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總體方案
1.項目概況
江陰海瀾創新大廈整體為框架結構，地上55層，地下3層，另設裙房4層，建筑面積總約22.5萬平方米。整體設計一套能源管理系統，對樓層中的計量水表、電力計量儀表進行數據采集匯總，生成結算報表；對各供電回路安裝多功能電氣火災探測器，實現電路參數和狀態的測控，并同時對供電回路的漏電情況進行實時采集和分析，對超標的回路實時報警。
2.設計規范
IEC61000-4-30:2003 《電磁兼容試驗和測量技術-電能質量測量方法》
IEC61000-4-7:2002 《電磁兼容性試驗和測量技術 諧波和相互諧波的測量和使用指南 另電力系統和設備的連接》
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 《地區電網數據采集與監控系統通用技術條件》
GB/T16435.1-1996 《遠動設備及系統接口(電氣特性)》
GB7450-1997 《電子設備雷擊導則》
GB9813 《微型數字電子計算機通用技術條件》
GB2887-1992 《計算機場地技術要求》
GB/T 19862-2005 《電能質量檢測設備通用要求》
GB6833.1—6833.10-1987 《電子測量儀器 電磁兼容性試驗規范》
GB14287-2005 《電氣火災監控系統》
DL476-92 《電力系統實時數據通信應用層協議》
DL/T448-2000 《電能計量裝置技術管理規程》
DL/T5202-2004 《電能量計量系統設計技術規程》
DL/T645-2007 《多功能電能表通信協議》
DL/T614-2007 《多功能電能表》
- 系統組成
本方案采用三層結構，分別包括：監控管理層、網絡層以及現場測控層。
監控管理層由兩臺監控主機構成，同時實現電力監控、能源管理、電氣火災監控功能。網絡層主干采用光纖環網拓撲結構，保證信息傳遞的可靠性。現場測控層主要包括電氣火災探測器、電力計量儀表、計量水表等構成。系統形成一個就地監測、數據傳輸、集中監控的能源管理系統。
1、監控管理層：整個能源管理系統設有兩套監控主機：一套是安裝于負一層配電值班室的SCK680-G256電氣火災監控設備，另一套是安裝于一層消控中心的監控主機，兩套主機實現相同的電力監測、報警、電能自動抄表、水量自動抄表等功能。并設置多級用戶權限，實現不同賬號的操作級別。兩套監控設備分別通過主樓及裙樓的負一層弱電間通信機柜接入網絡層。
2、網絡層：由各類通信設備和通信介質組成網絡，實現系統管理層與現場測控層設備實現數據交換。本項目主網絡采用光纖環網，下行測控層設備連接采用RS-485總線結構，通信設備包含通信管理機、工業環網交換機、光纖收發器以及光纜、通信電纜等。
3、現場測控層：由現場安裝的電氣火災探測器、電力計量儀表和計量水表等裝置組成，實現測量、監視、通信和控制等功能。基于現場測控層設備的測量、控制及通信等功能，系統可實現遙測、遙信、遙控、遙調等功能。
- 系統功能簡介
- 電力監控功能
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、功率因數等電量參數。
遙信：具備各種開關量顯示：包括低壓回路的開關分合閘狀態（紅色為合閘，綠色為分閘）；高壓斷路器位置信號（分合閘狀態、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：點擊回路名稱可進入該回路詳細參數界面，可對回路實現遠程分合閘控制，報警保護參數調整；并對報警或跳閘回路進行事件記錄和故障報警。
系統支持各類串口、以太網總線的通訊規約，可對非標準規約進行底層開發設計，方便設備的接入、集成，如各廠家的功率因素控制器、直流屏、模擬屏等，可實現集中監測和遠程參數設置。
- 與高壓系統互連
系統互連，當其他各類自動化系統提供標準OPC接口或標準規約轉發功能，實現數據共享，系統就可與其他自動化系統互連。
應客戶要求，系統需要與高壓系統互連，高壓系統需提供以太網接口，規約為Modbus-TCP或104規約或標準的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，對采集來的數據進行存儲和處理，生成各類統計報表，如日報表、月報表、季報表、年報表、復費率報表等，方便用戶掌握能源消耗狀況，結算費用。
- 電氣火災監控功能
系統實時監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進行遠程設定。
當回路發生報警時，系統發出聲光報警信號，同時界面發出明顯顏色變化，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。
- 網絡結構
