智能建筑中高低压配电设备集成监控和管理系统应用分析

王金晶

安科瑞电气股份有限公司 上海嘉定 201801

［摘 要］电力智能监控系统是信息时代的产物，反映了人类在高效经济时代对生活质量的不断追求，美好的希望和简化的工作程序。当前，正在建造越来越多的智能建筑物，并且智能建筑物是使用计算机技术自动管理和控制建筑物中的设备，并向用户提供信息和通信服务。因此，电力智能监控系统有益于智能建筑的各个方面。在此基础上，文章简要分析了电力监控系统在智能建筑中的应用，以促进电力监控系统的应用和发展。

［关键词］电力监控系统 ；智能建筑 ；应用

0引言

智能建筑通常具有以下条件：一套先进的楼宇自动化系统可创建温暖自然的居住环境，一套结构化的布线系统可在建筑物内或整个社区之间传输数据，语音通信和多媒体通信已集成在一起，可满足现代信息社会的高效工作要求。智能电源监控系统平台，用于通信系统，电源监控系统，建筑物中高压和低压配电设备的集成监控和管理。

1 电力智能监控系统结构分析

从目前情况分析，比较常见的电力监控系统的结构主要包括以下5个方面的子系统，具体如下。

1.1 控制现场子系统

控制现场子系统的基本构成包括 PLC、保护单元、远程 I/ O 单元、传感器、保护装置、执行装置等几部分，可以通过这 些设备的作用，实现对电力系统中各种信息的采集，同时执行有关的控制命令，实现对电力系统中的运行设备的在线监测和实时控制。传感器能够将现场的各种信号，例如数字信号、模拟信号、开关量信号等及时进行采集，然后经过相关处理后，利用电缆、光缆或者综合通信网络将信息传递到主控端。其中，保护单元可以对电力线路中的故障或者跳闸现象进行反映，而 PLC 是控制程序发出可控制操作的关键环节，可以实现对现场控制对象的遥调和遥控。

1.2 信息处理与控制子系统

在电力监控系统中，信息处理和控制子系统主要是通过主控端对各种信息进行采集，包括通信传输子系统传输过来的状态信息、数据信息以及视频信号等，之后通过计算机对相关数据进行分析，经过加工处理后反映到人机联系子系统中，实现状态显示，例如发出警报或者灯光亮起等，从而将信息传达给相关的工作人员。为满足工作需要，还可以进行

人工干预，进行相关的操作和控制。

1.3 主控层

主控制层位于中央控制室或车间中，通常配备有高性能，高可靠性的计算机，UPS 不间断电源，打印机和警报设备。电源监控软件安装在主控计算机上，通过该软件的人机界面和各种管理功能，可以实现整个配电系统的实时监控。

1.4 中间层

中间层位于现场层与主控层之间，主要完成现场层设备与主控计算机之间的网络通信连接，数据交换，通信协议转换，提高了系统的实时性，兼容性和可扩展性。以太网交换机使与其他系统的连接和共享数据信息变得容易，对于大型系统，还可以设置数据服务器和网关服务器以与其他系统连接。

1.5 现场层

站点级别的主要任务是收集和测量现场各种配电系统的运行参数，并将收集和测量的数据传输到监视系统。主要设备是内置电能表，轨道式电能表，能量断路器和四个远程设备。这些设备或仪表根据基本设备的需求进行配置，并安装在现场配电盘或开关柜中。上述所有设备彼此独立地完成功能，不依赖于主控制计算机的操作，并具有 RS485通信接口。检测到的电气参数和状态信号通过现场 RS485总线实时传输到中间层。

2 智能配电监控系统功能特点

2.1 提高现场工作效率

员工可以设置电源智能监控系统，以在短的 H-f.q 范围内准确判断和操作。同时，现场工作人员可以“透明”以同步了解电能流的状态，因此可以准确，及时地处理错误。即

使您不在现场，也可以通过系统配置通过无线传输模板获取错误信息。它可以实时反映设备的实际使用情况，还可以使员工合理地准备维护工作。

2.2 降低能源成本

电力智能监控系统可以优化能源成本。该系统可以用作基准，以针对具有半公共功率检测，功耗跟踪和优化管理的负载，在区域之间定制简单的功率负载计划，并要求赔偿由于不规则电能质量造成的损失。

2.3 优化资源

电力智能监控系统可以准确评估电网或变压器，配电盘，配电柜等设备的后备容量。这是因为数据可以准确反映电力资源的实时使用情况，便于电力资源的放置并由业主做出决

策。更好地促进配电系统的发展和变化。

3 智能建筑中电力监控系统的应用

3.1 电力监控系统

这些电源监视系统主要使用网络技术和计算机技术来监 视电源系统的运行并将设备的数据输出到监视中心。监视中 心可以远程控制每个设备，使工作人员可以实时了解它。设备的操作。其中，电源监视系统的主要功能包括系统操作的实时监视，电源质量监视，远程控制和操作记录，事件警报和记录，数据收集和历史数据管理，打印各种报告

