安科瑞环智国际大厦电力监控系统的设计

1、环智国际大厦电力监控系统的设计徐霜上海安科瑞电气股份有限公司上海嘉定201801摘要：本文介绍了环智国际大厦电力监控系统的设计过程。通过安科瑞Acrel-2000电力 监控组态软件、ACR220ELF网络电力仪表、M5-F微机保护装置、GZDW直流电源柜进 行系统组网，完成了对上海天目西路147地块环智国际大厦中低压配电系统中安装的电力 仪表的自动监控,提高了大厦配电系统运行的可靠性。关键词：Acrel-2000 ;电力监控系统;坏智大厦；智能仪表；ACR220ELH ;应用1项目背景环智国际大厦位于上海市闸北区天目西路与恒丰路交界处，是上海著爼的不夜城 商业中心，可以方便快捷地通过上海火车站

2、的铁路、高铁和三条地铁线抵达上海各区 乃至全国，还有上海到北京、天津、香港等地的直通快车。集高档办公、购物、时尚、 餐饮为一体的环智国际大厦，是体验上海高品质多元都市生活的新地标。大厦拥有 5600多平方米的购物中心及32000多平方米的办公区域，由29层高楼建 筑和3层裙房组成。大厦楼层净髙2.7米，水平垂直线槽桥架设计方便缆线网络自由 铺设，智能化采暧、通风空调系统，有线电视、语音及数据干线连接保证入驻企业安 全、舒适地工作。在商务办公之余更可眺望不夜城的繁华。对于这样一个地标性的五星级综合性大厦，保证配电系统的安全可靠运行极为重 要，为了对大厦内的中低压配电系统实现自动监控与管理，提髙物

3、业管理的水平，使 用电力监控系统对配电网络中的智能设备进行集中监控就成了一种必然选择。2用户需求环智国际大厦配电系统主要包括：一个10KV髙压配电室、2个0.4KV低压配电 室和132个楼层配电箱。电力监控系统需要通过T1-T4变压器温度控制箱的RS485接口采集变压器绕组超 温报警信号、铁芯超温报警信号以及传感器故障信号，并要具有声音报警功能。需要 采集直流柜的电池充放电状态、电池组电压、电池组电流、电池房温度等信号，并通 过直流屏信息表在界而上显示出来。能够与10KVM5-F微机保护装置进行通信，主要采集微机保护装置传来的电压、 电流、功率、频率、功率因数、断路器状态、手车位宜等电力参数。

4、对于低压开关柜 和楼层配电柜内安装的电力测量仪表，主要采集电压、电流、功率、电能等电力参数。 对本工程中所有电力系统的运行参数进行自动采集与分析，并能够左时保存到数搦库 中，保存时间间隔要求电压、电流、功率为1分钟一次电能值为5分钟一次。需要采用简体中文Windows NT4.0/Window2000或者WindowsXP操作系统软件， 并应提供配套的图形化操作软件、报警管理软件、参数设置软件、历史数据记录与管 理及报表生成软件、通讯服务软件和绘图软件以及数据库编程软件等。管理人员能够 通过大厦地下一层监控值班室内的PC机对系统进行监控管理。对电力监控软件的要求如下：能在一个画而上进行所有的操

5、作设泄作业及对系统 进行监控：可由鼠标的拖拽方式，简便的设定时间，也可在控制板上进行简便的设苣： 采用易操作的拖放方式，易于编借各控制点的平面图：鼠标所指区域即显示相关断路 器和群组的编号，以及显示该区的工作状态(开关)；提供方便的动态画面功能，使 控制区域更加生动直观：可监测所有有关控制区的各项工作状态信息；可发出工作异 常报警，并显示异常区域、异常工作点的具体地址：提供运行时间分析及历史记录分 析功能：可收集一左的日志数据显示于画面或打印；提供对于各进线及馈线回路的电 能量的查询和导岀功能；可按照国际标准协议转发主要回路的电力参数给楼宇设备自 控(BA)系统。对于环智国际大厦电力监控系统的