本方案整體網絡按照環網結構鋪設，通過冗余的環網結構可保證網絡的高可靠性以及光纖鋪設的便利性。
所有網絡采集節點均依據強電井分布配置，每個網絡采集節點由通信管理機，工業環網交換機，網絡通信機柜等組成。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置共9個網絡采集節點，這9個網絡節點以光纖環網的方式鋪設連接。實際各樓層網絡設備布局按照如下所述。
裙樓部分網絡，裙樓負一層網絡采集節點安裝1臺通訊管理機和1臺環網交換機，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探測器均接入該通訊管理機中；裙樓負三層網絡采集節點安裝1臺S3100C8E2通訊管理機和環網交換機，接入負二層、負三層部分的電氣火災探測器，實現數據的集中采集和網絡轉發傳輸。
主樓地上部分網絡，主樓有55層共兩個強電井，方案設定在主樓25層和40層設立4個網絡采集節點，11至30層的電氣火災探測器和計量水表接入25層的采集節點，31至屋頂層的電氣火災探測器和計量水表接入40層的采集節點，共計安裝4臺通訊管理機、4臺環網交換機和4臺網絡通信機柜。
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，接入對應配電室內所有回路的電氣火災探測器和儀表。這兩通訊管理機通過TCP/IP網絡形式鋪設到所在樓層網絡采集節點的交換機中。
主樓地下部分網絡，負一層和負三層的網絡采集節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的電氣火災探測器，另外負一層通訊管理機還接入1-10層的電氣火災探測器和計量水表；負三層通訊管理機接入本層的各個配電箱內的電氣火災探測器。
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所有電氣火災探測器、監控儀表的連接，zui終該通訊管理機通過TCP/IP網絡接入負一層弱電井內交換機中，實現整體系統的聯網。
以上為簡單示意圖，詳細見系統網絡拓撲圖紙。
- 監控管理層設備選型
監控管理層的兩套監控服務器同時運行實現對整個系統的數據采集、監控和數據處理存儲等，任何一臺服務器故障時，并不影響另一臺正常運行，可確保整體系統的可靠性和數據的完整性。
- SCK680-G256監控主機
SCK680-G256電氣火災監控設備，具備RS485以及TCP/IP組網通道，可連接不少于1024個探測器進行組網集中監控，對于故障、報警信號監測等參數*GB14287.1-2005標準，同時本系統已通過國家消防電子產品質量監督檢驗中心的3C強制性認證。
監控設備支持通過鑰匙進行設備一鍵啟動和關機操作，設備具備2個TCP/IP網絡接口，可實現網絡方式直接連接現場探測器來讀取相關數據，同時操作人員可以通過密碼的方式登錄系統對系統的相關回路參數進行動態修改，報警設置、遠程復位功能。設備內置語音報警器和嵌入式微型打印機，可以對系統所有的故障和報警信息進行聲光報警和打印。
由于接入設備較多，原配置的設備主機達不到系統要求，現設備主機采用研祥工控機，配置：2U、19″標準上架IPC-8206整機/FSC-1815V2NA(雙網口)/E5300/2G內存/500G硬盤/ATX 250W電源/無光驅/底板：IPC-6105P4(ATX)(4個PCI)
設備相關技術參數：
容量：連接不少于1024個探測器
電源：AC 220V/50Hz
材質：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的標準雷電波5000V的短時沖擊
防護等級：柜體外殼防護等級為IP40。
內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。
- 監控服務器
位于消控中心的監控服務器全部采用大存儲容量高速處理性能的服務器計算機，另外還配有一臺打印機，共用戶報表打印。
- 電氣火災探測器
電氣火災探測器安裝于就地配電柜和電井配電箱內進行各個回路剩余電流、溫度以及電量參數測量，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和電能計量功能，使得在部分回路安裝一臺設備情況下同時具備電氣火災監控、電力監控和電能計量功能。
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路開關量輸入，支持消防聯動輸入和電源狀態監測；
6）2路繼電器輸出，支持遙控、報警和跳閘功能；
7）標準的RS485通信接口，MODBUS-RTU協議，應用于電氣火災監控系統；
8）具備事件記錄功能，循環記錄200條事件信息，掉電不丟失；
9）報警保護自動跳轉，聲光報警，支持保持、消音、復位操作；
