張華

(中船第九設(shè)計(jì)研究院工程有限公司 ,上海 200063)

0 引 言

因智能電網(wǎng)發(fā)展的需求，網(wǎng)絡(luò)電力儀表得到了廣泛應(yīng)用。網(wǎng)絡(luò)電力儀表作為電網(wǎng)用戶端底層的傳感器和執(zhí)行元件，在用戶可靠用電、節(jié)約用電和安全用電中起著重要作用。在不同的應(yīng)用場(chǎng)合中，根據(jù)使用功能，儀表可分為三類：監(jiān)控和保護(hù)儀表、電能分析與管理儀表和電氣安全儀表。因此在配電柜上裝有各類儀表計(jì)進(jìn)行分回路監(jiān)測(cè)。在上海市工程建設(shè)規(guī)范DGJ 08-2048—2016《民用建筑電氣防火設(shè)計(jì)規(guī)程》[1]中提出采用電氣綜合監(jiān)控系統(tǒng)，即用一個(gè)儀表綜合三類功能，由一個(gè)綜合監(jiān)控儀表收集，通過(guò)通信網(wǎng)絡(luò)上傳至監(jiān)控主機(jī)。本文結(jié)合工程設(shè)計(jì)對(duì)電氣綜合監(jiān)控系統(tǒng)的合理應(yīng)用進(jìn)行了分析探討。

1 電氣綜合監(jiān)控系統(tǒng)簡(jiǎn)介

電氣綜合監(jiān)控系統(tǒng)是在建筑供配電系統(tǒng)的基礎(chǔ)上，基于通信網(wǎng)絡(luò)和互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，用于保障建筑物電氣防火安全、實(shí)施配電系統(tǒng)電氣參數(shù)監(jiān)控的信息管理系統(tǒng)。

電氣綜合監(jiān)控系統(tǒng)整合了電氣火災(zāi)監(jiān)控、消防設(shè)備電源監(jiān)控、電力監(jiān)控、能耗監(jiān)測(cè)、浪涌保護(hù)監(jiān)測(cè)和電力質(zhì)量監(jiān)測(cè)等功能，采用具備綜合功能的現(xiàn)場(chǎng)采集裝置，通過(guò)相同的網(wǎng)絡(luò)通信層傳輸?shù)较揽刂剖业木C合電氣監(jiān)控系統(tǒng)主機(jī)，并通過(guò)共用的網(wǎng)絡(luò)通信層傳輸?shù)阶冸娝蛋嗍覂?nèi)的電力監(jiān)控、能耗管理和浪涌保護(hù)監(jiān)控分屏主機(jī)顯示，同時(shí)還可傳輸?shù)较揽刂剖业碾姎饣馂?zāi)監(jiān)控和消防設(shè)備電源監(jiān)控分屏主機(jī)顯示，從而實(shí)現(xiàn)集中采集、集中傳輸、集中顯示和分屏分區(qū)顯示。

2 電氣綜合監(jiān)控系統(tǒng)的組成

電氣綜合監(jiān)控系統(tǒng)由監(jiān)控管理層、通信傳輸層和現(xiàn)場(chǎng)信息采集裝置組成，如圖1所示。

監(jiān)控管理層包括綜合監(jiān)控主機(jī)、電氣火災(zāi)監(jiān)控主機(jī)、消防電源監(jiān)控主機(jī)、電力監(jiān)控和能耗管理系統(tǒng)分屏主機(jī)及浪涌保護(hù)監(jiān)控主機(jī)等。通信傳輸層包括通用通信交換機(jī)、S-Port通信管理機(jī)和通信總線等。現(xiàn)場(chǎng)信息采集裝置包括電氣綜合測(cè)控裝置，多功能電力采集裝置和集中的水、氣、冷熱量采集裝置等。

3 電氣綜合監(jiān)控系統(tǒng)的功能

電氣綜合監(jiān)控系統(tǒng)的現(xiàn)場(chǎng)信息采集裝置具有綜合采集剩余電流、溫度、電流、電壓、頻率、功率、電能、開(kāi)關(guān)狀態(tài)和浪涌保護(hù)器故障報(bào)警等功能，其裝置接線圖如圖2所示。

