本文以實(shí)際工程為例，下面就以某小區變電所為依據予以探討。

　　一、電力監控系統的設計及應用

　　1.電力監控系統簡(jiǎn)介：

　　電網(wǎng)智能化：

　　現有電力網(wǎng)絡(luò )中設備的運行狀態(tài)是由設備本身的工作指令來(lái)實(shí)現的，而與電網(wǎng)運行狀態(tài)無(wú)關(guān)，此為被動(dòng)配電網(wǎng)絡(luò )；當設備的運行不僅由本身的工作指令來(lái)實(shí)現，還要由配電網(wǎng)絡(luò )在自我診斷后，再根據電網(wǎng)能力，負荷重要性，發(fā)出設備運行指令，按負荷重要性等級順序控制運行時(shí)為主動(dòng)配電網(wǎng)絡(luò )。

　　把一個(gè)被動(dòng)配電網(wǎng)絡(luò )轉變?yōu)橹鲃?dòng)配電網(wǎng)絡(luò )：

　　——要合理地進(jìn)行電力負荷分配；

　　——要把負荷按其重要性分為兒個(gè)等級（相對的動(dòng)態(tài)的概念）；

　　——要使電力網(wǎng)有“自診斷”能力；

　　——要有負荷的控制和調節功能。

　�。�1）正常工作狀態(tài)：

　　首先要使系統工作合理，負荷分配合理：

　　——充分地消峰填谷；

　　——充分利用變壓器的過(guò)負荷能力；

　　一充分地采用各種技術(shù)措施節能。儲能。

　�。�2）發(fā)生電力故障狀態(tài)（如雙路電源一路停電，某臺變壓器發(fā)生故障等）：

　　智能系統經(jīng)過(guò)監測。分析，判斷，確保一級負荷，有效的控制二，三級負荷。

　　2.電力監控系統特點(diǎn)：

　　系統軟、硬件全部模塊化，硬件全部智能化。軟、硬件設計選擇工業(yè)級標準，可靠性非常高。

　　1）整個(gè)系統的ICU（智能控制終端）、RTU（遠程智能通訊控制器）全部由16位微機組成，這樣的集散型監控系統，速度快，實(shí)時(shí)性好，同機種通訊可靠。

　　2）ICU自帶CPU，采集周期短，實(shí)時(shí)性強，系統冗余度高，通訊幀數少，可大大減少通訊誤碼率。

　　3）各系統都是獨立工作，互不干擾，實(shí)現了控制的硬件系統模塊化，采用總線(xiàn)方式可節省纜線(xiàn)和工程費用。

　　4）各子系統實(shí)現了模塊化，進(jìn)一步提高整個(gè)系統的安全及可靠性。

　　5）系統可帶電插拔，維護、檢修更加方便。

　　3.本系統構成：

　　1）控制中心安裝的設備：

　　操作臺內有主控機、顯示器、打印機、鍵盤(pán)、備用電源、抗干擾電源、UPS、接線(xiàn)端子、報警設備等。操作臺上有電源開(kāi)關(guān)、遙控開(kāi)關(guān)、遙控按鈕、模擬盤(pán)電源、開(kāi)、關(guān)指示燈面板等。

　　2）本樓控制主機可在樓內值班室，總控制室在變電所內。傳感器信號通過(guò)總線(xiàn)傳至本樓控制主機及總控制主機。對電量進(jìn)行遙測、遙信、遙控。

　　3）現場(chǎng)數據采集和控制設備為ICU，電流變送器，電壓變送器等傳感器將信號送至ICU，ICU通過(guò)RTU與ZTK（智能通訊卡）相連，實(shí)現數據的雙向傳送。ICU通過(guò)設在配電系統內的接觸器來(lái)實(shí)現預定程序中對電源的控制。

　　每套系統可容納1024個(gè)ICU，使系統有極高的可擴展性。

　　4.本系統設置范圍：

　　為保證整個(gè)小區供電數據采集的一致性�？刂频撵`活性及負荷的高可調性，宜在每個(gè)單體建筑內裝設電力監控系統。

　　二、小區供電負荷說(shuō)明：

　　1.建筑概況：

　　小區內建筑類(lèi)型分為高檔公寓、地下車(chē)庫及配套用鍋爐房、變電氣等。地上、地下總建筑面積約為14萬(wàn)平方米。其中公寓面積約為11萬(wàn)平方米，地下車(chē)庫面積約為3萬(wàn)平方米。

　　2.負荷計算：

　　設10KV自管變電所一座，電源引自供電局110KV變電站。甲方要求每戶(hù)總用電容量為8.5KW （約合35W/m2至45W/m2），空調系統為戶(hù)用集中空調，每戶(hù)約為3.0－5.0KW，每戶(hù)照明負荷3.5－5.5KW，按變壓器70％負荷率（經(jīng)濟運行）計算，變電所總負荷為6636KVA，初步計算小區變壓器應報裝容量≥6，400KVA.