6、硬件配宜要求主要如下：主机处理器Intel Core2 Quad Qx685O,内存 4096 DDR2,硬盘 250GB： 19 TFT LCD 显示屏；配备 A3 激光 打印机。3设计方案3. 1主要设汁参考标准DUT 814-2002配电自动化系统功能规范ISO/IEC11801国际综合布线标准GBJ232-2005电测量仪表装宜设计技术规程DL5OO2-2OO3地区电网电力调度自动化设计技术规范IEC60870-5-101远动设备及系统传输规约IEC60870-5-104远动网络传输规约IEC60870-6-TASE2远动设备及系统讣算机数据通信规约GB50171-2004电气装宜安装

7、工程盘、柜及二次回路结线施工及验收规范DUT721-2006配电网自动化系统远方终端GB/50198-2003监控系统工程技术规范GB50254-59-2002电气装置安装工程施工及验收规范GB/J63-2007电力装置的电测量仪表装置设计规范ISARP55.1数字处理讣算机硬件测试1 / 1 DUT630交流采样远动终端通用技术条件3.2各回路通讯端口分配与监控回路确定根据环智国际大厦髙低压配电系统一次图确定需要进行监控的回路，并根拯现场 配电柜安装的实际位置合理确左通讯线缆的泄向及通讯端口的分配，如下表所示（部 分）：序 号楼 层端口 号端口号柜体编号回路编号回路名称128FCOM1COM

8、1-128PM228PM2电表配电柜228PM2-1办公楼328PM2-2428PM2-3528PM2-4628PME128PN1E1照明配电柜双电源728PK128PK1变频控制柜828PM128PM1照明配电柜929FCOM1-229PM229PM2电表配电柜1029PM2-1办公楼1129PM2-21229PH2-31329PH2-41429PME129PME1照明配电柜双电源1529PK129PK1变频控制柜1629PM129PM1照明配电柜1730FCOM1-330PM130PH2照明箱1830PME130PME1照明配电箱1930PKE1-130PKE1-1稳丿土泵控制箱2030P

9、LE3/A30PLE3/A2130PK130PM2-4空调控制箱2230PKE1/A30PN1E1风机控制箱23电梯房2425FCOM2COM2-125PM225PM2电表配电柜2525PM2-1办公楼2625PM2-22725PM2-32825PM2-42925PM2-53025PME125PME1照明配电柜双电源3125PK125PK1变频控制柜3225PM125PM1照明配电柜33电梯房3426FCOM2-226PM226PM2电表配电柜3526PM2-1办公楼3626PM2-23726PM2-33826PM2-43926PME126PME1照明配电柜双电源4026PK126PK1变频控

10、制柜4126PM126PM1照明配电柜4227FCOM2-327PM227PM2电表配电柜4327PM2-1办公楼4427PM2-24527PM2-34627PM2-44727PME127PME1照明配电柜双电源4827PK127PK1变频控制柜4927PM127PM1照明配电柜5023FCOM3COM3-123PM223PM2电表配电柜5123PM2-1办公楼5223PM2-25323PM2-35423PM2-45523PM2-55623PME123PN1E1照明配电柜双电源5723PK123PK1变频控制柜5823PK223PK2变频控制柜5923PM123PM1照明配电柜6024FCOM

11、3-224PM224PM2电表配电柜6124PM2-1办公楼6224PM2-26324PM2-36424PM2-46524PM2-56624PME124PN1E1照明配电柜双电源6724PK124PK1变频控制柜6824PK224PK2变频控制柜6924PM124PM1照明配电柜7021FCOM4COM4-121PM221PM2电表配电柜7121PM2-1办公楼7221PM2-27321PM2-37421PM2-47521PM2-57621PM2-67721PME121PN1E1照明配电柜双电源7821PK121PK1变频控制柜7921PK221PK2变频控制柜8021PM121PM1照明配电

