（CS46 珠海派诺科技股份有限公司）

1.概述

根据《智能建筑设计标准》GB/T50314—2006，智慧建筑管理应具备以下系统：信息设施系统（ITSI）、信息化应用系统（ITAs）、建筑设备管理系统（BMS）、公共安全系统（PSS）、机房工程（EEEP）。

建筑设备管理系统是智能建筑重要的组成部分，它又包括智能供配电监控系统，环境照明控制系统，给排水控制系统，电梯控制系统，消防控制系统，安防控制系统，车库配套管理系统等系统，以集中监视、控制和管理为目的，构成综合系统。

其中智能供配电监控系统是整个智能建筑的心脏，所有机电设备和系统的电源均由智能供配电监控系统统一管理和监控。因此，智能供配电监控系统是整座建筑的核心部分，如果设计合理，除了可以确保大厦的电源和动力系统正常运行外，还可以大大提高工作效率，节省能源消耗。

智能供配电监控系统是基于流行的现场总线方式实现电力系统数据的传输、交换与管理。其借助现代化的计算机和网络技术，可以实现电力系统运行参数的实时监控、统计和管理，并可实现电气设备的遥信、遥控、遥测、遥调“四遥”功能，使管理人员不用到现场，即可全面了解整个电力系统的运行状况。

2.通信网络结构

智能供配电监控系统采用分层分布式结构（见图1）：现场间隔层、前置通信层、站端控制层三部分。站端控制层包括：监控计算机、打印机、网络交换机等管理设备；前置通信层包括：网络通信控制器、相关网络线缆及附件；现场间隔层包括：高压系统的微机综合保护装置及测控仪表，低压系统的智能电力监控仪表及电动机保护器。其中前置通信层可根据具体的现场情况，采用通信电缆、无线传输、局域网等以太网、光纤网进行网络数据传输。

图1 系统分层分布式结构

1）现场间隔层：所有微机保护装置、低压智能网络电力仪表及电动机保护器均按一次线路对应分布式配置，以就地安装在开关柜内，各装置、仪表和模块相对独立，完成测量、控制、保护、通信等功能，具有实时显示电气设备工作状态、运行参数、故障信息、保护信息、事件记录和越限定值等功能。保护装置及智能仪表与开关柜融为一体，构成智能化开关柜，所有装置和仪表通过通信接口接入相应的底层RS485子网，将有关信息输送至前置通信层的网络通信控制器，同时各装置的功能可完全不依赖于网络而独立完成对电气设备的保护与监控。

2）前置通信层：完成现场间隔层和站端控制层之间的网络连接，实现间隔层和站控层之间通信数据的上行和下达；该层针对多子站、多回路或异地分布、远距离的系统配置网络通信控制器，其可不依赖于站控层监控计算机系统独立运行，具有通信数据采集、协议转换、数据二次组态、总线转换的功能，同时与上级主站（包括双网）进行数据交换，并可直接与调度、智能楼宇BAS、DCS等系统相连，达到信息资源共享。

3）站端控制层：监控主机采用高性能工业计算机，可实现整个配电系统中、低压电气设备的遥信、遥控、遥测、遥调，即“四遥”功能，并且与上级系统通信，实现变电所无人值班的设计要求。系统采用专业电力监控组态软件，并对所有电气设备运行状态进行实时监控、电气参数实时测量、事故异常报警、事件记录和打印、电能管理和负载控制、电力品质分析、统计报表生成和打印、高速顺序事件记录、各种图表的汇总、分类、输送或上报，并具有打印、存盘和光盘刻录存储功能；同时系统还具备与智能模拟显示屏、变压器智能控制单元、智能直流电源等其他智能设备和自动化系统的通信联网功能。

单体智能建筑内楼宇区域配电室实现整个建筑供配电监控数据统一管理，或分区域分用户分别管理。各楼宇区域配电室智能开关柜内配置智能监控仪表，在配电室通信机柜内配置增强型以太网络通信控制器，将包括智能监控仪表在内所有智能监控设备，如高压微机保护、直流屏、温控器、柴油发电机等的监控数据统一整理汇总，通过通信光缆将供配电监控数据传送至监控中心后台计算机或分区域管理用户的监控后台计算机。通信网络结构原理图如图2所示。

图2 通信网络结构原理图

3.主要功能详解（见图3）

1）数据采集与处理

数据采集与处理是供配电系统安全监视和控制的基础，监控系统可实时和定时采集电气设备的模拟量（电流、电压、功率、电能、频率、温度等）和开关量（断路器及隔离开关位置信号、自动装置信号、设备运行状态信号等）。监控系统将采集到的数据经过实时处理后，送往监控主机和用来更新数据库，对模拟量进行合理性校验、上下限比较，并为其他自动化系统的相应管理功能提供必要的信息。

图3 功能需求图例

2）操作控制

监控系统将操作控制分为二层：第一层为远方集中控制方式，设置在总控制室，操作人员可通过总站监控主机对受控对象进行控制操作，该控制方式为主选控制方式（具有防误闭锁功能）；第二层控制为就地控制方式，由设置在各开关柜上的远方/就地控制选择开关进行控制方式切换，通过开关就地控制按钮进行操作控制，该控制方式主要作为开关修检、现场调试时用，也是控制操作的后备方式。以上两层操作之间相互闭锁，即对受控对象而言，两种控制方式在同一时刻只有一种有效。

3）人机联系

采用全中文界面，根据IEC相应条例用规范的线路图形符号显示供配电系统电气主接线图和各配电站的接线图，主接线图和分支接线图之间的切换可方便地通过快捷键或地理位置图切换，具有画面漫游及大画面快速操作导航图功能。

