電網(wǎng)用戶側(cè)電能質(zhì)量在線監(jiān)測系統(tǒng)方案
0． 概述
電網(wǎng)由“發(fā)、輸、變、配、用”五個環(huán)節(jié)組成，作為用戶側(cè)的“配、用”電環(huán)節(jié)消耗著總電能的80%。隨著社會經(jīng)濟(jì)發(fā)展，電氣化鐵路、電弧爐、變頻器等沖擊性、非線性、不平衡度負(fù)載在電力應(yīng)用中越來越多，諧波、負(fù)序、閃變、電壓暫態(tài)等電能質(zhì)量問題直接影響著電力系統(tǒng)的供電安全。電能是一種商品，其質(zhì)量問題是供應(yīng)商和客戶共同關(guān)注的問題。用電企業(yè)有必要建立電能質(zhì)量監(jiān)測系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)對整個配電電網(wǎng)電能質(zhì)量的實(shí)時監(jiān)控。
1. 系統(tǒng)組成
電能質(zhì)量在線監(jiān)測系統(tǒng)主要有現(xiàn)場監(jiān)測層，通訊傳輸層和數(shù)據(jù)管理層組成，系統(tǒng)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)見圖1。組網(wǎng)方式有網(wǎng)線、光纖、無線三種模式。
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圖1 電能質(zhì)量在線監(jiān)測系統(tǒng)
1.1現(xiàn)場監(jiān)測層
現(xiàn)場安裝各類電能及電能質(zhì)量監(jiān)測設(shè)備，要求具有通訊功能。主要產(chǎn)品有ACR330ELH、ACR320ELH、ACR230ELH、ACR220ELH等電力儀表，主要功能見表1.1。
型號 主要功能 開孔尺寸（mm）
ACR220ELH 三相I、U、kW、Kvar、kWh、Kvarh、Hz、cosΦ；THDu、THDi、2-31次各次諧波分量；四象限電能、RS485/Modbus、LCD顯示 88X88
ACR320ELH 108X108
ACR230ELH LCD顯示、全電參量測量（U、I、P、Q、PF、F、S）；四象限電能計(jì)量、復(fù)費(fèi)率電能統(tǒng)計(jì)；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計(jì)算；電網(wǎng)電壓電流正、負(fù)、零序分量（含負(fù)序電流）測量；4DI+3DO（DO3做過壓、欠壓、過流、不平衡報警）；RS485通訊接口、Modbus協(xié)議 88X88
ACR330ELH 108X108
1.2 通訊傳輸層
為了將監(jiān)測層設(shè)備采集的數(shù)據(jù)傳送到服務(wù)器而負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)通訊傳輸?shù)脑O(shè)備，主要有通訊管理機(jī)、串口服務(wù)器、網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)等。數(shù)據(jù)采集終端通過串口與監(jiān)測層設(shè)備通訊，讀取其中數(shù)據(jù)，并進(jìn)行初步分析、整理，將數(shù)據(jù)保存在本地SD卡中，之后將數(shù)據(jù)傳輸給無線通訊模塊。無線通訊模塊采用射頻技術(shù)，在現(xiàn)場組成無線局域網(wǎng)絡(luò)，將各點(diǎn)數(shù)據(jù)采集終端整理的數(shù)據(jù)收集并傳輸?shù)胶笈_服務(wù)器，也可用網(wǎng)線或光纖的方式傳輸數(shù)據(jù)。
1.3 數(shù)據(jù)管理層
對采集數(shù)據(jù)進(jìn)行存儲、解析及應(yīng)用的過程，包括服務(wù)器架設(shè)、各種軟件的應(yīng)用。
2. 系統(tǒng)功能
2.1 標(biāo)準(zhǔn)的監(jiān)測系統(tǒng)具有CAD一次單線圖顯示中、低壓配電網(wǎng)絡(luò)的接線情況；龐大的系統(tǒng)具有多畫面切換及畫面導(dǎo)航的功能；分散的配電系統(tǒng)具有空間地理平面的系統(tǒng)主畫面。主畫面可直接顯示各回路的運(yùn)行狀態(tài)，并具有回路帶電、非帶電及故障著色的功能。主要電參量直接顯示于人機(jī)交互界面并實(shí)時刷新。監(jiān)測系統(tǒng)配電一次圖見圖2。
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圖2 監(jiān)測系統(tǒng)配電一次圖
2.2 用戶管理
可對不同級別的用戶賦予不同權(quán)限，從而保證系統(tǒng)在運(yùn)行過程中的安全性和可靠性。如對某重要回路的合/分閘操作，需操作員級用戶輸入操作口令，還需工程師級用戶輸入確認(rèn)口令后方可完成操作。
2.3 數(shù)據(jù)采集處理
通過Acrel-2000型電力監(jiān)控系統(tǒng)可實(shí)時和定時采集現(xiàn)場設(shè)備的各電參量及開關(guān)量狀態(tài)（包括三相電壓、電流、功率、功率因數(shù)、頻率、諧波、不平衡度、電流K系數(shù)、電話波形因子、電壓波峰系數(shù)、電能、溫度、開關(guān)位置、設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)等），將采集到的數(shù)據(jù)或直接顯示、或通過統(tǒng)計(jì)計(jì)算生成新的直觀的數(shù)據(jù)信息再顯示（總系統(tǒng)功率、負(fù)荷最大值、功率因數(shù)上下限等），并對重要信息量進(jìn)行數(shù)據(jù)庫存儲。見圖3。
