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總體方案
1.項目概況
江陰海瀾創(chuàng)新大廈整體為框架結(jié)構(gòu)，地上55層，地下3層，另設(shè)裙房4層，建筑面積總約22.5萬平方米。整體設(shè)計一套能源管理系統(tǒng)，對樓層中的計量水表、電力計量儀表進行數(shù)據(jù)采集匯總，生成結(jié)算報表；對各供電回路安裝多功能電氣火災(zāi)探測器，實現(xiàn)電路參數(shù)和狀態(tài)的測控，并同時對供電回路的漏電情況進行實時采集和分析，對超標(biāo)的回路實時報警。
2.設(shè)計規(guī)范
IEC61000-4-30:2003 《電磁兼容試驗和測量技術(shù)-電能質(zhì)量測量方法》
IEC61000-4-7:2002 《電磁兼容性試驗和測量技術(shù) 諧波和相互諧波的測量和使用指南 另電力系統(tǒng)和設(shè)備的連接》
GB/T14537-93 《量度繼電器和保護裝置的沖擊和碰撞試驗》
GB6162-85 《靜電繼電器和保護裝置的電氣干擾試驗》
GB/T13730-1992 《地區(qū)電網(wǎng)數(shù)據(jù)采集與監(jiān)控系統(tǒng)通用技術(shù)條件》
GB/T16435.1-1996 《遠動設(shè)備及系統(tǒng)接口(電氣特性)》
GB7450-1997 《電子設(shè)備雷擊導(dǎo)則》
GB9813 《微型數(shù)字電子計算機通用技術(shù)條件》
GB2887-1992 《計算機場地技術(shù)要求》
GB/T 19862-2005 《電能質(zhì)量檢測設(shè)備通用要求》
GB6833.1—6833.10-1987 《電子測量儀器 電磁兼容性試驗規(guī)范》
GB14287-2005 《電氣火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)》
DL476-92 《電力系統(tǒng)實時數(shù)據(jù)通信應(yīng)用層協(xié)議》
DL/T448-2000 《電能計量裝置技術(shù)管理規(guī)程》
DL/T5202-2004 《電能量計量系統(tǒng)設(shè)計技術(shù)規(guī)程》
DL/T645-2007 《多功能電能表通信協(xié)議》
DL/T614-2007 《多功能電能表》
- 系統(tǒng)組成
本方案采用三層結(jié)構(gòu)，分別包括：監(jiān)控管理層、網(wǎng)絡(luò)層以及現(xiàn)場測控層。
監(jiān)控管理層由兩臺監(jiān)控主機構(gòu)成，同時實現(xiàn)電力監(jiān)控、能源管理、電氣火災(zāi)監(jiān)控功能。網(wǎng)絡(luò)層主干采用光纖環(huán)網(wǎng)拓撲結(jié)構(gòu)，保證信息傳遞的可靠性?，F(xiàn)場測控層主要包括電氣火災(zāi)探測器、電力計量儀表、計量水表等構(gòu)成。系統(tǒng)形成一個就地監(jiān)測、數(shù)據(jù)傳輸、集中監(jiān)控的能源管理系統(tǒng)。
1、監(jiān)控管理層：整個能源管理系統(tǒng)設(shè)有兩套監(jiān)控主機：一套是安裝于負一層配電值班室的SCK680-G256電氣火災(zāi)監(jiān)控設(shè)備，另一套是安裝于一層消控中心的監(jiān)控主機，兩套主機實現(xiàn)相同的電力監(jiān)測、報警、電能自動抄表、水量自動抄表等功能。并設(shè)置多級用戶權(quán)限，實現(xiàn)不同賬號的操作級別。兩套監(jiān)控設(shè)備分別通過主樓及裙樓的負一層弱電間通信機柜接入網(wǎng)絡(luò)層。
