青岛新机场空管工程业务区电力监控和能耗监测的设计与应用

摘要：介绍青岛新机场空管工程业务区电力监控和能耗监测，采用智能电力仪表采集配电现场的各种电参量和开关信号。系统采用现场就地组网的方式，组网后通过现场总线通讯并远传至后台，通过电力监控和能耗监测实现变电所配电回路用电的实时监控和电能管理。

  关键词：公建项目;青岛新机场空管工程业务区;智能电力仪表;电力监控和能耗监测

  0  概述

  青岛新机场项目，按照国际高4F运行等级设计，可起降空客380、波音747等目前大机型，项目建成后将成为区域性枢纽机场、面向日韩的门户机场，也会成为集高铁、地铁、航空、高速公路为一体的大型机场。其中的空管工程是该机场建设的重点工程之一，工程总投资9.56亿元人民币，总建筑面积2.35万平方米，总用地规模266亩。空管工程包括塔台区、业务区、二次雷达、气象雷达、气象观测场等区域组成。

  民航机场属于特别重要用能单位，一级负荷较多，别的设施水平和服务水平也决定了客户对管理水平的高度要求，保证用能安全是机场方面为关心的问题。项目面积大，分布广，负荷密集，供电容量大，需要通过自动化系统对工程各类供电设备的运行状态和用电负荷的变化情况进行自动、集中、实时的监控。Acrel-2000Z电力监控系统针对35kV及以下用户变电站，对微机保护装置、智能操控装置、电气接点测温产品、电能质量监测装置、多功能仪表、直流屏、模拟屏等设备进行监控，帮助用户实现变电、配电、用电的管理。系统监控范围包括用户变电站、开闭所、分变电所及低压配电室等。

  针对于项目重要用能单元、用能设备进行能源的系统化、精细化监测，以发现能源消耗的异常，通过分析找出解决方法，对于实施的节能技改可效果跟踪、效果对比、效果验证，并通过不断优化策略，找出优用能模式。Acrel5000能耗管理系统采集建筑电、水、气、冷热量等能源消耗数据和光伏、风力、储能等新能源数据，对用能数据进行分析，按照区域、部门、用电设备类型进行细分，提供同比、环比分析比较和用能数据追溯，同时可以提供尖峰平谷各时段用能数据和报表，帮助用户梳理能源账单明细和制定能源绩效考核。

  1  系统结构

  安科瑞电力监控和能耗管理系统以服务器、通讯设备、测控单元为基本工具，为民航机场的实时数据采集及远程管理提供了基础平台，它可以和检测、控制设备构成任意复杂的监控系统。该系统主要采用分层分布式计算机网络结构，如系统结构图所示：青岛新机场空管工程业务区能耗系统站控管理层及网络通讯层。现场共有25台AM5系列微机保护装置、200台AEM96系列三相多功能电力仪表以及152只DTSD1352系列导轨式电能计量表。

  1.1  测控单元

  中压配电柜采用AM5系列微机保护装置对电力系统进行保护和测控。AM5 系列产品具有统一的软硬件平台、强大的保护逻辑图形化可编程功能和丰富的接口资源，能够适应 35kV 及以下电压等级的各种变配电测控保护要求，满足个性化定制需求，广泛应用于建筑、工业、能源等领域。可提供 12 路交流输入（标准硬件包括：三相保护电流、两个零序电流、三相测量电流及 4 个电压通道），16 路可编程遥信输入，10 路可编程继电器接点输出，可满足绝大多数场合下中低压系统间隔层的保护测控要求。装置硬件设计采用可靠性配置，软件配以专门的保护算法，抗干扰性能强，可靠性高，保护实现方式灵活，能与 Acrel-2000 变电站综合自动化系统配套使用，为电力系统的安全可靠运行提供保障。

  低压配电柜采用AEM96系列三相多功能电力仪表，该设备是针对电力系统、工矿企业、公用设施的电能统计、管理需求而设计的一款智能仪表，集成了全部电力参数测量及的电能计量，有功电能的准确度达到了0.5S级，提供上24时、上31日以及上12月的各类电能数据统计。带有开关量输入和继电器输出可实现“遥信”和“遥控”功能，并具备报警输出。该设备带有RS485通信接口，采用MODBUS-RTU协议，可广泛应用于各种控制系统，SCADA系统和能源管理系统中。

  末端配电箱采用DTSD1352系列的导轨式电能计量表，这款表采用35mm标准导轨安装，80A以下直接接入，80A以上采用互感器二次接入。功能方面支持全电参量测量包括2-31次谐波测量，电能方面支持双向有功、无功电能计量，并支持两套时段表、4个时区、14个日时段、4种费率的复费率电能统计、支持4种大需量及发生时间统计，支持上48月及上90日历史电能，还具备开关量、测温、液晶中文显示、多种通讯接口及通讯规约，也具有国家计量器具型证书、CE认证等。

  1.2  通讯设备

  Anet-2E8S1智能通讯管理机具备在局域网及广域网的数据交换能力，上行通讯支持各种电力调度的协议及安科瑞私有通讯规约，也可以针对第三方系统协议进行适配；下行通讯支持支持modbus、DL/T645、IEC103、CJ/T188等常见协议，也可以针对设备协议做定制开发。网关本身具备断点续传，可以设置保存天数、上传周期等，支持先进先出缓存。网关亦可进行逻辑计算，可过滤抖动数据，可大大减轻上位机数据处理压力，非常适用于民航机场一类采集点位较多的大型项目。

