电力监控系统在智能配电柜中的设计及应用

3.3 设备选型 应用场景
产品需求
图 1 系统总体结构图 产品型号
产品描述
进线回路
进线开关
馈线回路 低压电机保护
PZ80L-E4/KC ARD2F
三相电流、三相电压、有功 功率、无功功率、功率因数、有 功电能等电参量测量
电机起动超时、过载、堵转、 断相、不平衡、欠载、接地/漏 电、阻塞、过压、欠压、绕组超 温等保护
出线回路
低压出线
PZ72L-E4/KC
三相电流电压、有功功率、 无功功率、视在功率、功率因数、 有功电能等电参数的测量
电力监控 回路
触摸屏
TPC1062K
采用 10.4 英寸高亮度液晶 显示屏，四线电阻式触摸屏，预 装 MCGS 嵌入式组态软件，具备 强大图像显示和数据处理功能
4 系统功能
上位机采用触摸屏 TPC1062K，通过触摸屏[2]与现场设备连接，并在触摸屏中进行数据 库变量配置、界面设计等，完成在上位机中监控现场智能仪表 PZ72L-E4/KC、PZ80L-E4/KC、 ARD2F 电动机保护器、断路器等配电设备用电情况及运行状况的功能。
通过对配电柜进行监测管理，了解设备的运行状况及用电情况，对所设计的电力监控系 统提出以下需求：
实时显示:
进线柜：通过触摸屏实时采集进线柜回路智能仪表 PZ80L-E4/KC 电压、电流、功率及电
能等数据，直观的显示出总电源进线柜的负荷用电情况；
馈线柜：主要采集馈线柜回路电压、电流、功率及电能参数，便于用户实时了解外部所
图 6 进线柜曲线显示界面
图 7 馈线柜曲线显示界面
图 8 出线柜曲线显示界面 4.4 数据存盘
系统采集配电柜进线回路、馈线回路及出线回路各个仪表数据并按照时间段进行历史数 据查询，选择时间间隔对系统采集的历史数据精确查询，同时对出线回路电动机运行过程中 出现的故障进行实时存盘，查询结果在触摸屏存盘数据浏览构建中显示，便于用户对设备运 行参数及运行状况实时了解，同时能实现对数据的导出，便于用于了解各个设备历史运行状 况，存盘数据界面如下图 9、图 10 所示。
GB/T 16656.46-2010 《工业自动化系统与集成及产品数据表达与交换》
DL/T 814-2002
《配电自动化系统功能规范》
DL/T634-2002
《远动设备和系统传输规约基本远动任务配套标准》
DL/T 814-2002
《配电自动化系统功能规范》
DL/T645-1997
《多功能电能表通信规约》
图 6 电参数存盘界面 图 9 电参数存盘界面
图wk.baidu.com10 电能存盘界面 4.5 故障记录
通过触摸屏的遥测对智能配电柜进线回路、馈线回路、出线回路各个设备的电压、电流、 功率、频率、功率因数等参数越限及通讯故障实现报警功能，并进行实时记录，便于用户了 解现场设备运行参数超过设定值的状况及设备运行状况，事件报警记录界面如下图 11 所示。
限报警；
电能管理:完成对回路各仪表的电力参数集抄功能，可查询历史时刻各回路的有功功率
值、无功功率值、用电量（KWH）、功率因素、每相电流及电压值，报表存储时间最短为
1S，并自动生成符合客户管理需求的用电报表，报表能够在触摸屏上实现电能实时查询；
数据导出:实现各仪表电力参数按照客户要求的时间进行自动、手动导出，导成 Excel 形
参考文献： [1].周中等编著. 智能电网用户端电力监控与电能管理系统产品选型及解决方案 [M]. 北京. 机械工业出版
社. 2011.10 [2].昆仑通态触摸屏 MCGS 初级、中级教程. 2013.4 [3].刘美集. 配电柜的智能化电能监控系统[J]. 电气自动化技术, 2007(3):102~105. [4].彭良超, 刘洁芳等. 配电柜智能化监控系统[J]. 电子产品技术, 2010(8):183~185.
