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青島新機場空管工程業務區電力監控和能耗監測的設計與應用

文章出處：何花 18702111387 責任編輯：admin 閱讀量：發表時間：2021-10-28 18:20

安科瑞何花

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務區電力監控和能耗監測，采用智能電力儀表采集配電現場的各種電參量和開關信號。系統采用現場就地組網的方式，組網后通過現場總線通訊并遠傳至后臺，通過電力監控和能耗監測實現變電所配電回路用電的實時監控和電能管理。
關鍵詞：公建項目;青島新機場空管工程業務區;智能電力儀表;電力監控和能耗監測
0 概述
青島新機場項目，按照國際高4F運行等級設計，可起降空客380、波音747等目前大機型，項目建成后將成為區域性樞紐機場、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的重點工程之一，工程總投資9.56億元人民幣，總建筑面積2.35萬平方米，總用地規模266畝。空管工程包括塔臺區、業務區、二次雷達、氣象雷達、氣象觀測場等區域組成。
民航機場屬于特別重要用能單位，一級負荷較多，高級別的設施水平和服務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為關心的問題。項目面積大，分布廣，負荷密集，供電容量大，需要通過自動化系統對工程各類供電設備的運行狀態和用電負荷的變化情況進行自動、集中、實時的監控。Acrel-2000Z電力監控系統針對35kV及以下用戶變電站，對微機保護裝置、智能操控裝置、電氣接點測溫產品、電能質量監測裝置、多功能儀表、直流屏、模擬屏等設備進行監控，幫助用戶實現變電、配電、用電的全面管理。系統監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、用能設備進行能源的系統化、精細化監測，以發現能源消耗的異常，通過分析找出解決方法，對于實施的節能技改可效果跟蹤、效果對比、效果驗證，并通過不斷優化策略，找出優用能模式。Acrel5000能耗管理系統采集建筑電、水、氣、冷熱量等能源消耗數據和光伏、風力、儲能等新能源數據，對用能數據進行分析，按照區域、部門、用電設備類型進行細分，提供同比、環比分析比較和用能數據追溯，同時可以提供尖峰平谷各時段用能數據和報表，幫助用戶梳理能源賬單明細和制定能源績效考核。

1 系統結構
安科瑞電力監控和能耗管理系統以服務器、通訊設備、測控單元為基本工具，為民航機場的實時數據采集及遠程管理提供了基礎平臺，它可以和檢測、控制設備構成任意復雜的監控系統。該系統主要采用分層分布式計算機網絡結構，如系統結構圖所示：青島新機場空管工程業務區能耗系統站控管理層及網絡通訊層。現場共有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進行保護和測控。AM5 系列產品具有統一的軟硬件平臺、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 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，廣泛應用于建筑、工業、能源等領域。可提供 12 路交流輸入（標準硬件包括：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，可滿足絕大多數場合下中低壓系統間隔層的保護測控要求。裝置硬件設計采用可靠性配置，軟件配以專門的保護算法，抗干擾性能強，可靠性高，保護實現方式靈活，能與 Acrel-2000 變電站綜合自動化系統配套使用，為電力系統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，該設備是針對電力系統、工礦企業、公用設施的電能統計、管理需求而設計的一款智能儀表，集成了全部電力參數測量及全面的電能計量，有功電能的準確度達到了0.5S級，提供上24時、上31日以及上12月的各類電能數據統計。帶有開關量輸入和繼電器輸出可實現“遙信”和“遙控”功能，并具備報警輸出。該設備帶有RS485通信接口，采用MODBUS-RTU協議，可廣泛應用于各種控制系統，SCADA系統和能源管理系統中。
末端配電箱采用DTSD1352系列的導軌式電能計量表，這款表采用35mm標準導軌安裝，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、14個日時段、4種費率的復費率電能統計、支持4種大需量及發生時間統計，支持上48月及上90日歷史電能，還具備開關量、測溫、液晶中文顯示、多種通訊接口及通訊規約，也具有國家計量器具型證書、CE認證等。
1.2  通訊設備
Anet-2E8S1智能通訊管理機具備在局域網及廣域網的數據交換能力，上行通訊支持各種電力調度的協議及安科瑞私有通訊規約，也可以針對第三方系統協議進行適配；下行通訊支持支持modbus、DL/T645、IEC103、CJ/T188等常見協議，也可以針對設備協議做定制開發。網關本身具備斷點續傳，可以設置保存天數、上傳周期等，支持先進先出緩存。網關亦可進行邏輯計算，可過濾抖動數據，可大大減輕上位機數據處理壓力，非常適用于民航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，顯示低壓配電系統電氣一次主接線圖，顯示配電系統設備狀態及相應實時運行參數，畫面定時輪巡切換；畫面實時動態刷新；模擬量顯示；開關量顯示；連續記錄顯示等。
2.2  歷時事件
歷時事件查看界面主要為用戶查看曾經發生過的故障記錄、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，為您把握整個系統的運行情況提供了良好的軟件支持。
2.3  數據庫建立與查詢
主要完成遙測量和遙信量定時采集，并且建立數據庫，定期生成報表，以供用戶查詢打印。
2.4  用戶權限管理
針對不同級別的用戶，設置不同的權限組，防止因人為誤操作給生產，生活帶來的損失，實現配電系統的安全，可靠運行。可以通過用戶管理進行用戶登錄、用戶注銷、修改密碼、添加刪除等操作，方便用戶對賬號和權限的修改。
2.5  運行負荷曲線
負荷趨勢曲線功能主要負責定時采集進線及重要回路電流和功率負荷參量，自動生成運行負荷趨勢曲線的，方便用戶及時了解設備的運行負荷狀況。點擊畫面相應按鈕或菜單項可以完成相應功能的切換；可以查看實時趨勢曲線或歷史趨勢線；對所選曲線可以進行平移、縮放、量程變換等操作，幫助用戶進線趨
勢分析和故障追憶，為分析整個系統的運行狀況提供了直觀而方便的軟件支持。
2.6  遠程報表查詢
報表管理程序的主要功能是根據用戶的需要設計報表樣式，把系統中處理的數據經過篩選、組合和統計生成用戶需要的報表數據。本程序還可以根據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。