12、柜8122FCOM4-222PM222PH2电表配电柜8222PH2-1办公楼8322PH2-28422PH2-38522PM2-48622PM2-58722PME122PME1照明配电柜双电源8822PK122PK1变频控制柜8922PK222PK2变频控制柜9022PM122PM1照明配电柜3.3通讯线缆综合布线过程环智国际大厦布线平而图施工前的检查：1.在工程开始之前，必须对设备间的建筑和环境条件进行检查，具备下列条件方可 开工：(1) 设备间的土建工程已全部竣工，室内墙壁已充分干燥。设备间门的高度和宽度 应不妨碍设备的搬运，房门锁和钥匙齐全：(2) 设备间地而应平整光洁，预留暗管、地槽

13、和孔洞的数量、位置、尺寸均应符合 工艺设讣要求：1/1（3）电源已经接入设备间，应满足施工需要：（4）设备间的通风管道应淸扫干净，空气调节设备应安装完毕，性能良好；（5）在铺设活动地板的设备间内，应对活动地板进行专门检查，地板板块铺设严密 坚固，符合安装要求，每平米水平误差应不大于2mm,地板应接地良好，接地电阻 和防静电措施应符合要求。屏蔽双绞线传输通道施工：1.金属管的敷设（1）金属管的要求金属管应符合设计文件的规左，表而不应有穿孔、裂缝和明显的凹凸不平，内壁 应光滑，不允许有锈蚀。在易受机械损伤的地方和在受力较大处直埋时，应采用足够 强度的管材。（2）金属管的切割套丝在配管时，根据实际需

14、要长度，对管子进行切割。管子的切割可使用钢锯、管子 切割刀或电动切管机，严禁用气割。管子和管子连接，管子和接线盒、配线箱的连接， 都需要在管子端部进行套丝。套丝时，先将管子在管钳上固左压紧，然后在套丝，套 完后应立即淸扫管口，将管口端而和内壁的毛刺锂光，使管口保持光滑。（3）金属管的敷设金属管的暗设应符合下列要求：预埋在墙体中间的金属管内径不宜超过50mm, 楼板中的管径宜为15-25mm,直线布管30mm处设置暗线盒。金属管连接时，管孔应 对准，接缝应严密，不得有水泥、沙浆渗入。管孔对准、无错位，以免影响管、线、 槽的有效管理，保证敷设线缆时穿设顺利。双绞线线缆布线：1.线缆布放的一般要求（

15、1）线缆布放前应核对规格及位宜是否与设计规左相符合：（2）布放的线缆应平直，不得产生扭绞、打圈等现象，不应受到外力挤压和损伤；（3）在布放前，线缆两端应贴有标签，标明起始和终端位置以及信息点的标号，标 签书写应淸晰、端正和正确：（4）信号电缆、电源线、双绞线缆、光缆及建筑物内其它弱电线缆应分离布放。（5）布放线缆应有冗余。在二级交接间、设备间双绞电缆预留长度一般为3-6m,工功补偿的并联电容器组的保护和控制。除了具有保护，测量，控制和状态监视功能之外，M5还提供支持IEC-61131-3图形可 编程标准的PLC逻借可编程功能。另外，M5可存储4组保护左值，组别切换功能使其快速 方便地适应多种运

16、行方式。H5支持RS485总线、PR0FIBUS总线、光纤、以太网通信网络形 态，以满足不同用户、不同工业现场、不同网络环境、不同规模的系统对通信和网络结构的 要求。支持双网模式，并行或以热备用方式工作。从而进一步提髙了通信的可靠性。可以使 用IEC60870-5-103规约和Modbus RTU规约实现与上层设备的通信。3.5 0. 4KV低压配电部分设计（部分）oRCK5TELOSETll| oip0；aasHrtHMjnuanU1UV0. 4KV T1变压器配电间一次图i ri Z5w卜丨小ll小I-1teiI $0I0 US0 AY rf 3田goI=77=Z5TjL1/10. 4KV