智能配电柜中电力监控系统的设计及应用
周洁 江苏安科瑞电器制造有限公司，江苏 江阴214405
摘要：本文介绍基于人机界面和智能电测仪表、电机保护器而设计实现的智能配电柜进线、 馈线、出线各回路分散式采集和集中控制管理的电力监控系统，系统实现了人机界面在智能 配电柜中无人管理的功能，省去了值班人员现场操作的繁复性，减少人工操作的误差性，提 高了供电质量和管理水平，具有简明实用、投资少等优点，具有广泛的应用前景。 关键词：人机界面；智能仪表；电力监控；智能配电柜 0 引言
本文以某电器公司智能配电柜电力监控管理系统为例，提出利用触摸屏和智能仪表、电 动机保护器及断路器模块等设计一套智能智能电力监控管理系统[1]应用于配电柜进线、馈 线、出线回路中，对配电柜各个回路用电设备运行参数及运行状况实现实时监测、管理。 1 项目介绍
电力监控系统能够通过使用电力仪表来监测各回路设备的用电情况，通过集中采集显示 终端来实时显示、存储，并能够导出一个工作周期的数据，便于进行系统和电力数据分析， 能够为配电柜提供分析设备运行状况及用电情况的依据，本智能配电柜电力监控系统项目基 于用户对现场配电柜进线、馈线、出线回路设备及用电情况监控的需求，采用昆仑通态触摸 屏 TPC1062K 与 安 科 瑞 智 能 仪 表 PZ72L-E4/KC 、 PZ80L-E4/KC 及 电 动 机 保 护 器 ARD2F-100A/CKQ，实现对智能配电柜的进线、馈线、出线回路用电设备运行过程中三相 电压、电流、有功功率、无功功率、视在功率、电能数据的实时监测显示、数据存盘、导出 功能，实时显示回路的通断状态，并对电机设备的过载、不平衡、欠载、接地等故障进行故 障报警与记录，既能保证智能配电柜的正常运行，又能对配电柜的进线、馈线、出线回路实 时监控管理。 2 用户需求
图 11 事件报警记录界面 5 系统特点
完善的数据采集功能，实现对智能配电柜的全部用电设备数据采集、显示和设备的运行 状况分析，配电柜的数据采集由通讯模块实现，数据由通讯采集传送至后台监控。
安全运行监视，操作人员借助触摸屏系统人机界面，监视智能配电柜的进线、馈线、出 线回路的设备运行状态，并实时显示，便于设备在运行状态发生变更时及时进行分析和处理。
智能配电柜是一种综合采集所有能源数据的配电柜，为终端能源监测系统提供高精度测 量数据，通过显示单元，实时反映电力参数及电能质量数据，并通过数字通讯至后台控制系 统，以达到对整个配电系统的实时监控和运行质量的有效管理，而电力监控系统作为当今配 电产业智能化的发展趋势，是配电自动化控制非常重要的组成部分，主要功能包括：数据采 集和显示、数据记录、导出、现场设备运行状况实时显示、记录等。
3.2 系统介绍
整个系统设备主要包括人机界面、智能仪表 PZ72L-E4/KC、PZ80L-E4/KC、电动机保护
器 ARD2F-100A/CKQ 及开关电源，通过屏蔽双绞线将配电柜进线回路、馈线回路、出线回
路各个仪表连接至集中采集显示终端，对现场数据的采集、实时显示、参数存盘、故障记录，
实现智能型配电柜系统的电力监测管理，系统总体架构如下图 1 所示。
式到 U 盘，供客户对电能统计、打印。
3 设计方案
3.1 参考标准
GB/T3797-2008
《电气控制设备》
GB/T11022-1999
《高压开关设备和控制设备标准的共用技术要求》
20077566-Q-604
《工业自动化产品安全要求第 1 部分:总则》
20077556-Q-604
《工业自动化产品安全要求第 10 部分:记录仪表的安全要求》
4.1 系统图显示 在触摸屏实时显示智能配电柜各个回路用电设备运行状况，便于用于实时了解现场设备
状况，对于出现的故障及时处理，并在触摸屏上实现设备的分合闸控制，实现远程遥控操作， 系统图显示界面如下图 2 所示。
图 2 系统图显示界面 4.2 数据采集显示
触摸屏采集智能配电柜进线回路 PZ80L-E4/KC 智能电测表、馈线回路的 PZ72L-E4/KC 智能仪表、出线回路的电动机保护器 ARD2F-100A/CKQ 及 PZ72L-E4/KC 交流电测仪表、三 相电压、三相电流、频率、功率因数、有功功率、无功功率、视在功率、电能等参数，并在 人机界面实时准确显示，方便用户及时了解系统各个设备运行参数以及进行能耗监测管理， 具体数据如图 3 至图 5 所示。
图 3 进线回路数据显示界面 图 4 馈线回路数据显示界面
图 5 出线回路数据显示界面 4.3 曲线显示
电力监控系统将智能配电柜进线回路 PZ80L-E4/KC 智能仪表、馈线回路 PZ72L-E4/KC 电测表、出线回路低压电机保护器 ARD2F 及 PZ72L-E4/KC 智能电测表[3]的三相电流传给人 机界面用曲线的形式表现，为用户提供实时曲线，帮助用户了解设备的用电状况，便于用户 实时了解用电设备，具体曲线界面如图 6 至图 8 所示。
系统运行可靠，提供智能配电柜进线、馈线、出线回路主要设备的运行状态报警记录显 示，便于操作人员对于故障报警和事故状态进行应急处理。
实现远程遥控，在触摸屏上进线分合闸控制，减轻现场运行人员的劳动强度，提高安全 运行水平[4]。 6 结束语
智 能 配 电 柜 作 为 精 密 配 电 柜 ，除 了 配 电 管 理 外 ，还 具 有 运 行 管 理 与 安 全 管 理 的 功 能，能够全面的监测系统的各项运行参数，有效的提高了整个配电系统的可靠性 ，智 能配电柜中电力监控系统的设计应用， 在智能配电柜配置网络电力仪表，可以方便和实 时地监控配电柜各个回路设备的用电状况及运行状态，对现场的用电设备进行统一管理，免 去工作人员到现场记录、操作的繁琐工作，减少人员工作量，同时，智能配电柜中电力监控 系统对各种用电设备的历史运行数据进行管理分析，整个系统既保证了现场设备的安全运 行，具有较高的系统可靠性，又提高了配电柜配电质量和管理水平，因此，电力监控系统在 智能配电柜的应用，充分体现了智能化配电的优势，具有广泛的应用前景。
需电源的用电状况；
出线柜：通过 PZ72L-E4/KC 交流仪表采集出线柜单个回路的交流电流、电压、功率等参
数，并利用电动机保护器 ARD2F 对出线回路电机进行数据监测和保护；
曲线分析:实时显示各个电气柜的电流（或功率）实时曲线趋势图；
事件报警:实现进线柜、馈线柜、出线柜电压、电流、功率、频率、功率因数等参数的越