北京地铁电能质量管理系统方案V2

盘/100M 网卡/DVD 刻录/声卡、音箱/19”液晶显示器。主要用于数据采集与处理，存 储数据库模型、网络构建、历史数据查询；完成各种图形显示、网络设备的运行监视与 控制等功能； 配置 1 台 HP 激光打印机，Laser HP1320，A4，完成运行报表、曲线以及各种事件的 实时打印。 软件配置 电能质量监控软件采用 ION Enterprise 电力监控组态软件，实现数据采集与处理、状 态监视、事故过程记录与分析、开关操作、数据存储、处理、共享等全部功能。其中电力监 控组态软件还包括分时计费软件，谐波分析软件、故障录波分析工具、曲线查询工具、多功 能报表软件等。 配置 1 套 ION Enterprise 电能质量监控软件。实现整个系统的监控、管理、网络通讯 等全部监控功能； 配置 1 套 Windows 2003 标准版操作系统作为整个电能质量监控系统的操作系统平台； 配置 1 套 SQL Server 2005 标准版。 配置 1 套 Office2003。
施耐德电气（中国）投资有限公司
北京地铁 电能质量监测系统方案
2008-8-7
2008-8-20
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1.概述
在每个国家的城市中，地铁都被认为是中、大型规模城市快速发展的标志符号。作为城 市公共交通大动脉，地铁运营严重依赖电力供配电系统。地铁供配电系统不断面临着安全、 可靠性压力，管理压力，成本压力。地铁供配电系统日益庞大，用电设备复杂，维护工作量 大，管理难度大，能源成本不断上升，运营成本压力增大，所有这些都需要一套有效的监控 管理方案。
2.地铁供电系统概况
主变电站 牵引供电系统
变配电系统
牵引降压 混合变电所
车站 降压变电所
车辆段 降压变电所
控制中心
集中冷站
降压变电所 降压变电所
车站动力照明 配电系统
车站环境控制 系统配电
地铁的供电系统主要组成部分如上图所示。通常，主变电站主进线为110KV等级，变送成 35KV进入各车站的降压变电所，站与站之间采用环网结构。400V低压负荷包括环控系统， AFC系统，送风，冷却水泵等。
一致，并具有万年历和分时计费。 负荷曲线报表－在指定时间段的系统使用
情况，包括时标和峰值用量 符 合 IEC61000-4-30 和 EN50160 报 表 － “pass/fail”指明系统电能质量水平，包括闪变。 电能质量分析报表－扰动波形，电压容忍度曲线和谐波柱状图。 ♦ 自定义报表 通过 Visual Basic 或 SQL Server 报表工具，如 Crystal Reports（水晶报表）定制 报表，进行进一步的分析。 结合 ION Enterprise 数据和其它数据库显示实际的运行情况
三级负荷包括冷水机组及其配套冷冻泵、冷却塔、冷却泵、热水器、商业广告照明、清洁机 械，通常由由一路电源供电。
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3.地铁电能管理系统需求
全面实时掌握电气参数 专业的电能质量管理 详尽报表分析（包括能耗，负荷趋势，故障波形，电能质量事件等） 数据访问的共享
II．PM810电力参数测量仪
PM800 系列电力参数测量仪是高性能的检测仪表，可是提供监测电气设备所需的各种测 量功能。它具有易读数的大显示屏，可以同时检测三相和中性线，显示屏具有抗反光和刮擦 的特性，直观界面上有带自导功能的菜单。
电流和电压精度 0.1％;电能和功率精度 0.5％;每个周波采样数 128 点。 真实有效值显示：电流、电压、频率、有功、无功、视在功率、功率因数、电能；
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5. 终端监测设备
I．电能质量监测装置（ION7650）
ION7650 是当今世界最高端的集谐波分析、波形采样 、电压骤升/骤降记录、闪变、电 压不平衡度测量、故障录波、事件记录、测量、控制等多功能为一体的分散式在线电能质量 监测(控)装置，应用于监测电能质量是否符合六项国标或 IEC 标准。其强大的 I/O 功能可应 用于谐波治理控制、功率因数调整、需量控制等；
趋势分析
任何参数的趋势：电压、电流、功率、功率 因数、需量、预测需量、电能、谐波、温度等。 可绘制任意时间段各次谐波、正、负、零序、不 对称因数、电压变动、电压闪变、电压偏差、频 率、有功、无功、功率因数的变化曲线。变化曲 线以不同形式表示：分相图或三相合成图。分相
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提供系统性的能源整体视图。
报表 ♦ 报表可以自动生成，或按时间表生成，或由事件触 发生成，并可通过 email 或 HTML 自动发送。 ♦ 标准报表： 采用快速方便的报表向导，通过 Microsoft Excel 生成报表； 能量和需量报表－联合多路馈线，定义时段 中每一个计费周期的费用，与实际计费结构
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（CBEMA）和 SEMI。 ♦ 对任一事件，显示一系列的带时标的子事件，点击任一子事件可查看详细的信息。 ♦ 支持广泛范围的应用：