17、总进线部分选用ACR330ELH网络电力仪表。该仪表主要 能够完成如下电参量的采集：三相电流、三相电压、有功功率、无 功功率、视在功率、功率因数、频率：四象限电能、复费率电能： THDu, THDi、2-31次各次谐波分量：电压波峰系数、电话波形因子、 电流K系数、电压与电流不平衡度：电网电压电流正、负、零序分 M （含负序电流）。该仪表还具有4DI+3D0,可以接入断路器分合闸信号：仪表的通讯接口为RS485,支持Modbus协议或DL/T645规约。对于0. 4KV的馈线回路选用了 ACR220ELF网络电力仪表。该仪表主要具备如下功能:LCD 显示、全电参量测量（U、I、P、Q、PF、F

18、）：四象限电能计量、复费率电能统计、最大需量 统计;4DI+2D0； RS485通讯接口、支持Modbus通讯协议。3. 6系统结构设计对于环智大厦电力监控系统由于楼层配电箱中电力仪表安装比较分散，表与表之间的 距离通常在几十米到一百米之间。因此该项目设讣在现场设备层，各柜体及楼层配电箱中安 装的电力仪表之间的通讯连线采用485总线结构。RS-485采用平衡发送和差分接收，因此具有抑制共模干扰的能力。加上总线收发器具 有髙灵敏度，能检测低至200mV的电压，故传输信号能在千米以外得到恢复。RS-485采用 半双工工作方式，任何时候只能有一点处于发送状态，因此，发送电路须由使能信号加以控 制。R

19、S-485用于多点互连时菲常方便，可以省掉许多信号线。应用RS-485可以联网构成分 布式系统，其允许最多并联32台驱动器和32台接收器。3. 7与楼宇设备自控系统之间数据交互设计BA系统和本电力监控系统之间数拯交互协议采用Modbus TCP协议，该协议的数据传输 是通过以太网，因此BA系统和电力监控系统之间只需要通过一根网线连接即可。环智国际大厦电力监控系统基于Acrel-2000电力监控组态软件平台进行开发设计。Acrel-2000电力监控组态软件具有数据转发组件，可以方便的将电力监控系统中实时数据 库中的数据以Modbus TCP协议进行发送，楼宇设备自控系统可以通过该数据接口接收电力

20、 监控系统发送来的数据。在电力监控系统的转发设备配宜界面，通讯方式要选择TCP/IP网 络服务器模式，设置好本地IP地址和发送数据使用的端口号。数据交换通讯协议格式数据交互点表，数拯类型和通道编号如下表所示:变 压 器电表 编号功能说明变量 类型通道名称寄存器划称数据类型寄存 器地 址T11P1T1总开关SINGLE读写4DUB00024区输岀寄 存器32位 无符号 二进制2T11P41-3F商业租 户照明小动 力SINGLE读写4DUB00044区输岀寄 存器32位 无符号进制4T11P5应急负荷 （常）SINGLE读写4DUB00064区输岀寄 存器32位无符号.进制6T11P6-1厨房冷

21、库预 留（备）SINGLE读写4DUB00084区输出寄 存器32位 无符号 二进制8T11P6-210KV配电所 用电（常）SINGLE读写4DUB00104区输岀寄 存器32位 无符号 二进制10T11P6-31#变电所用 电（常）SINGLE读写4DUB00124区输岀寄 存器32位 无符号 二进制12T11P6-44#变电所用 电（常）SINGLE读写4DUB00144区输岀寄 存器32位 无符号进制14T11P7T1和T2母联 柜SINGLE读写4DUB00164区输岀寄 存器32位 无符号 二进制16T22P1T2总开关SINGLE读写4DUB00184区输出寄 存器32位 无符号 二进制18T22P4-11-4F商业租 户照明小动 力SINGLE读写4DUB00204区输岀寄 存器32位 无符号 二进制20T22P4-23F商业租户 照明