　　3.甲方要求：提高公寓照明負荷的等級，采用雙路電源互投。在非火災等情況下應確保公寓照明供電的正常。

　　4.經(jīng)計算，在有電力監控系統作為可靠保證的前提下，充分利用變壓器的過(guò)負荷能力，可按4×1，2500KVA裝。

　　三、小區可靠供電的兩種方式比較：

　　本小區為高檔公寓為主，因此確保供電的可靠性就成為高檔小區的標志之一，而由于條件所限，此種方式的供配電系統又不可能確保全部的負荷，如：甲方要求、外線(xiàn)方式等，決定了本供電系統的原則是：確保用戶(hù)照明負荷。

　　照明負荷為用戶(hù)的生活用電，而空調負荷為舒適性用電。當照明負荷被切斷后，會(huì )造成用戶(hù)的心理恐慌，并會(huì )給用戶(hù)造成一定的損失，而空調負荷短時(shí)切斷不會(huì )給用戶(hù)的舒適性帶來(lái)很大影響，必要時(shí)，通過(guò)對用戶(hù)的空調負荷進(jìn)行調節以確保用戶(hù)的照明負荷。

　　1.技術(shù)實(shí)施方面：

　　1）采用電力監控系統的可行性：

　�。�1）本系統在單體建筑的功能：

　　a.監視整個(gè)大樓照明、空調及動(dòng)力的電流模擬量及開(kāi)關(guān)量狀態(tài)，并與以計錄，便于對整個(gè)小區負荷予以統計、分析。

　　b.控制層照明與層空調配電箱間的互投：

　　樓內公寓的照明和空調采用1，600A封閉毋線(xiàn)供電，每一根封閉母線(xiàn)均負責樓內一半的照明和空調。

　　當一條封閉母線(xiàn)或進(jìn)線(xiàn)電源等發(fā)生故障或檢修時(shí)，為保證住戶(hù)用電的可靠性就需將一條封閉母線(xiàn)的照明負荷投切至另一條封閉母線(xiàn)。由負荷計算表可看出，另一條封閉母線(xiàn)不可能承擔起全樓照明和空調的供電任務(wù)。此時(shí)便可由本系統先將樓內空調負荷切除，然后再將照明負荷投切至正常之封閉母線(xiàn)，然后依據電力監控系統所測算的數值，有計劃的將空調負荷重新投入。

　　c.當非故障狀態(tài)電力不足時(shí)，切除部分空調負荷以保證整個(gè)大樓的用電安全，同時(shí)避免過(guò)負荷對上級變電所出線(xiàn)開(kāi)關(guān)乃至變壓器的影響�？照{負荷投，切時(shí)，可采用循環(huán)投、切的方式，避免用戶(hù)長(cháng)時(shí)間無(wú)法使用空調。以保證用戶(hù)居住的舒適性。

　　當以上幾類(lèi)情況中供電系統恢復正常時(shí)，再由電力監控系統控制，將負荷恢復到正常供電方式，即保證供電可靠性及提高供電等級，也減小了物業(yè)管理部門(mén)的工作強度。

　　空調負荷的投，切，均由設在層照明與層空調配電箱內的接觸器來(lái)實(shí)現，這就保證了事故面的減小、系統可調性的提高及操作的靈活性。

　　2）本系統在變電所的功能：

　　a.根據廠(chǎng)家提供的技術(shù)參數，變壓器本身在有強迫風(fēng)冷的情況下，輸出容量可提高40％－50％。因此在以電力監控系統的調節作為可靠保證的情況下，可充分利用變壓器的過(guò)負荷能力。

　　當一臺變壓器電源發(fā)生故障或檢修時(shí)，為保證住戶(hù)用電的可靠性就需將一臺變壓器的負荷投切至另一臺變壓。在充分利用變壓器的過(guò)負荷能力的前提下，電力監控系統對所測得數據進(jìn)行分析判斷，如變壓器間互投將可能造成正常變壓器過(guò)負荷及更大的事故面，便切除部分非重要負荷：如非消防的風(fēng)機，水泵；如尚不能滿(mǎn)足要求，視情況再由樓內電力監控系統將樓內的部分空調負荷切除。然后再將照明負荷投切至正常變壓器，并依據電力監控系統所測算的數值，有計劃的將空調負荷重新投入。

　　變壓器的保護只有二級，即過(guò)流和速斷保護，其功能為負荷達至斷路器的這兩個(gè)整定值時(shí)，斷路器切斷電源，由此會(huì )造成非預見(jiàn)性停電及較大事故面，給用戶(hù)帶來(lái)極大不便。當采用本系統后，通過(guò)監測元件可測算負荷趨勢，在事故發(fā)生前采用有效調控手段（如以上步驟）予以避免。

　　當供電系統恢復正常時(shí)，再由電力監控系統控制，將負荷恢復到正常供電方式。

　　b.在小區建設初期，由于有可靠的調控手段作為保證，可有依據的降低變壓器報裝容量，節約大量初投資。相應帶來(lái)變電所面積減小，設備投資減少等優(yōu)點(diǎn)。