2、網(wǎng)絡(luò)層：由各類通信設(shè)備和通信介質(zhì)組成網(wǎng)絡(luò)，實現(xiàn)系統(tǒng)管理層與現(xiàn)場測控層設(shè)備實現(xiàn)數(shù)據(jù)交換。本項目主網(wǎng)絡(luò)采用光纖環(huán)網(wǎng)，下行測控層設(shè)備連接采用RS-485總線結(jié)構(gòu)，通信設(shè)備包含通信管理機、工業(yè)環(huán)網(wǎng)交換機、光纖收發(fā)器以及光纜、通信電纜等。
3、現(xiàn)場測控層：由現(xiàn)場安裝的電氣火災(zāi)探測器、電力計量儀表和計量水表等裝置組成，實現(xiàn)測量、監(jiān)視、通信和控制等功能?；诂F(xiàn)場測控層設(shè)備的測量、控制及通信等功能，系統(tǒng)可實現(xiàn)遙測、遙信、遙控、遙調(diào)等功能。
- 系統(tǒng)功能簡介
- 電力監(jiān)控功能
遙測：支持變配電一次圖顯示模式，實時采集顯示高低壓回路的電流、電壓、功率、功率因數(shù)等電量參數(shù)。
遙信：具備各種開關(guān)量顯示：包括低壓回路的開關(guān)分合閘狀態(tài)（紅色為合閘，綠色為分閘）；高壓斷路器位置信號（分合閘狀態(tài)、手車位置、地刀位置）、繼電保護各種動作信號、裝置故障信號等。
遙控、遙調(diào)：點擊回路名稱可進入該回路詳細參數(shù)界面，可對回路實現(xiàn)遠程分合閘控制，報警保護參數(shù)調(diào)整；并對報警或跳閘回路進行事件記錄和故障報警。
系統(tǒng)支持各類串口、以太網(wǎng)總線的通訊規(guī)約，可對非標(biāo)準(zhǔn)規(guī)約進行底層開發(fā)設(shè)計，方便設(shè)備的接入、集成，如各廠家的功率因素控制器、直流屏、模擬屏等，可實現(xiàn)集中監(jiān)測和遠程參數(shù)設(shè)置。
- 與高壓系統(tǒng)互連
系統(tǒng)互連，當(dāng)其他各類自動化系統(tǒng)提供標(biāo)準(zhǔn)OPC接口或標(biāo)準(zhǔn)規(guī)約轉(zhuǎn)發(fā)功能，實現(xiàn)數(shù)據(jù)共享，系統(tǒng)就可與其他自動化系統(tǒng)互連。
應(yīng)客戶要求，系統(tǒng)需要與高壓系統(tǒng)互連，高壓系統(tǒng)需提供以太網(wǎng)接口，規(guī)約為Modbus-TCP或104規(guī)約或標(biāo)準(zhǔn)的OPC接口或
- 遠程抄表功能
對樓層間的計量水表、計量電表等計量裝置進行自動抄表，對采集來的數(shù)據(jù)進行存儲和處理，生成各類統(tǒng)計報表，如日報表、月報表、季報表、年報表、復(fù)費率報表等，方便用戶掌握能源消耗狀況，結(jié)算費用。
- 電氣火災(zāi)監(jiān)控功能
系統(tǒng)實時監(jiān)測各回路的剩余電流及溫度值，并在主界面顯示詳細回路名稱編號內(nèi)容，支持對剩余電流和溫度報警值以及各類回路信息和狀態(tài)進行遠程設(shè)定。
當(dāng)回路發(fā)生報警時，系統(tǒng)發(fā)出聲光報警信號，同時界面發(fā)出明顯顏色變化，并自動進行詳盡順序的事件記錄，事件記錄保存期≥24個月，方便追溯。
- 網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)
本方案整體網(wǎng)絡(luò)按照環(huán)網(wǎng)結(jié)構(gòu)鋪設(shè)，通過冗余的環(huán)網(wǎng)結(jié)構(gòu)可保證網(wǎng)絡(luò)的高可靠性以及光纖鋪設(shè)的便利性。