3.1 電氣火災(zāi)監(jiān)控主機(jī)監(jiān)控范圍和監(jiān)測(cè)功能

1)電氣火災(zāi)監(jiān)控主機(jī)監(jiān)控范圍

(1)電氣防火等級(jí)為一級(jí)的建筑，其變電所出線側(cè)及第一級(jí)配電柜進(jìn)線側(cè)，第一級(jí)配電柜由變電所放射式供電時(shí)不重復(fù)設(shè)置。

(2)電氣防火等級(jí)為二級(jí)的建筑，其第一級(jí)配電柜的出線側(cè)。

(3)租售式商場(chǎng)商鋪、批發(fā)市場(chǎng)、集貿(mào)市場(chǎng)和甲乙丙類危險(xiǎn)品庫(kù)房等場(chǎng)所末端配電箱應(yīng)設(shè)置電氣防火限流式保護(hù)器。

(4)幼兒園、老年人建筑、集體宿舍及電動(dòng)車充電站等場(chǎng)所末端配電箱宜設(shè)置電氣防火限流式保護(hù)器。

圖1 電氣綜合監(jiān)控系統(tǒng)圖

圖2 現(xiàn)場(chǎng)信息采集裝置接線圖

2)電氣火災(zāi)監(jiān)控主機(jī)監(jiān)控功能

(1)在配電柜的進(jìn)線和出線側(cè)，實(shí)時(shí)監(jiān)控回路的剩余電流和電纜或銅排溫度。

(2)易發(fā)生電氣火災(zāi)的末端配電箱和電氣火災(zāi)會(huì)造成重大后果的末端配電箱內(nèi)，實(shí)時(shí)監(jiān)控電氣防火限流式保護(hù)器狀態(tài)。

3.2 消防設(shè)備電源監(jiān)控主機(jī)監(jiān)控范圍和監(jiān)測(cè)功能

1)消防設(shè)備電源監(jiān)控主機(jī)監(jiān)控范圍

(1)變配電所為消防設(shè)備供電的配電回路，包括應(yīng)急發(fā)電機(jī)系統(tǒng)的配電回路。

(2)消防配電箱內(nèi)雙電源切換裝置的電源進(jìn)線側(cè)、出線側(cè)和EPS電源裝置的進(jìn)線側(cè)。

2)消防設(shè)備電源監(jiān)控主機(jī)監(jiān)控功能

實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)消防設(shè)備供電回路的供電和開(kāi)關(guān)狀況，具有供電中斷、缺相、錯(cuò)相、過(guò)壓、欠壓和過(guò)載等故障報(bào)警功能，能實(shí)時(shí)查詢電源故障和歷史信息。

3.3 電力監(jiān)控和能耗管理系統(tǒng)主機(jī)監(jiān)控范圍和監(jiān)測(cè)功能

1)電力監(jiān)控和能耗管理系統(tǒng)主機(jī)監(jiān)控范圍

(1)變配電所內(nèi)的所有高壓、中壓配電回路的進(jìn)線和出線回路。

(2)電力變壓器的溫控器。

(3)低壓配電回路的進(jìn)線和出線回路。

(4)發(fā)電機(jī)的啟動(dòng)機(jī)控制回路。

(5)分布式供電系統(tǒng)的并網(wǎng)回路。

2)電力監(jiān)控和能耗管理系統(tǒng)主機(jī)監(jiān)控功能

電力監(jiān)控功能為三相電網(wǎng)的實(shí)時(shí)參數(shù)監(jiān)測(cè)，包括電壓、電流、功率和功率因數(shù)等，模擬量和開(kāi)關(guān)量實(shí)時(shí)狀態(tài)監(jiān)控，實(shí)時(shí)和歷史報(bào)警信息查詢，實(shí)時(shí)及歷史數(shù)據(jù)導(dǎo)出和打印等功能。

電力監(jiān)控還具有電力質(zhì)量分析功能：重要用電回路的電網(wǎng)質(zhì)量實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)分析，供電質(zhì)量統(tǒng)計(jì)記錄、諧波分析、電壓波峰系數(shù)、電壓電流矢量分析和不平衡分析等。

能耗監(jiān)測(cè)功能為：實(shí)時(shí)監(jiān)控各用電回路的電量消耗，按電量、水量、燃?xì)饬?、集中供?冷)量和再生電源用量等分類統(tǒng)計(jì)記錄，按回路、時(shí)間和能耗分類統(tǒng)計(jì)記錄，按需查詢和導(dǎo)出能耗消耗表，滿足現(xiàn)行國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)JGJ/T 285—2014《公共建筑能耗遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)系統(tǒng)技術(shù)規(guī)程》[2]的相關(guān)規(guī)定。