　　2）變壓器增容可行報告：

　�。�1）當一臺變壓器發(fā)生故障時(shí)，另一臺變壓器就要承擔起它的負荷，若無(wú)可靠的調控手段作為保證（例如非重要負荷出線(xiàn)開(kāi)關(guān)增設欠壓脫扣裝置），在最不利的情況下需投入的負荷>2，000A，單臺變壓器總負荷電流>3，500A，有可能出現正常變壓器過(guò)負荷跳閘的可能。如在各單體建筑內層空調配電箱增設欠壓脫舞裝置，也只能切除故障變壓器中的空調負荷，在最不利的情況下單臺變壓器總負荷電流>2，000A.若再切除正常變壓器中的空調負荷會(huì )給樓內配電系統帶來(lái)很多的麻煩，增加系統的復雜程度。

　　若仍利用變壓器的過(guò)負荷能力，在沒(méi)有自動(dòng)控制系統的情況下，需有人實(shí)時(shí)觀(guān)測負荷參數，然后判斷需采取的措施。一會(huì )造成值班人員的工作量較大，二可能會(huì )因人的因素產(chǎn)、生供電事故。

　�。�2）就單體建筑樓內來(lái)說(shuō)：

　　當一條封閉母線(xiàn)或進(jìn)線(xiàn)電源發(fā)生故障或檢修時(shí)，為保證住戶(hù)用電的可靠性就需將一條 封閉母線(xiàn)的照明負荷投切至另一條封閉母線(xiàn)。

　　若按一條封閉母線(xiàn)承擔起全樓照明和一半空調的供電來(lái)設計，即事故母線(xiàn)空調負荷切除，而正常母線(xiàn)空調負荷仍保留。由以上數據可看出，樓內封閉母線(xiàn)及出線(xiàn)開(kāi)關(guān)均需加大。若不增大則需增設欠壓脫扣或由繼電器和接觸器來(lái)實(shí)現；若按一條封閉母線(xiàn)承擔起全樓照明，而空調全部切除，則只能由繼電器和接觸器來(lái)實(shí)現。在層空調配電箱增設欠壓脫扣裝置，空調負荷切除后需由物業(yè)管理部門(mén)手動(dòng)復位；層照明配電箱與層空調配電箱間由繼電器和接觸器來(lái)實(shí)現的互投，相對于電力監控系統來(lái)說(shuō)過(guò)于復雜，且會(huì )造成投入運行后故障率高，維護量大，無(wú)法保護一定前提下用戶(hù)的可靠用電。

　　2.經(jīng)濟方面的比較：（不考慮現已設計完畢的配電系統造價(jià)，只含變壓器報裝及由此而產(chǎn)生的設備改動(dòng)費用）。

　　供電局電纜供電工程貼費標準規定。

　　——本工程為電纜供電方式，按電纜標準收費。

　　——北京市四環(huán)路以?xún)鹊挠脩?hù)，其供配電工程貼費標準為600元/千伏安。

　　——雙路供電接用多臺變壓器的用戶(hù)，如具備技術(shù)措施，保證不同時(shí)使用，按其一側最大接用容量的雙倍交貼費，否則按接用變壓器總和的雙倍交納貼費。

　　1）本小區變電所工程收費標準：

　　為10KA進(jìn)線(xiàn)，雙路供電，高壓有聯(lián)絡(luò )，應按1，200元／干伏安交納貼費。

　　2）電力監控系統費用：

　　采用電力監控系統，則按5，000KVA報裝（即現有報裝條件，已經(jīng)供電局審批通過(guò)）。

　　總應交貼費6，000，000元，本工程設計建議裝設電力監控系統4套，即A座、B座、C座、變電所等。電力監控系統總投資需<8，000，000元。（本電力監控系統造價(jià)是按照國產(chǎn)系統的報價(jià)估算）。

　　3）變壓器增容：

　　若采用變壓器增容的方式，變壓器容量最小需按6，400KVA報裝（最大需按8，000KVA報裝）總應交貼費76，800，000元。

　　單體建筑內需在現有配電系統投資的基礎上增加大約5％一10％。

　　變電所內也需在現有基礎上相應增加大約為10％一15％的投資。

　　由以上數據可說(shuō)明，僅貼費一項，使用電力監控系統的方案便比最小的變壓器增容方案，節約880，000元。而整個(gè)工程變電所和樓內的節約大約在1，500，000元，其費效比是不言而喻的。

　　由以上闡述可以得出結論，在本小區內使用電力監控系統的投入，占小區總電氣設備投資的3％－4％，占小區變壓器增容投資的30％－40％。這比變壓器增容更加節約，更加可靠，并減少變壓器低負載運行的可能性。在運行于后還可以節約運行費用，降低變電所管理人員的工作強度，提高管理的自動(dòng)化程度。

　　因本工程的性質(zhì)為公寓，甲方主要以提高居民用電負荷等級，保證供電可靠性為目的，而電力監控系統所具有的節能、儲能等特點(diǎn)，在此次甲方未提出要求，考慮到如增加以上功能會(huì )增加部分投資，故此次電力監控系統并未涉及。若能采取電力監控系統節能、儲能等設計，在后期的運行過(guò)程中其節能效益也是相當可觀(guān)的