以及电源管理。

3.2 常规电力监控应用

常规电源监控主要满足以下要求 ：数据采集和记录每个开关的运行状态，电压，电流，功率和能量，以及常见的电气参数（例如警报和远程控制）。某学校的电力系统共有8个10 kV 变电站，每个变电站都配备有两个变压器。结构采用2条输入线和1条母线。每个变电站包含大约80个馈电回路。为了科学地管理整个学校的供电系统并正常使用学校的电力

进行教育和科学研究，学校采用了配电监控系统，并根据学校的实际情况采用了现有的电源监控系统。该系统大致分为8个子工作站和1个监控中心，主要通信网络使用

100MTCP/IP 光纤以太网，并且为了实现现场监控，现场监控层使用 Modbus 总线进行通信。

3.3 电能质量监控应用

某大厦共有变配电所四座，分别位于地下三层（1#、2#变电所）、21层（3# 变电所）和53层（4# 变电所）。为了保证整个大厦正常工作的可靠供电和实现供电系统的现代化管理，采用了电力监控系统，在1# 变电所设置监控主机，在2#、3#、4# 变配电所分别设置智能通信管理器实现通信上传功能。主通讯网采用100mTCP/IP 光纤以太网，子站内的现场监控层采用 Modbus 总线通讯，系统采集电房内高压柜上微机保护、测量仪表、直流屏、变压器温控仪、发电机等信息。实现遥测、遥信、遥控、报警功能、数据统计、管理分析等功能。并通过采用可编程控制器，实现负载自动控制功能，通过 PLC 的逻辑控制实现指定动作顺序的减载，以保证重要负荷的正常运行。建筑拥有两条独立的35kV 进线和10kV 的母线，其中母线分段运行，每段母线装配有8~10变压器，变压器的型号为10 kV/400 V，每台变压器由30~100条馈线回路。

35 kV 进线主要配置电力线路监控仪，由于该进线是整个系统的电力源头，其对于整个系统的顺利运行有着重要的作用，因此选用精度和功能性都比较高的设备来对这条回路进行监控，这种电力线路监控仪采样频率非常高，而且可以监视供电电源的电能质量对整个系统的影响，除此之外，它还可以监控35kV 母线两侧的运行工况和系统内的一些电气故障。

3.4 电能损耗数据的采集和管理

从电力智能监控系统运行的过程中可以看出，工作人员需要对不同的回路和计量表等进行计数和分析，同时，通过网络系统形成一个完整的数据库。而且，还可以对数据软件进行分析和探讨，进而对不同单位的电能损耗程度进行采集和管理，提升数据的科学性和准确性。这些数据信息会在收费表中体现，住户可以根据电能收费表来缴纳电费。这种方式可以从某种程度上培养人们的节能意识，同时还有助于各种不同类型的能耗审计措施的贯彻和落实。

3.5 智能电力监控系统的功能

从以上的电力监控系统的应用案例中可以看出，智能电力监控系统主要有以下的功能 ：

（1）智能监控系统可以设计各种智能建筑和社区电源管理方法。电源监控系统可以大大提高电源管理效率，并获得节电效果。它可以提高电效率。

（2）除了主要硬件设备的工艺水平以及软件的可靠性，电力监控系统比较成熟以外，在通讯连接方面也比较先进。

（3）智能电力监控系统所采用的通讯协议是由国际电气公司所提供的，能够在很好的完成系统通讯的同时具有很高的可靠性和先进性。

（4）智能电力监控系统借鉴了国内外关于智能建筑应用的大量经验，在进行系统集成和软件设计时，能够运用成熟和先进的方法，所设计的软件不仅运行安全可靠，而且有较

低的运行成本。

（5）作为一个分层分布式的监控系统，智能电力监控系统在任何的监控点处都能按照就近布置原则将其接入到系统中，并由相关的软件进行处理，这样可以对现场的布线和施工过程进行简化，在节省投资的同时提高工作效率。

（6）电力监控系统采用了智能化的控制理念，具有较高的自动化程度和较强的可靠性，可以自动对数据进行记录，可以让系统持续有效稳定的运行。最后，智能电力监控系统在自成系统的基础上还可以与智能建筑实现管理上的结合。

