摘要： 本文介紹了環(huán)智國際大廈電力監(jiān)控系統(tǒng)的設計過程。通過安科瑞Acrel-2000電力監(jiān)控組態(tài)軟件、ACR220ELF網(wǎng)絡電力儀表 、M5-F微機保護裝置、GZDW直流電源柜進行系統(tǒng)組網(wǎng)，完成了對上海天目西路147地塊環(huán)智國際大廈中低壓配電系統(tǒng)中安裝的電力儀表的自動監(jiān)控，提高了大廈配電系統(tǒng)運行的可靠性。
關鍵詞：Acrel-2000；電力監(jiān)控系統(tǒng)；環(huán)智大廈；智能儀表；ACR220ELH；應用

1 項目背景
        環(huán)智國際大廈位于上海市閘北區(qū)天目西路與恒豐路交界處，是上海著名的不夜城商業(yè)中心，可以方便快捷地通過上海火車站的鐵路、高鐵和三條地鐵線抵達上海各區(qū)乃至全國，還有上海到北京、天津、香港等地的直通快車。集高檔辦公、購物、時尚、餐飲為一體的環(huán)智國際大廈，是體驗上海高品質多元都市生活的新地標。大廈擁有 5600多平方米的購物中心及32000多平方米的辦公區(qū)域，由 29層高樓建筑和3層裙房組成。大廈樓層凈高2.7米，水平垂直線槽橋架設計方便纜線網(wǎng)絡自由鋪設，智能化采暖、通風空調系統(tǒng)，有線電視、語音及數(shù)據(jù)干線連接保證入駐企業(yè)安全、舒適地工作。在商務辦公之余更可眺望不夜城的繁華。
      對于這樣一個地標性的五星級綜合性大廈，保證配電系統(tǒng)的安全可靠運行極為重要，為了對大廈內的中低壓配電系統(tǒng)實現(xiàn)自動監(jiān)控與管理，提高物業(yè)管理的水平，使用電力監(jiān)控系統(tǒng)對配電網(wǎng)絡中的智能設備進行集中監(jiān)控就成了一種必然選擇。

2 用戶需求
      環(huán)智國際大廈配電系統(tǒng)主要包括：一個10KV高壓配電室、2個0.4KV低壓配電室和132個樓層配電箱。電力監(jiān)控系統(tǒng)需要通過T1-T4變壓器溫度控制箱的RS485接口采集變壓器繞組超溫報警信號、鐵芯超溫報警信號以及傳感器故障信號，并要具有聲音報警功能。需要采集直流柜的電池充放電狀態(tài)、電池組電壓、電池組電流、電池房溫度等信號，并通過直流屏信息表在界面上顯示出來。
      能夠與10KV M5-F微機保護裝置進行通信，主要采集微機保護裝置傳來的電壓、電流、功率、頻率、功率因數(shù)、斷路器狀態(tài)、手車位置等電力參數(shù)。對于低壓開關柜和樓層配電柜內安裝的電力測量儀表，主要采集電壓、電流、功率、電能等電力參數(shù)。對本工程中所有電力系統(tǒng)的運行參數(shù)進行自動采集與分析，并能夠定時保存到數(shù)據(jù)庫中，保存時間間隔要求電壓、電流、功率為1分鐘一次電能值為5分鐘一次。
      需要采用簡體中文Windows NT4.0/Window2000或者WindowsXP 操作系統(tǒng)軟件，并應提供配套的圖形化操作軟件、報警管理軟件、參數(shù)設置軟件、歷史數(shù)據(jù)記錄與管理及報表生成軟件、通訊服務軟件和繪圖軟件以及數(shù)據(jù)庫編程軟件等。管理人員能夠通過大廈地下一層監(jiān)控值班室內的PC機對系統(tǒng)進行監(jiān)控管理。
        對電力監(jiān)控軟件的要求如下：能在一個畫面上進行所有的操作設定作業(yè)及對系統(tǒng)進行監(jiān)控；可由鼠標的拖拽方式，簡便的設定時間，也可在控制板上進行簡便的設置；采用易操作的拖放方式，易于編輯各控制點的平面圖；鼠標所指區(qū)域即顯示相關斷路器和群組的編號，以及顯示該區(qū)的工作狀態(tài)（開關）；提供方便的動態(tài)畫面功能，使控制區(qū)域更加生動直觀；可監(jiān)測所有有關控制區(qū)的各項工作狀態(tài)信息；可發(fā)出工作異常報警，并顯示異常區(qū)域、異常工作點的具體地址；提供運行時間分析及歷史記錄分析功能；可收集一定的日志數(shù)據(jù)顯示于畫面或打?。惶峁τ诟鬟M線及饋線回路的電能量的查詢和導出功能；可按照國際標準協(xié)議轉發(fā)主要回路的電力參數(shù)給樓宇設備自控（BA）系統(tǒng)。
      對于環(huán)智國際大廈電力監(jiān)控系統(tǒng)的硬件配置要求主要如下：主機處理器Intel Core2 Quad Qx6850，內存4096 DDR2，硬盤250GB；19” TFT LCD顯示屏；配備A3激光打印機。