所有網(wǎng)絡(luò)采集節(jié)點均依據(jù)強電井分布配置，每個網(wǎng)絡(luò)采集節(jié)點由通信管理機，工業(yè)環(huán)網(wǎng)交換機，網(wǎng)絡(luò)通信機柜等組成。本方案在主樓負三層，負一層，25層，40層，裙樓負一層，負三層的強電井旁的弱點井中設(shè)置共9個網(wǎng)絡(luò)采集節(jié)點，這9個網(wǎng)絡(luò)節(jié)點以光纖環(huán)網(wǎng)的方式鋪設(shè)連接。實際各樓層網(wǎng)絡(luò)設(shè)備布局按照如下所述。
裙樓部分網(wǎng)絡(luò)，裙樓負一層網(wǎng)絡(luò)采集節(jié)點安裝1臺通訊管理機和1臺環(huán)網(wǎng)交換機，裙樓1層至4層的電力計量儀表，裙樓1層至4層、裙樓屋頂層及負一層部分的電氣火災(zāi)探測器均接入該通訊管理機中；裙樓負三層網(wǎng)絡(luò)采集節(jié)點安裝1臺S3100C8E2通訊管理機和環(huán)網(wǎng)交換機，接入負二層、負三層部分的電氣火災(zāi)探測器，實現(xiàn)數(shù)據(jù)的集中采集和網(wǎng)絡(luò)轉(zhuǎn)發(fā)傳輸。
主樓地上部分網(wǎng)絡(luò)，主樓有55層共兩個強電井，方案設(shè)定在主樓25層和40層設(shè)立4個網(wǎng)絡(luò)采集節(jié)點，11至30層的電氣火災(zāi)探測器和計量水表接入25層的采集節(jié)點，31至屋頂層的電氣火災(zāi)探測器和計量水表接入40層的采集節(jié)點，共計安裝4臺通訊管理機、4臺環(huán)網(wǎng)交換機和4臺網(wǎng)絡(luò)通信機柜。
另外，在25層配電房和40層配電房額外增加一臺通訊管理機，接入對應(yīng)配電室內(nèi)所有回路的電氣火災(zāi)探測器和儀表。這兩通訊管理機通過TCP/IP網(wǎng)絡(luò)形式鋪設(shè)到所在樓層網(wǎng)絡(luò)采集節(jié)點的交換機中。
主樓地下部分網(wǎng)絡(luò)，負一層和負三層的網(wǎng)絡(luò)采集節(jié)點各配置一臺通訊管理機，負一層通訊管理機接入負一層、負二層所在層的各個配電箱內(nèi)的電氣火災(zāi)探測器，另外負一層通訊管理機還接入1-10層的電氣火災(zāi)探測器和計量水表；負三層通訊管理機接入本層的各個配電箱內(nèi)的電氣火災(zāi)探測器。
同時在負一層主變電所，安裝一臺通訊管理機用于變電所內(nèi)所有電氣火災(zāi)探測器、監(jiān)控儀表的連接，zui終該通訊管理機通過TCP/IP網(wǎng)絡(luò)接入負一層弱電井內(nèi)交換機中，實現(xiàn)整體系統(tǒng)的聯(lián)網(wǎng)。
以上為簡單示意圖，詳細見系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)拓撲圖紙。
- 監(jiān)控管理層設(shè)備選型
監(jiān)控管理層的兩套監(jiān)控服務(wù)器同時運行實現(xiàn)對整個系統(tǒng)的數(shù)據(jù)采集、監(jiān)控和數(shù)據(jù)處理存儲等，任何一臺服務(wù)器故障時，并不影響另一臺正常運行，可確保整體系統(tǒng)的可靠性和數(shù)據(jù)的完整性。
- SCK680-G256監(jiān)控主機