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圖3 數(shù)據(jù)采集處理
2.4 趨勢曲線分析
系統(tǒng)提供了實(shí)時曲線和歷史趨勢兩種曲線分析界面，通過調(diào)用相關(guān)回路實(shí)時曲線界面分析該回路當(dāng)前的負(fù)荷運(yùn)行狀況。如通過調(diào)用某配出回路的實(shí)時曲線可分析該回路的電氣設(shè)備所引起的信號波動情況。系統(tǒng)的歷史趨勢即系統(tǒng)對所有已存儲數(shù)據(jù)均可查看其歷史趨勢，方便工程人員對監(jiān)測的配電網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行質(zhì)量分析。
2.5 報表管理
系統(tǒng)具有標(biāo)準(zhǔn)的電能報表格式并可根據(jù)用戶需求設(shè)計(jì)符合其需要的報表格式，系統(tǒng)可自動設(shè)計(jì)�？勺詣由筛鞣N類型的實(shí)時運(yùn)行報表、歷史報表、事件故障及告警記錄報表，操作記錄報表等，可以查詢和打印系統(tǒng)記錄的所有數(shù)據(jù)值，自動生成電能的日、月、季、年度報表，根據(jù)復(fù)費(fèi)率的時段及費(fèi)率的設(shè)定值生成電能的費(fèi)率報表，查詢打印的起點(diǎn)、間隔等參數(shù)可自行設(shè)置；系統(tǒng)設(shè)計(jì)還可根據(jù)用戶需求量身定制滿足不同要求的報表輸出功能。
3. 報價方案
3.1 數(shù)據(jù)管理層報價
名稱 型號 單位 面價（元）
監(jiān)控主機(jī) IPC610H/PIV2.8G/1G/120G/16*DVD
/KB+MS/D-Link530+外設(shè) 臺 8500
顯示器 三星19寸液晶顯示器 臺 3000
三星22寸液晶顯示器 臺 3800
打印機(jī) HP LaserJet.1020 A4 臺 2500
EPSON-LQ1600KIIIH A3 臺 4000
UPS電源 山特C1KS 臺 5000
山特C2KS 臺 6500
通訊線纜 五類線 米 4.6
屏蔽雙絞線RVVP 2*1.0 米 5.6
光纖（多模） 米 6.6
通訊機(jī)柜 1200*600*600 面 3000
2200*600*600 面 5000
監(jiān)控軟件 Acrel-2000電力監(jiān)控組態(tài)軟件V6.0 系統(tǒng)組態(tài)軟件
圖形組態(tài)軟件
電能管理軟件
數(shù)據(jù)庫軟件 套 3萬
4萬
6萬
8萬
10萬以上
雙機(jī)版 套
數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā) 每+1用戶 套 3000
Web發(fā)布 每+1用戶（總用戶≤5） 套 5000
3.2.通訊傳輸層報價
名稱 型號 單位 面價（元） 遠(yuǎn)距離傳輸
光電轉(zhuǎn)換 HTB-1000 只 750
終端盒 只 60
尾纖 面 50
耦合器 面 50
熔接點(diǎn) 個 50
通訊轉(zhuǎn)換 拓展卡ACRNET-PIC/4 塊 3000 擴(kuò)展卡
串口服務(wù)器ACRNET-PORT(2口) 只 3000 串口服務(wù)器
串口服務(wù)器ACRNET-PORT(4口) 只 5500
通訊前置機(jī)ACRNET-UC02(2口) 只 4000 通訊前置機(jī)
通訊前置機(jī)ACRNET-UC04(4口) 只 6000
通訊前置機(jī)ACRNET-UC08(8口) 只 11500
通訊管理機(jī)ACRHMI 臺 30000 人機(jī)界面
組網(wǎng)設(shè)備 網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)EDS-208 臺 3000 局域組網(wǎng)
網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)EDS-408 臺 8500
3.3 電能質(zhì)量分析儀表報價
應(yīng)用場合 電力質(zhì)量分析儀 單位 型號 面價（元）
低壓重要回路 臺 ACR220ELH 4280
ACR320ELH
高壓重要回路或低壓進(jìn)線柜 臺 ACR230ELH 4860
ACR330ELH
4. 結(jié)束語
隨著社會經(jīng)濟(jì)的發(fā)展及電力的廣泛應(yīng)用，電能質(zhì)量分析管理已成為電網(wǎng)用戶側(cè)配電系統(tǒng)建設(shè)的必然選擇，本文介紹的電力質(zhì)量分析儀，可以實(shí)現(xiàn)對電能的在線監(jiān)測，實(shí)現(xiàn)對采集數(shù)據(jù)的分析、處理，并生成各種電能及電能質(zhì)量報表、分析曲線、圖形等，便于電能的分析、研究。該產(chǎn)品及系統(tǒng)在奧運(yùn)會臨時配電中心、蘇州金墅國際公寓等項(xiàng)目中運(yùn)行，取得了較好的社會效益和經(jīng)濟(jì)效益。
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