诊断、分析发生电能质量事件的设备原因或程序故障。 提前评估当前电能质量状况和趋势。 识别设备故障，确定电能分配状况和设备操作的可靠性 根据标准设置电能质量指标，并针对不同的服务区域、装置或程序进行对比 设置电能质量指标阈值，确定系统变化或设备升级产生的影响 ♦ 电能质量控制和报警
通过测定系统和站点的电能质量，致力于发现一些潜在电能质量危害，例如谐波、
电压偏移以及配电系统的事件、此外，它还用于捕捉系统的越限情况和能源消耗异常， 发出报警信息，并以包括：Email、手机短信、PDA、工作站等多种形式通知相关工作 人员，有助于减少设备误动作、降低能源成本、帮助配电系统规划、提高生产效率以及
可设定的累加模式。 谐波畸变（电流和电压） 数据记录功能：最大/最小瞬时值 报警功能 可以扩展的 I/O 模块
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6.系统功能
ION Enterprise 从装置中读取谐波及相关电能质量数据，通过网络共享，形成报表、图 形，便于管理人员直观使用。 在数据管理方面，软件支持 Microsoft 的 IIS 技术及 SQL SERVER 2005 标准的数据库配置的 WEB 服务器实现数据的共享。在局域网中的计算机可 通过 IE 浏览器方便地访问数据，完成画面浏览、报表查询等功能。这样在技术上保障了系 统有很好的互联与扩充能力。
主要技术指标： 各电压、电流输入的总谐波畸变率及高达 511 次谐波分析 谐波测量精度满足 IEC61000-4-30 A 级 波形采样（最高 1024 点/周波) ； 电压偏差监测 频率偏差监测(0.005Hz)； 电压骤升/骤降监测； 瞬变监测（最小 20μs） 电压扰动方向判断（DDD） 电压波动及闪变(Pst 和 Plt)测量，满足 IEC61000-4-15； 故障录波； 序分量测量及电压不平衡度分析； 零线谐波电流监测； 电能质量超标报警和记录； 大容量数据存储和记录； 全电量电参数测量，电能精度满足 IEC 60687 0.2S； RS-232、RS-485、MODEM、Ethernet 多通信口可选； WEB 页面访问 开关量输入和控制量输出及可编程逻辑控制功能；
7.2 通讯接口层配置
通讯层主要是指通讯网络，包括通讯设备、通讯线路等，主要包括以下： 硬件配置 工业级交换机（具体配置数量根据实际系统而定）； 光电转换器，实现与光纤通道的转换（具体配置数量根据实际系统而定）； 按实际情况配置电缆，包括屏蔽双绞线、网线、光纤等。
数据采集与累计 ♦ 电能计量和其它参数计量等。 ♦ 完全兼容施耐德系列电力监控仪表。能够读取表计中的数据，控制继电器和数字输出，
实现装置的远程设置和版本升级。 ♦ 具有与第三方表计、传感器、PLC、RTU 等电力设备的接口，通过 Modbus、RTU
或 ModbusTCP 协议可快速实现与远程设备的直接通讯，或者连接其它设备的输出到 ION 或 PowerLogic 表计的数字量或模拟量输入。
4.2 通讯接口层
通讯管理层体现了合理性、经济性，采用分布通讯、主控室统一管理的模式，并为系 统扩展预留接口。根据具体的通讯方案，通讯管理层由交换机、光电转换器和通讯介质（如 屏蔽双绞线、光纤、交换机等）组成。
4.3 现场监控层
智能化电能质量监控装置 ION 7650，实现全电量测量（U、I、P、Q、Cosφ、f、kWh、kVARh 等）、电能质量管理、高精度电能计量、分时计费、事故记录与分析等功能。 PM800 系列电力参数测量仪可提供监测电气设备所需的各种测量功能。它具有易读数的大 显示屏，可以同时检测三相和中性线。
低压负荷根据其重要性依次分为一级，二级，三级负荷：
一级负荷包括BAS、FAS、AFC、牵引、通信、信号、屏蔽门、消防泵、喷淋泵、直流屏、 环控电控室用电、总控室用电、售票系统等，通常由两路独立的电源供电，且为末端切换；
二级负荷包括自动扶梯、直升电梯、污水泵、雨水泵、排风机、正常照明、站台照明、暖通 空调等，通常由双回路供电或双电源单回路供电。
施耐德电气公司的 PowerLogic 电力监控系统可以为地铁用户提供专业的完整的电能 管理解决方案。PowerLogic 系统能够实现对轨道交通牵引系统、交通车站和其他能源监控 点数据的自动获取，对系统的电能质量状况进行毫秒级、周波级的精确的监视和记录，为用 户提供详尽的采集数据，对系统的电能质量事件及供电可靠性进行分析，实现快速报警响应， 预防严重故障发生。技术和管理人员可以通过 PowerLogic 系统提供的信息进行电力成本控 制，减少停电时间并优化设备运行。
4.PowerLogic 系统结构
系统管理层(客户端) 系统管理层(服务器) 通讯接口层
现场监控层
4.1 系统管理层
电能质量监控系统采用基于 Client/Serve（r 客户端/服务器）模式的分布式网络结构, 以 多进程、多任务、抢占式 Windows 2003 中英文操作系统作平台，该系统采用标准化、网络 化、功能分布的体系结构，且有高度的可靠性和维护方便性，系统具备软、硬件的扩充能力， 支持系统结构的扩展和功能的升级。可以根据系统的规模和特殊需求，充分优化网络各节点 资源和均衡网络负担。