SCK680-G256電氣火災(zāi)監(jiān)控設(shè)備，具備RS485以及TCP/IP組網(wǎng)通道，可連接不少于1024個探測器進行組網(wǎng)集中監(jiān)控，對于故障、報警信號監(jiān)測等參數(shù)*GB14287.1-2005標(biāo)準(zhǔn)，同時本系統(tǒng)已通過國家消防電子產(chǎn)品質(zhì)量監(jiān)督檢驗中心的3C強制性認(rèn)證。
監(jiān)控設(shè)備支持通過鑰匙進行設(shè)備一鍵啟動和關(guān)機操作，設(shè)備具備2個TCP/IP網(wǎng)絡(luò)接口，可實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)方式直接連接現(xiàn)場探測器來讀取相關(guān)數(shù)據(jù)，同時操作人員可以通過密碼的方式登錄系統(tǒng)對系統(tǒng)的相關(guān)回路參數(shù)進行動態(tài)修改，報警設(shè)置、遠程復(fù)位功能。設(shè)備內(nèi)置語音報警器和嵌入式微型打印機，可以對系統(tǒng)所有的故障和報警信息進行聲光報警和打印。
由于接入設(shè)備較多，原配置的設(shè)備主機達不到系統(tǒng)要求，現(xiàn)設(shè)備主機采用研祥工控機，配置：2U、19″標(biāo)準(zhǔn)上架IPC-8206整機/FSC-1815V2NA(雙網(wǎng)口)/E5300/2G內(nèi)存/500G硬盤/ATX 250W電源/無光驅(qū)/底板：IPC-6105P4(ATX)(4個PCI)
設(shè)備相關(guān)技術(shù)參數(shù)：
容量：連接不少于1024個探測器
電源：AC 220V/50Hz
材質(zhì)：單層柜體，冷軋鋼板，板材厚度不小于1.5mm
絕緣：電源端子對機殼電阻>50MΩ，輸出端子對機殼電阻>20MΩ
耐壓：電源與機殼之間耐壓>AC2kV
沖擊電壓：工作電源地可承受1.2/50us的標(biāo)準(zhǔn)雷電波5000V的短時沖擊
防護等級：柜體外殼防護等級為IP40。
內(nèi)置匹配容量的電池組,可確保市電掉電后4小時不間斷工作。
- 監(jiān)控服務(wù)器
位于消控中心的監(jiān)控服務(wù)器全部采用大存儲容量高速處理性能的服務(wù)器計算機，另外還配有一臺打印機，共用戶報表打印。
- 電氣火災(zāi)探測器
電氣火災(zāi)探測器安裝于就地配電柜和電井配電箱內(nèi)進行各個回路剩余電流、溫度以及電量參數(shù)測量，本項目中采用SCK600系列探測器；具備一路剩余電流、三路溫度以及全電量參數(shù)和電能計量功能，使得在部分回路安裝一臺設(shè)備情況下同時具備電氣火災(zāi)監(jiān)控、電力監(jiān)控和電能計量功能。
SCK600系列
功能
1）具備剩余電流、溫度、消防聯(lián)動等多種保護功能；
2）選配模擬式互感器時，可實時測量1 / 4 / 8 / 16 路剩余電流信號；
3）選配數(shù)字式互感器時，可實時測量zui多16 路剩余電流信號；
4）實時測量1 路溫度信號；
5）2路開關(guān)量輸入，支持消防聯(lián)動輸入和電源狀態(tài)監(jiān)測；
6）2路繼電器輸出，支持遙控、報警和跳閘功能；
7）標(biāo)準(zhǔn)的RS485通信接口，MODBUS-RTU協(xié)議，應(yīng)用于電氣火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)；
8）具備事件記錄功能，循環(huán)記錄200條事件信息，掉電不丟失；
9）報警保護自動跳轉(zhuǎn)，聲光報警，支持保持、消音、復(fù)位操作；
10）適用于0.4kV電壓等級TN-C-S、TN-S、及局部TT系統(tǒng)。
- 系統(tǒng)功能
電力監(jiān)控模塊功能