  2  软件功能

  2.1  人机交互

  系统提供简单、易用、良好的用户使用界面。采用全中文界面，显示低压配电系统电气一次主接线图，显示配电系统设备状态及相应实时运行参数，画面定时轮巡切换；画面实时动态刷新；模拟量显示；开关量显示；连续记录显示等。

  2.2  历时事件

  历时事件查看界面主要为用户查看曾经发生过的故障记录、信号记录、操作记录、越限记录提供方便友好的人机交互，通过历史事件查看平台，用户可以根据自己的要求和查询条件方便定位您所要查看的历史事件，为您把握整个系统的运行情况提供了良好的软件支持。

  2.3  数据库建立与查询

  主要完成遥测量和遥信量定时采集，并且建立数据库，定期生成报表，以供用户查询打印。

  2.4  用户权限管理

  针对不同级别的用户，设置不同的权限组，防止因人为误操作给生产，生活带来的损失，实现配电系统的安全，可靠运行。可以通过用户管理进行用户登录、用户注销、修改密码、添加删除等操作，方便用户对账号和权限的修改。

  2.5  运行负荷曲线

  负荷趋势曲线功能主要负责定时采集进线及重要回路电流和功率负荷参量，自动生成运行负荷趋势曲线的，方便用户及时了解设备的运行负荷状况。点击画面相应按钮或菜单项可以完成相应功能的切换；可以查看实时趋势曲线或历史趋势线；对所选曲线可以进行平移、缩放、量程变换等操作，帮助用户进线趋

  势分析和故障追忆，为分析整个系统的运行状况提供了直观而方便的软件支持。

  2.6  远程报表查询

  报表管理程序的主要功能是根据用户的需要设计报表样式，把系统中处理的数据经过筛选、组合和统计生成用户需要的报表数据。本程序还可以根据用户的需要对报表文件采用定时保存、打印或者召唤保存、打印模式。同时本程序还向用户提供了对生成的报表文件管理功能。

  报表具有自由设置查询时间实现日、月、年的电能统计，数据导出和报表打印等功能。

  3  案例分析

  u 配电实时监测

  系统人机界面友好，以配电一次图的形式直观显示配电线路的运行状态，实时监测各回路电压、电流、功率、功率因数、电能等电参数信息，动态监视各配电回路断路器、隔离开关、地刀等合、分状态。

  u 权限管理

  通过用户权限管理能够防止未经授权的操作（如遥控的操作，数据库修改等）。可以定义不同级别用户的登录名、密码及操作权限，为系统运行、维护、管理提供可靠的安全保障。

  u 遥控操作

  具备相应权限的维护人员可以通过监控系统的主界面点击相应的断路器遥信点调出遥控操作界面，可以及时执行调度系统或站内相应的操作命令。

  u 运行报表&电能统计报表

  u 历史事件查询

  电力监控系统能够对遥信变位，保护动作、事故跳闸，以及电压、电流、功率、功率因数越限等事件记录进行存储和管理，方便用户对系统事件和报警进行历史追溯，查询统计、事故分析。

  u 能耗主界面

  反映建筑当年用能各分类能耗和折算为标准煤的综合能耗，并计算得到单位面积能耗；

  通过表计计量电能消耗，界面下方显示电能的当日逐时用能曲线；单击每个分类能耗的上部区域，可跳转到该分类能耗的用能分析主界面；

  可通过下拉框切换建筑，建筑图片可根据项目要求替换；

  u 分类能耗主界面

  反映某分类能耗（例如电）当日及昨日同期、当月及上月同期、当年及上年同期的用能及对比，增长百分比及增加值；

  反映某分类能耗过去48小时、过去31天、过去12个月、过去3年的用能趋势；

  反映某分项能耗的当月用能饼图；

  反映某分类能耗当年各月用能同比分析图；

  u 分类能耗支路用能统计报表

  可灵活选择支路，并统计某段时间内支路用能的日、月、周、季、年用能；

  通过透视表功能强大，用户可进行多种数据统计，并对数据进行组合排序；

  统计数据可通过柱状图、点线图、堆积图、饼图等多种图表展示；

       u 分类能耗支路分时段用能趋势分析

  可查询任一支路某段时间内的用能参数（例如电压、电流、功率、功率因数等），具体可查询的参数与安装的仪表和系统配置有关，查询时不可跨月；

  数据以图表或表格的形式显示，图表可通过鼠标操作放大、缩小、移动；可对数据进行排序（大值、小值）；

  4  结束语

  我国民航业飞速发展，机场供电系统作为机场运行的动力供应，尤显重要。在国家提出加强智能电网建设和民航局建成安全、、、绿色的现代化民用航空体系的大背景下，在机场供电网络中引入智能电网技术，建设智能化机场供配电系统，不仅为机场运行提供更加可靠的能源供应，强化电力保障，还可实现节能减排，对机场长远发展有着重要意义。大型机场通常供电区域大，线路长，供电设备多，负荷种类复杂，不同电压等级混合。因此，建设完善的电力综合监控系统，实现对全场配电网络的信息采集、集中管理。

  通过Acrel-2000电力监控系统和 Acrel-5000能耗管理系统的实施，帮助青岛新机场空管工程改变人工管理的传统工作方式，通过技术手段帮助用户维护供配电系统的安全可靠，也为节约能耗、技术升级、绩效考核提供了数据基础。