4 電氣綜合監(jiān)控系統(tǒng)的應(yīng)用

以科研樓的電氣設(shè)計(jì)為例，該科研樓為10層，高30 m，建筑面積25 000 m2，根據(jù)上海市工程建設(shè)規(guī)范DGJ 08-2048—2016標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定：建筑的電氣防火分級(jí)屬于一級(jí)，應(yīng)設(shè)置電氣綜合監(jiān)控系統(tǒng)[3]。建筑物要滿足綠色建筑二星標(biāo)準(zhǔn)，對(duì)動(dòng)力設(shè)備、照明、插座、空調(diào)和特殊用電等系統(tǒng)的能耗進(jìn)行分項(xiàng)計(jì)量，對(duì)建筑物消耗的水、氣和冷熱量等進(jìn)行分類計(jì)量，并設(shè)置建筑設(shè)備監(jiān)控管理系統(tǒng)，具體如圖3所示。

圖3 電氣綜合監(jiān)控系統(tǒng)干線示意圖

電氣綜合監(jiān)控裝置的設(shè)置要求包括：電氣綜合監(jiān)控裝置采用RS485接口，通過(guò)屏蔽雙絞線連接至各個(gè)分區(qū)的通信管理機(jī)，單回路不能超過(guò)25個(gè)采集裝置；RS485總線的截面積不小于1.0 mm2，在強(qiáng)電磁干擾的環(huán)境下，應(yīng)穿經(jīng)過(guò)接地保護(hù)的金屬管，確保信號(hào)不受干擾；系統(tǒng)總線不應(yīng)與供配電線路共用管道或線槽敷設(shè)。

企業(yè)內(nèi)部計(jì)量電能的測(cè)量精度不低于1級(jí)，剩余電流報(bào)警整定值應(yīng)能躲開(kāi)配電系統(tǒng)和用電設(shè)備的正常泄漏電流，整定值不宜大于500 mA。配電箱內(nèi)溫度探測(cè)點(diǎn)應(yīng)探測(cè)L1、L2、L3和N四條線纜或金屬母排的溫度，溫度報(bào)警設(shè)定值不大于被保護(hù)的線纜或金屬母排的長(zhǎng)期允許最高工作溫度。監(jiān)測(cè)點(diǎn)應(yīng)分別探測(cè)L1、L2、L3和三相電流，過(guò)電流報(bào)警值設(shè)定在1.15～1.5倍額定電流范圍內(nèi)可調(diào)。

在剩余電流報(bào)警的設(shè)置中，工程中遇到配電出線較多，正常泄露的電流過(guò)大時(shí)，將剩余電流報(bào)警的探測(cè)點(diǎn)裝設(shè)在出線回路或裝設(shè)在下一級(jí)配電箱的總進(jìn)線開(kāi)關(guān)處，減少正常的剩余電流泄露對(duì)報(bào)警器的影響。

電氣火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)由于屬于消防系統(tǒng)，系統(tǒng)總線需采用阻燃耐火導(dǎo)線，應(yīng)單獨(dú)穿管敷設(shè)，不能與其他系統(tǒng)及配電系統(tǒng)的線路共用管道或線槽敷設(shè)。

電氣綜合監(jiān)控裝置因帶有消防功能需要消防強(qiáng)制性認(rèn)證，供電的電源要采用消防電源供電[4]。

5 結(jié)束語(yǔ)

在實(shí)際應(yīng)用中，電氣綜合監(jiān)控裝置將用電點(diǎn)的用電能耗、用電狀態(tài)、防雷浪涌保護(hù)狀態(tài)、消防電源狀態(tài)和電氣安全的信息綜合采集，整合了電氣火災(zāi)監(jiān)控、消防設(shè)備電源監(jiān)控、電力監(jiān)控、能耗監(jiān)測(cè)和浪涌保護(hù)監(jiān)測(cè)、電力質(zhì)量監(jiān)測(cè)等功能。根據(jù)工程測(cè)算，相比傳統(tǒng)的各個(gè)系統(tǒng)分別獨(dú)立設(shè)置，運(yùn)用電氣綜合監(jiān)控裝置可以節(jié)省工程的造價(jià)的30%。因此，電氣綜合監(jiān)控裝置的運(yùn)用，不僅節(jié)省了整個(gè)工程的造價(jià)，而且節(jié)約了工程的運(yùn)行成本。