10）適用于0.4kV電壓等級TN-C-S、TN-S、及局部TT系統。
- 系統功能
電力監控模塊功能
- 系統運行監視
系統對現場所有設備通過輪循方式進行數據采集，在系統的主界面中，按照配電一次系統圖，實時采集顯示高低壓回路的電流、電壓、功率、功率因數等電量參數。具備各種顯示顏色區分分合閘狀態顯示并提供聲光警提示。
- 遠程控制及參數設置
可對回路實現遠程分合閘控制，保護投退設定，報警保護參數調整；并對報警或跳閘回路進行事件分析和故障錄波數據分析，查找報警或跳閘原因，為操作者提供各類報警故障顯示，并提示系統潛在的故障隱患報告，為系統安全運行提供有效的保障。
- 負荷趨勢曲線分析
趨勢曲線系統可實時連續監測設備的運行參數，如用電功率負荷、故障發生瞬間的波形捕捉，幫助用戶動態分析各類數據的歷史變化狀況，為管理人員對供電系統某一時段內的參數變化和將來趨勢預判提供有力的數據依據。
- 事件記錄及查詢
實時監視各回路的報警狀態、跳閘狀態、開關變位狀態等各類狀態事件信息，對報警、跳閘監測事件發出明顯聲光報警，并記錄系統所發生的所有事件，以便為操作人員做詳細分析提供數據保障。
- 圖形化分析管理
系統可生成各種運行統計動態圖像系統，如電壓棒圖、餅圖、相角圖，可圖形化分析各類電網參數的實時變化（如不平衡度、相位角等）；并可對影響系統負荷正常運行的敏感性電力參數設置報警和跳閘限值，提前發出報警或自動發送跳閘輸出控制，確保系統的可靠性。
- 實時數據報表
實時報表系統為運行系統提供統一表格模式的數據和狀態實時顯示，可實時對各回路進行動態比較和監視，實時報表支持EXCEL格式導出數據，方便進行二期處理。
- 歷史數據報表查詢
歷史報表系統可提供各類歷史數據報表查詢，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據進行數據查詢，生成各類統計數據，為用戶計量統計、內耗分析等需求提供數據支持。
- 第三方設備接入
系統支持各類串口、以太網總線的通訊規約，可對非標準規約進行底層開發設計，方便設備的接入、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，實現集中統一的監控。
- 系統互連
為其它各類自動化系統提供標準的OPC接口或標準規約轉發功能，實現各類數據上傳及共享，為上級調度系統提供統一的調度接口。
- 系統安全
可設置多種用戶等級以及相應的操作權限。控制操作具有嚴格的密碼保護要求，對于不同的操作人員進行不同的權限限制。修改報警參數時，系統自動校驗操作者的權限及口令，只有當具有操作權限的運行人員在輸入正確的口令后，才有權限修改操作。
電氣火災模塊功能
- 剩余電流實時監測
系統實時監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容以及各類功能按鈕。
- 剩余電流報警設置及提示
系統支持對剩余電流和溫度報警值以及各類回路信息和狀態進行遠程設定。當回路發生報警時，系統發出聲光報警信號，同時界面發出明顯顏色變化，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
系統配備專用的歷史數據庫，提供歷史報警記錄和歷史故障記錄，用戶可通過報表界面，隨時調取、查詢和打印。權限以上用戶可對記錄進行逐條或全部刪除操作。
- 報警打印
監控設備配備微型打印機，可自動/手動打印報警、故障信息。支持通過設置界面設置為報警/故障發生時自動打印信息。
- 剩余電流歷史數據趨勢曲線
系統對于歷史存儲的剩余電流和溫度數據，支持曲線方式的查詢，查詢時間區間及回路可動態設定。界面可實時反映出任一時間段內的剩余電流或溫度的變化范圍。
- 設備狀態信息顯示
系統可實時顯示當前的各種狀態信息（供電狀態、設備故障狀態、報警狀態以及當前所有通訊設備的工作狀態等）與監控設備指示燈保持同步顯示。
- 系統故障自檢
監控設備實時顯示內部各功能模塊運行狀態并具有故障自診斷功能，同時在系統界面實時顯示故障原因，并實時判斷各區域探測器通信狀態，對整個系統的故障進行智能化自檢。
- 用戶分級管理
系統分三級權限管理，不同的操作需要相應的權限級別方可操作，用以防止誤操作和非法進入。
- 系統運行信息
系統具備獨立的信息窗口，記錄設備自啟動運行后的所有運行信息，方便對運行系統當前狀態進行綜合判斷。
- 電力監控模塊技術性能指標
系統容量： >10000點
系統可用率： ≥99.9%
服務器平均負荷率： ≤20%
網絡平均負荷率： ≤10%
站內綜合測量誤差： ≤0.5%
監視器畫面調用響應時間： <2秒
動態數據刷新： <3秒
報警發生到輸出： <2秒
主機數據庫刷新： <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%
實時數據刷新時間： ≤2秒
系統平均*時間： 50000小時
