	联络	ACR220E		60
2AA1	2AA1	2#进线	ACR220ELH		61
G1		1#电源进线	微机保护	COM3	1
G2		1#变压器出线	微机保护		2
G3		联络	微机保护		3
G5		2#变压器出线	微机保护		4
G6		2#电源进线	微机保护		5

 2 用户需求

        网球中心承担着亚运会网球比赛的重担，其对供配电系统的稳定性、安全性要求极高。因此建设一套高效、稳定、可靠的电力监控系统对于比赛的顺利进行起着非常重要的作用。电力监控系统工作站，实现对网球中心所有回路设备的运行状态的进行监测、预警、故障分析、统计输出；

        网球中心属于广州奥林匹克中心，系统设计将网球中心电力监控数据通过奥体中心内部局域网，将数据通过Modbus TCP的方式上传至奥体中心数据中心，同时在广州市供电局10楼设置电力监控系统工作站，数据通过网络公司局域网，通过广东省104规约传输至供电局调度中心。从多方位，全角度，深层次来确保亚运供电万无一失。

3.1 主要设计参考依据

        IEC870-1                          《远动设备及系统总则一般原理和指导性规范》

        IEC870-4                          《远动设备及系统性能要求》

        IEC870-5                          《远动设备及系统传输规约》

        DL 448-91                        《电能计量装置管理规程》

        ISO/IEC11801                 《国际综合布线标准》

        GB/50198-94                   《监控系统工程技术规范》

3.2 系统的网络构成

        本系统采用分层分布式计算机网络结构即间隔层、通讯层和站控层如下图所示：

 
图1
 

        整套电力监控系统监控管理部分包括监控管理主机、打印机、UPS电源等；该配电系统分成两个部分：10kV高压配电系统以及380V低压配电系统，相应的一次设备安装在高低压电气柜、温控箱以及低压配电柜内，多功能网络仪表、微机综合保护装置以及变压器温控仪均采用RS485通讯接口，通过现场MODBUS总线组网，接入通讯管理机，并由通讯管理机接入电力监控主机。数据在电力监控主机以Modbus TCP的方式上传至奥体中心数据中心，同时在广州市供电局10楼设置电力监控系统工作站，数据通过网络公司局域网，通过广东省104规约传输至供电局调度中心。

3.3 软件设计

        Acrel-2000电力监控软件是对现场仪表电能数据进行采集与电能数据管理的专用软件，系统为智能化网络电力监控系统，系统综合应用计算机网络、通讯、数据库、数值处理等多种现代信息技术，是电力系统的基础和重要组成部分。软件组态灵活、实用性强、操作简单、易于维护和扩展性强。它提供了良好的用户开发界面和简捷的工程实现方法，能够满足企业节能的要求，而且可利用网络通讯和IT信息处理技术，有效的加强码头的内部管理，提升码头的科学管理决策速度和准确度。

        系统依据客户的需求进行设计，实现了配电监测、实时数据显示、负荷趋势分析、光字牌状态指示、电能数据报表、负荷趋势报表等功能。

人机交互 

        图2所示为本系统配电监测界面，显示了当前各回路设备运行状态及电力参数的实时显示。实时显示网球中心10kV各回路三相电压、电流；并显示当前回路断路器分合闸状态，另外对于设备通讯故障以及负荷越限等非常规状态进行声光报警，提醒工作人员及时发现并处理突发事件，消除隐患，确保所有设备在安全稳定的环境下运行。

 
图2

数据采集                    
        数据采集是配电监控的基础，数据采集主要由底层的测控装置采集完成，实现远程数据的本地实时显示。需要完成采集的信号包括：三相电压U、三相电流I、频率Hz、功率P、功率因数COSφ、电度Ep、远程设备运行状态、温度以及进线回路各分次谐波等数据。

        数据处理主要是把按要求采集到的电参量实时准确的显示给用户，达到配电监控的自动化化和智能化要求，同时把采集到的数据存入数据库供用户查询、分析。避免了运行保障团队直接去配电室查看配电系统运行状态，确保在最短时间发现并排除故障。 

故障报警及事故追忆查询
        在配电系统发生运行故障时，会及时发出声光报警提示用户及时响应故障回路，同时自动记录事件发生的时间地点，以被用户查询，追忆故障原因，记录如图3所示：

图3

用户权限管理
        可根据用户要求添加和删除软件的用户数量和设置用户的权限。针对不同级别的用户，设置不同的权限组，防止因人为误操作给生产，生活带来的损失，实现配电系统的安全，可靠运行。

运行负荷曲线
        定时采集进线及重要回路电流负荷参量，自动生成运行负荷趋势曲线的，方便用户及时了解设备的运行负荷状况、方便管理员掌握用电设备的运行状况，对存在故障隐患的设备及时提出整改，对不合理用电单位提出科学合理的改进，如图4所示：

图4
 

数据报表查询
        为了更加直观的显示各回路运行的历史数据，本系统开发出了报表查询功能，可以通过时间设定窗口，查询任意一段时间内的或者任意时间点的电度或者电流数据。为用户提供了准确的历史数据查询。

其他功能
        除此之外，本系统还具有重要回路详细电参数实时显示。可以显示1#进线、2#进线及两路发电机进线的2~31次谐波的报表及棒图查询；显示高压回路中设备的各种运行状态。

4 系统特点
        系统的软硬件全部模块化，硬件全部智能化。软硬件设计选择工业级标准，可靠性非常高；整个系统的智能控制终端，远程智能通讯控制器全部由16位微机组成，这种集散型控制系统速度快，实时性好，通讯可靠；智能控制终端自带CPU，采集周期短，实时性强，系统冗余度高；各个子系统都是独立工作，互不影响；并且和子系统都实现了模块化，进一步提高了整个系统的安全及可靠性。

5 总结
        本文介绍了广州亚运会网球中心电力监控系统的总体结构以及实现功能。在系统投资运营以后，成功经历了亚运会网球比赛的各阶段赛事。如今亚运已经成为了历史，网球中心也成了广大网球爱好者的新坐标。网球中心电力监控系统也将继续它的光荣使命，为广大网球爱好者提供安全、稳定的用电保障。