各回路通訊端口分配與監(jiān)控回路確定
        根據(jù)環(huán)智國際大廈高低壓配電系統(tǒng)一次圖確定需要進行監(jiān)控的回路，并根據(jù)現(xiàn)場配電柜安裝的實際位置合理確定通訊線纜的走向及通訊端口的分配。

3.3 通訊線纜綜合布線過程

環(huán)智國際大廈布線平面圖

10KV配電一次圖

0.4KV T1變壓器配電間一次圖

系統(tǒng)結構設計
      對于環(huán)智大廈電力監(jiān)控系統(tǒng)由于樓層配電箱中電力儀表安裝比較分散，表與表之間的距離通常在幾十米到一百米之間。因此該項目設計在現(xiàn)場設備層，各柜體及樓層配電箱中安裝的電力儀表之間的通訊連線采用485總線結構。
      RS-485采用平衡發(fā)送和差分接收，因此具有抑制共模干擾的能力。加上總線收發(fā)器具有高靈敏度，能檢測低至200mV的電壓，故傳輸信號能在千米以外得到恢復。 RS-485采用半雙工工作方式，任何時候只能有一點處于發(fā)送狀態(tài)，因此，發(fā)送電路須由使能信號加以控制。RS-485用于多點互連時非常方便，可以省掉許多信號線。應用RS-485 可以聯(lián)網(wǎng)構成分布式系統(tǒng)，其允許最多并聯(lián)32臺驅動器和32臺接收器。

配電間485總線結構網(wǎng)絡拓撲圖

與樓宇設備自控系統(tǒng)之間數(shù)據(jù)交互設計
      BA系統(tǒng)和本電力監(jiān)控系統(tǒng)之間數(shù)據(jù)交互協(xié)議采用Modbus TCP協(xié)議，該協(xié)議的數(shù)據(jù)傳輸是通過以太網(wǎng)，因此BA系統(tǒng)和電力監(jiān)控系統(tǒng)之間只需要通過一根網(wǎng)線連接即可。
      環(huán)智國際大廈電力監(jiān)控系統(tǒng)基于Acrel-2000電力監(jiān)控組態(tài)軟件平臺進行開發(fā)設計。Acrel-2000電力監(jiān)控組態(tài)軟件具有數(shù)據(jù)轉發(fā)組件，可以方便的將電力監(jiān)控系統(tǒng)中實時數(shù)據(jù)庫中的數(shù)據(jù)以Modbus TCP協(xié)議進行發(fā)送，樓宇設備自控系統(tǒng)可以通過該數(shù)據(jù)接口接收電力監(jiān)控系統(tǒng)發(fā)送來的數(shù)據(jù)。在電力監(jiān)控系統(tǒng)的轉發(fā)設備配置界面，通訊方式要選擇TCP/IP網(wǎng)絡服務器模式，設置好本地IP地址和發(fā)送數(shù)據(jù)使用的端口號。

數(shù)據(jù)交換通訊協(xié)議格式