广州亚运会开闭幕式电力监控系统        

  韩来发       上海安科瑞电气股份有限公司，上海 嘉定

摘    要： 输配和保护控制是电力应用的前提条件，也是电气建设的基本目的，对与要求用电要求用电稳定**、力保万无一失的亚运开闭幕式场馆来说，是如此。因此，亚组委在选择电气设备及供应商时，慎之又慎，上海安科瑞电气股份有限公司的电力监控系统Acrel3000真是在这基础上突引而出，成为亚运保供电系统的一员。

1　  概述
海心沙岛位于广州市珠江内江心沙洲，在珠江北主航道上，2010年16届广州亚运会开幕式以及半个月后的闭幕式在此隆重举行。
整个岛内的供电由现场发电以及广州市供电局供电两部分组成，整个配电设施全部位于舞台下方的地下空间，包括四个配电区域，分别是：（1#）综合变配电房、舞台（2#）综合变配电房、地下空间（3#）综合变配电房、舞台（4#）综合变配电房，每个配电房包括10KV高压配电柜、直流屏、0.4KV低压配电柜、发电机、变压器等。在亚运会开闭幕式当晚，所有涉及表演、喷泉、音响等重要回路全部由现场发电机供电，其余看台、照明等由广州市供电局供电。
作为洲际大赛的开闭幕式会场，其对供配电系统的稳定性，安全性要求高。因此，在每个综合变配区域设置一个电力监控系统工作站，实现对本变配电房各运行设备的运行状态的检测、预警，故障分析、统计输出与自动控制；在看台设备监控中心设一个中央控制室，系统服务器和主管理工作站设于该中央控制室，所有变配电房电力参数通过光纤传输至中央控制室。同时在广州市供电局10楼设置电力监控系统工作站，数据通过网络公司局域网，通过广东省104规约传输至供电局调度中心。从多方位，全角度，深层次来确保亚运供电万无一失。
集合以上要求，Acrel-3000电力监控系统充分利用了现代电子技术、计算机技术、计算机网络技术、现场总线技术的新发展，对整个岛内的供配电系统进行分散数据采集和集中监控管理。

2　 系统的网络构成   
本系统采用分层分布式计算机网络结构即间隔层、通讯层和站控层如下图所示：

图1

作为整个配电系统的基础，现场间隔隔层主要的设备包括：多功能网络电力仪表、漏电流监测装置、微机综合保护装置、直流屏系统、变压器温度控制仪等。这些装置分别对应相应的一次设备安装在高低压电气柜、温控箱以及直流屏柜内，多功能网络仪表、漏电流监测装置、微机综合保护装置以及变压器温控仪采用RS485通讯接口，通过现场MODBUS总线组网通讯，直流屏系统采用232接口，通过CDT通讯协议实现数据现场采集。
通讯网络层主要为：通讯服务器、光端交换机、交换机。其主要功能为把分散在现场采集装置集中采集，同时远传至站控层，完成现场层和站控层之间的数据交互。
站控层：设有高性能工业计算机、显示器、UPS电源、打印机、报警蜂鸣器等设备。监控系统安装在计算机上，集中采集显示现场设备运行状况，以人机交互的形式显示给用户。
以上网络仪表均采用RS485、RS232接口通过MODBUS-RTU以及CDT通讯协议，RS485采用屏蔽线传输，一般都采用二根连线，接线简单方便；通讯接口是半双工通信即通信的双方都可以接收、发送数据但是在同一时刻只能发送或接收数据，数据高传输速率为10Mbps。RS-485接口是采用平衡驱动器和差分接收器的组合，抗噪声干扰能力增强，总线上允许连接多达32个设备，大传输距离为1.2km。
数据在站控层以串口协议数据转发的形式，通过局域网，传输给总服务器，在总服务器，以104规约，通过高速以太网，传输给广州市供电局调中心。

3　 系统的主要功能
3.1  数据采集与处理
数据采集是配电监控的基础，数据采集主要由底层的测控装置采集完成，实现远程数据的本地实时显示。需要完成采集的信号包括：三相电压U、三相电流I、频率Hz、功率P、功率因数COSφ、电度Ep、远程设备运行状态、温度等数据。
数据处理主要是把按要求采集到的电参量实时准确的显示给用户，达到配电监控的自动化化和智能化要求，同时把采集到的数据存入数据库供用户查询、分析。避免了运行**团队直接去配电室查看配电系统运行状态，确保在短时间发现并排除故障。
3.2  人机交互
系统通过全中文界面，CAD图形显示高低压配电系统一次主接线图，显示当前各回路设备运行信息，并实时刷新，并通过着色，显示当前回路运行状态，如下图所示：

图2

3.3  故障报警及事故追忆
在配电系统发生运行故障时，会及时发出声光报警提示用户及时响应故障回路，同时自动记录事件发生的时间地点，以被用户查询，追忆故障原因，记录如下图所示：

图3

图中显示现场回路产生分合位告警信息。

3.4  用户权限管理
可根据用户要求添加和删除软件的用户数量和设置用户的权限。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。
3.5  运行负荷曲线
定时采集进线及重要回路电流负荷参量，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、实时显示重要回路的谐波数据（2—31次谐波），以及查询历史谐波数据等。

图4

由于开幕式当晚对配电系统安全性要求高，因此，在重要回路部分采用现场发电，保证配电系统运行安全，稳定。图4中，大红色曲线表示由广州市供电局供电功率趋势曲线，紫色部分为现场发电机发电功率趋势，绿色曲线表示当前总功率运行趋势，通过实时趋势曲线，可以帮助值班人员密切监视当前负荷运行状况。
3.6  用数据库建立与查询
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。
3.7  数据转发功能
所有运行数据均通过以太网，由海心沙现场值班室通过104规约，传输至广州市供电局调度中心，由市供电部门集中监视，统一运筹。

4　 系统特点
系统的软硬件全部模块化，硬件全部智能化。软硬件设计选择工业级标准，可靠性非常高；整个系统的智能控制终端，远程智能通讯控制器全部由16位微机组成，这种集散型控制系统速度快，实时性好，通讯可靠；智能控制终端自带CPU，采集*，实时性强，系统冗余度高；各个子系统都是独立工作，互不影响；并且和子系统都实现了模块化，进一步提高了整个系统的安全及可靠性。

5　 总结
本文介绍了广州亚运会开闭幕式电力监控系统的总体结构以及实现功能。在系统投资运营以后，已经经过了亚运开闭幕式多次开幕式预演的考验，并终在亚运开闭幕式当晚成功发挥其功效。通过本系统对前几次预演所得数据进行分析，得出了合适的发电负荷量，既保证了供电的可靠性，又实现了成本的节约，响应了节约办亚运的号召。

参考文献：
[1] 任致程 周中. 电力电测数字仪表原理与应用指南[M]. 北京. 中国电力出版社. 2007. 4