- 系統(tǒng)運行監(jiān)視
系統(tǒng)對現(xiàn)場所有設(shè)備通過輪循方式進行數(shù)據(jù)采集，在系統(tǒng)的主界面中，按照配電一次系統(tǒng)圖，實時采集顯示高低壓回路的電流、電壓、功率、功率因數(shù)等電量參數(shù)。具備各種顯示顏色區(qū)分分合閘狀態(tài)顯示并提供聲光警提示。
- 遠程控制及參數(shù)設(shè)置
可對回路實現(xiàn)遠程分合閘控制，保護投退設(shè)定，報警保護參數(shù)調(diào)整；并對報警或跳閘回路進行事件分析和故障錄波數(shù)據(jù)分析，查找報警或跳閘原因，為操作者提供各類報警故障顯示，并提示系統(tǒng)潛在的故障隱患報告，為系統(tǒng)安全運行提供有效的保障。
- 負荷趨勢曲線分析
趨勢曲線系統(tǒng)可實時連續(xù)監(jiān)測設(shè)備的運行參數(shù)，如用電功率負荷、故障發(fā)生瞬間的波形捕捉，幫助用戶動態(tài)分析各類數(shù)據(jù)的歷史變化狀況，為管理人員對供電系統(tǒng)某一時段內(nèi)的參數(shù)變化和將來趨勢預(yù)判提供有力的數(shù)據(jù)依據(jù)。
- 事件記錄及查詢
實時監(jiān)視各回路的報警狀態(tài)、跳閘狀態(tài)、開關(guān)變位狀態(tài)等各類狀態(tài)事件信息，對報警、跳閘監(jiān)測事件發(fā)出明顯聲光報警，并記錄系統(tǒng)所發(fā)生的所有事件，以便為操作人員做詳細分析提供數(shù)據(jù)保障。
- 圖形化分析管理
系統(tǒng)可生成各種運行統(tǒng)計動態(tài)圖像系統(tǒng)，如電壓棒圖、餅圖、相角圖，可圖形化分析各類電網(wǎng)參數(shù)的實時變化（如不平衡度、相位角等）；并可對影響系統(tǒng)負荷正常運行的敏感性電力參數(shù)設(shè)置報警和跳閘限值，提前發(fā)出報警或自動發(fā)送跳閘輸出控制，確保系統(tǒng)的可靠性。
- 實時數(shù)據(jù)報表
實時報表系統(tǒng)為運行系統(tǒng)提供統(tǒng)一表格模式的數(shù)據(jù)和狀態(tài)實時顯示，可實時對各回路進行動態(tài)比較和監(jiān)視，實時報表支持EXCEL格式導(dǎo)出數(shù)據(jù)，方便進行二期處理。
- 歷史數(shù)據(jù)報表查詢
歷史報表系統(tǒng)可提供各類歷史數(shù)據(jù)報表查詢，如日報表、季報表、月報表、年報表等，對如電流、電壓、功率負荷、電能計量等各類歷史數(shù)據(jù)進行數(shù)據(jù)查詢，生成各類統(tǒng)計數(shù)據(jù)，為用戶計量統(tǒng)計、內(nèi)耗分析等需求提供數(shù)據(jù)支持。
- 第三方設(shè)備接入
系統(tǒng)支持各類串口、以太網(wǎng)總線的通訊規(guī)約，可對非標(biāo)準(zhǔn)規(guī)約進行底層開發(fā)設(shè)計，方便設(shè)備的接入、集成，如各廠家的微機保護裝置、直流屏控制器、變壓器溫控儀、智能模擬屏、無功補償控制器、水、氣計量裝置等，實現(xiàn)集中統(tǒng)一的監(jiān)控。
- 系統(tǒng)互連
為其它各類自動化系統(tǒng)提供標(biāo)準(zhǔn)的OPC接口或標(biāo)準(zhǔn)規(guī)約轉(zhuǎn)發(fā)功能，實現(xiàn)各類數(shù)據(jù)上傳及共享，為上級調(diào)度系統(tǒng)提供統(tǒng)一的調(diào)度接口。
- 系統(tǒng)安全