3.6 系统运行和设备管理

电力智能监控系统可以对设备运行的各项参数进行控制，做好监测工作。工作人员在实际的监测工作中，工作人员应该加强对设备的节能性进行控制，如果出现了故障问题或者是运行异常的现象，就应该做好警报，这样相关的检修和维护的工作人员就会在第一时间赶到现场对故障设备进行处理。在这种情况下，智能电力智能监控系统可以根据监测数据的

相关信息和实际的耗电现象实现自动巡检。电力智能监控系统的工作方式不仅具有一定的经济性，同时还具有一定的安全性。管理人员可以通过充分应用监控系统的优势来对提升设备运行的效率，为电气节能工作的进行提供相对比较科学的依据，完善和优化运行的整体状态。

4 安科瑞变电所运维云平台

4.1概述

AcrelCloud-1000变电所运维云平台基于互联网＋、大数据、移动通讯等技术开发的云端管理平台，满足用户或运维公司监测众多变电所回路运行状态和参数、室内环境温湿度、电缆及母线运行温度、现场设备或环境视频场景等需求，实现数据一个中心，集中存储、统一管理，方便使用，支持具有权限的用户通过电脑、手机、PAD等各类终端链接访问、接收报警，并完成有关设备日常和定期巡检和派单等管理工作。

4.2应用场所

适用于电信、金融、交通、能源、医疗卫生、文体、教育科研、农林水利、商业服务、公用事业等行业变配电运行维护系统的新建、扩建和改建。

4.3系统结构

系统可分为四层：即感知层、传输层、应用层和展示层。

感知层：包含变电所安装的多功能仪表、温湿度监测装置、摄像头、开关量采集装置等。除摄像头外，其它设备通过RS485总线接入现场智能网关RS485端口。

传输层：包含现场智能网关和交换机等设备。智能网关主动采集现场设备层设备的数据，并可进行规约转换，数据存储，并通过交换机把数据上传至指定的服务器端口，网络故障时数据可存储在本地，待网络恢复时从中断的位置继续上传数据，保证服务器端数据不丢失。

应用层：包含应用服务器和数据库服务器，若变电所数量小于30个则应用服务器和数据库服务器可以合一配置。服务器需要具备固定IP地址，以接收各智能网关主动传送过来的数据。

展示层：用户通过手机、平板、电脑等多终端的方式访问平台信息。

4.4系统功能

4.4.1用能月报

用能月报支持用户按总用电量、变电站名称、变电站编号等查询所管理站所的用电量，查询跨度可设置为月。

4.4.2站点监测

站点监测包括概况、运行状态、当日事件记录、当日逐时用电曲线、用电概况。

4.4.3变压器状态

变压器状态支持用户查询所有或某个站所的变压器功率、负荷率、等运行状态数据，支持按负荷率、功率等升、降序排名。

4.4.4运维

运维展示当前用户管理的有关变电所在地图上位置及总量信息。

4.4.5配电图

配电图展示被选中的变电所的配电信息，配电图显示各回路的开关状态、电流等运行状态及信息，支持电压、电流、功率等详细运行参数查询。

4.4.6视频监控

视频监控展示了当前实时画面（视频直播），选中某一个变配电站，即可查看该变配电站内视频信息。

4.4.7电力运行报表

电力运行报表显示选定站所选定设备各回路指定采集间隔运行参数和电能抄表的实时值及平均值行统计。

4.4.8报警信息

对平台所有报警信息进行分析。

4.4.9任务管理

任务管理页面可以发布巡检或消缺任务，查看巡检或消缺任务的状态和完成情况，可以点击查看任务查看具体的巡检信息。

4.4.10用户报告

用户报告页面主要用于对选定的变配电站自动汇总一个月的运行数据，对变压器负荷、配电回路用电量、功率因数、报警事件等进行统计分析，并列出在该周期内巡检时发现的各类缺陷及处理情况。

4.4.11 APP监测

电力运维手机支持“监控系统”、“设备档案”、“待办事项”、“巡检记录”、“缺陷记录”、“文档管理”和“用户报告”七大模块，支持一次图、需量、用电量、视频、曲线、温湿度、同比、环比、电能质量、各种事件报警查询，设备档案查询、待办事件处理、巡检记录查询、用户报告、文档管理等。

4.5系统硬件配置

5 结语

将智能电源监控系统应用于智能建筑可提高电源系统的可靠性并确保电源的连续性。因此，为了进一步促进智能建筑的发展，有必要加强对电力监控技术的研究。在智能建筑和电力节能中，电力监控系统扮演着越来越重要的角色，并以其出色的节能效果和电力监控功能而受到高度评价。与楼宇自动化系统的集成管理，可以有效节省人工管理的成本和时间，操作查询方便，经济效益明显。因此，随着科学技术的发展和经济的发展，电力监控系统的开发和应用将进一步深化。

参考文献

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审核编辑黄宇