報表具有自由設置查詢時間實現日、月、年的電能統計，數據導出和報表打印等功能。
3 案例分析

u 配電實時監測

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

u 權限管理

通過用戶權限管理能夠防止未經授權的操作（如遙控的操作，數據庫修改等）。可以定義不同級別用戶的登錄名、密碼及操作權限，為系統運行、維護、管理提供可靠的安全保障。

u 遙控操作

具備相應權限的維護人員可以通過監控系統的主界面點擊相應的斷路器遙信點調出遙控操作界面，可以及時執行調度系統或站內相應的操作命令。
u 運行報表&電能統計報表

u 歷史事件查詢

電力監控系統能夠對遙信變位，保護動作、事故跳閘，以及電壓、電流、功率、功率因數越限等事件記錄進行存儲和管理，方便用戶對系統事件和報警進行歷史追溯，查詢統計、事故分析。
u 能耗主界面
反映建筑當年用能各分類能耗和折算為標準煤的綜合能耗，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日逐時用能曲線；單擊每個分類能耗的上部區域，可跳轉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）當日及昨日同期、當月及上月同期、當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月用能餅圖；
反映某分類能耗當年各月用能同比分析圖；
u 分類能耗支路用能統計報表
可靈活選擇支路，并統計某段時間內支路用能的日、月、周、季、年用能；
通過透視表功能強大，用戶可進行多種數據統計，并對數據進行組合排序；

統計數據可通過柱狀圖、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
可查詢任一支路某段時間內的用能參數（例如電壓、電流、功率、功率因數等），具體可查詢的參數與安裝的儀表和系統配置有關，查詢時不可跨月；

數據以圖表或表格的形式顯示，圖表可通過鼠標操作放大、縮小、移動；可對數據進行排序（大值、小值）；

4 結束語
我國民航業飛速發展，機場供電系統作為機場運行的動力供應，尤顯重要。在國家提出加強智能電網建設和民航局建成安全、高效、優質、綠色的現代化民用航空體系的大背景下，在機場供電網絡中引入智能電網技術，建設智能化機場供配電系統，不僅為機場運行提供更加可靠的能源供應，強化電力保障，還可實現節能減排，對機場長遠發展有著重要意義。大型機場通常供電區域大，線路長，供電設備多，負荷種類復雜，不同電壓等級混合。因此，必須建設完善的電力綜合監控系統，實現對全場配電網絡的信息采集、集中管理。
通過Acrel-2000電力監控系統和 Acrel-5000能耗管理系統的實施，幫助青島新機場空管工程改變人工管理的傳統工作方式，通過技術手段幫助用戶維護供配電系統的安全可靠，也為節約能耗、技術升級、績效考核提供了數據基礎。［2］

參考文獻：
[1].任致程周中. 電力電測數字儀表原理與應用指南[M]. 北京. 中國電力出版社. 2007. 4
[2].周中等編著. 智能電網用戶端電力監控與電力監控和能耗監測產品選型及解決方案[M]. 北京. 機械工業出版社. 2011.10

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