可設(shè)置多種用戶等級以及相應(yīng)的操作權(quán)限。控制操作具有嚴(yán)格的密碼保護要求，對于不同的操作人員進行不同的權(quán)限限制。修改報警參數(shù)時，系統(tǒng)自動校驗操作者的權(quán)限及口令，只有當(dāng)具有操作權(quán)限的運行人員在輸入正確的口令后，才有權(quán)限修改操作。
電氣火災(zāi)模塊功能
- 剩余電流實時監(jiān)測
系統(tǒng)實時監(jiān)測各回路的剩余電流及溫度值，并在主界面顯示詳細回路名稱編號內(nèi)容以及各類功能按鈕。
- 剩余電流報警設(shè)置及提示
系統(tǒng)支持對剩余電流和溫度報警值以及各類回路信息和狀態(tài)進行遠程設(shè)定。當(dāng)回路發(fā)生報警時，系統(tǒng)發(fā)出聲光報警信號，同時界面發(fā)出明顯顏色變化，并自動進行詳盡順序的事件記錄，事件記錄保存期≥24個月，方便追溯。
- 報警及故障記錄
系統(tǒng)配備專用的歷史數(shù)據(jù)庫，提供歷史報警記錄和歷史故障記錄，用戶可通過報表界面，隨時調(diào)取、查詢和打印。權(quán)限以上用戶可對記錄進行逐條或全部刪除操作。
- 報警打印
監(jiān)控設(shè)備配備微型打印機，可自動/手動打印報警、故障信息。支持通過設(shè)置界面設(shè)置為報警/故障發(fā)生時自動打印信息。
- 剩余電流歷史數(shù)據(jù)趨勢曲線
系統(tǒng)對于歷史存儲的剩余電流和溫度數(shù)據(jù)，支持曲線方式的查詢，查詢時間區(qū)間及回路可動態(tài)設(shè)定。界面可實時反映出任一時間段內(nèi)的剩余電流或溫度的變化范圍。
- 設(shè)備狀態(tài)信息顯示
系統(tǒng)可實時顯示當(dāng)前的各種狀態(tài)信息（供電狀態(tài)、設(shè)備故障狀態(tài)、報警狀態(tài)以及當(dāng)前所有通訊設(shè)備的工作狀態(tài)等）與監(jiān)控設(shè)備指示燈保持同步顯示。
- 系統(tǒng)故障自檢
監(jiān)控設(shè)備實時顯示內(nèi)部各功能模塊運行狀態(tài)并具有故障自診斷功能，同時在系統(tǒng)界面實時顯示故障原因，并實時判斷各區(qū)域探測器通信狀態(tài)，對整個系統(tǒng)的故障進行智能化自檢。
- 用戶分級管理
系統(tǒng)分三級權(quán)限管理，不同的操作需要相應(yīng)的權(quán)限級別方可操作，用以防止誤操作和非法進入。
- 系統(tǒng)運行信息
系統(tǒng)具備獨立的信息窗口，記錄設(shè)備自啟動運行后的所有運行信息，方便對運行系統(tǒng)當(dāng)前狀態(tài)進行綜合判斷。
- 電力監(jiān)控模塊技術(shù)性能指標(biāo)
系統(tǒng)容量： >10000點
系統(tǒng)可用率： ≥99.9%
服務(wù)器平均負荷率： ≤20%
網(wǎng)絡(luò)平均負荷率： ≤10%
站內(nèi)綜合測量誤差： ≤0.5%
監(jiān)視器畫面調(diào)用響應(yīng)時間： <2秒
動態(tài)數(shù)據(jù)刷新： <3秒
報警發(fā)生到輸出： <2秒
主機數(shù)據(jù)庫刷新： <1秒
測量電壓精度： ≤0.2%
測量電流精度： ≤0.2%
測量有功功率精度： ≤0.5%
測量無功功率精度： ≤0.5%
測量頻率精度： ≤0.02Hz
計量有功電度精度： ≤1%
計量無功電度精度： ≤2%
遙控分辨率： ≤100毫秒
控制命令到輸出時間： ≤1秒
遙信變位傳送時間： ≤2秒
事件記錄正確率： ≥99.9%
遙信量正確率： ≥99.9%
遙控量正確率： ≥99.9%
實時數(shù)據(jù)刷新時間： ≤2秒
系統(tǒng)平均*時間： 50000小時