① 动态刷新显示：电气测量参数、运行参数和状态量参数，各线路按电压等级不同以不同颜色区分（原电力部的部颁规定），具有带电自动变色功能。

② 模拟量显示：包括各模拟量的意义、对应的开关号及实时测量数据：电流、电压、功率（有功、无功）、电能（有功、无功）、频率、功率因数、电压不平衡度等。

③ 开关量显示：包括供配电线路的各种开关量的含义、对应开关号及开关量的当前运行状态，如断路器位置信号、继电保护各种动作信号、装置故障信号等。

④ 连续记录显示：电流、电压、功率及功率因数实时曲线、负载曲线、电压棒图等。

⑤ 事故顺序记录显示：将保护动作和开关跳、合闸等事件按动作顺序进行记录，在报警窗里显示保护动作，断路器变位情况，模拟量的越限值等。

4）IP地址识别

系统配置在每个监控单体设置唯一IP地址，IP地址可准确无误地标识系统上传数据的来源，由于在监控系统网络中监控单体IP地址的唯一性，从而保证了数据包在系统网络传输的安全性、可靠性。

5）区域能源统计

系统可按管理区域、楼层、科室等考核对象，对各管理域用电情况进行统计比较，可行成考核指标，并在系统界面显示。

6）用电类型统计列表

系统可根据工程实际用电类型不同，按类型统计并显示各种用电类型用电量功能。

7）按小时、日、月、年统计，峰谷平统计

自动进行小时、日、月、年的电能统计，可进行峰、谷、平时段设定，实现具有电能分时计费功能的小时、日、月、年报表；同时完成：

① 识别主要耗能源；(www.daowen.com)

② 内部成本考核；

③ 查看消耗模式；

④ 控制用电高峰。

8）故障追忆及分析功能

在供配电系统发生故障后，系统自动记录故障发生前/后的三相电压、电流数据，同时自动弹出故障智能分析报告（包括故障跳闸的原因、性质、地点及发生时间），事故后可从计算机中调用事故追忆报告数据，以便分析事故原因。

9）事件顺序记录

自动记录断路器及继电保护信号的动作先后顺序，其SOE分辨率小于等于2ms。记录的内容包括断路器或保护信号的名称、动作状态及事件发生的时间。事件顺序记录可就地存档，并发送至监控主站系统。

10）报警处理和历史事件查询

报警的内容包括模拟量越限报警和开关量状态变位报警，报警分为一般报警和事故报警。一般报警包括模拟量越限报警、开关量预告信号报警及微机保护本身的故障报警。事故报警指由事故引起的保护动作及断路器跳闸信号，此时监控系统自动推出相关画面显示，画面中的跳闸断路器应变色、闪烁，并发出特殊的报警音响，报警音响经操作员确认后能手动复位，报警音响能根据不同类型的报警信号发出不同的声音。

① 开关变位：自动推出事件报警窗和故障相关画面，画面中变位开关闪烁、变色提示，并在报警框内有汉字提示的告警语句及当前变位状态，并指明变位开关名称、运行编号和性质（正常操作或事故跳闸）。

② 电流、电压越限：画面闪烁提示，并在报警提示窗里显示当前越限值。

③ 对于开关变位、保护动作、保护告警等事件在报警提示框显示相应的内容。

④ 所有告警事件可打印记录和写盘保存。

历史事件查询包括越限报警事件（由定值越限报警触发的事件，包括越限值）、遥控操作事件（监控主机对保护测控装置进行的定值整定、参数修改、开关遥控操作等）、一般事件（通信故障等），历史事件查询可按日期、时间、类别进行查询、显示。

11）运行报表、负载曲线自动生成

系统能够自动生成各类运行报表，按用户的要求和方式编制值班记录、交接班记录、设备台账、继电保护定值表、设备检修记录表、运行人员值班表等。

① 负载日、月和年报表的自动生成、显示、查询、打印（可选择时间段）；

② 电能日、月和年报表的自动生成、显示、查询、打印（可选择日、月、年）；

③ 日负载曲线的查询、显示、打印（可选择不同时间段）；

④ 历史负载曲线查询、显示、打印（可选择不同时间段）。

12）数据库的建立与查询

监控系统实时采集来自各分变电所的各种信息，经过处理后形成标准的数据库，并实时更新数据库；数据库容量可保证系统三年免维护。

① 可查询任一电量的日、月、年统计数据及该数据的最大值、最小值及平均值；

② 可对历史数据进行日、月、年检索，能够对历史数据库的数据进行操作，并按用户的要求定期将历史数据存盘；

③ 可召唤显示、打印历史数据库中任一电量的记录数据，包括日、月、年报表。

以上的数据查询结果均能够打印，打印方式有定时打印和召唤打印等方式，打印时不影响程序的执行及系统响应能力。

13）成熟的组态软件

运行在流行的Windows操作系统环境，以TCP/IP进行网络通信，利用数据库存储数据。其内部已经建立了向下的数据接口，可以利用ModBus、OPC、RS232/RS485等与系统或智能化设备建立通信。具有面向目标的人机图形界面，方便各种目标及其参数在屏幕上的编辑和显示。基于数据库，有完善的变量报警、趋势曲线、过程记录等管理功能，能够建立变量或目标之间的联动关系。

4.智能配电监控系统的现实意义

所有智能建筑共有的唯一特性是其结构设计可以适用于便利、降低成本的变化。经过十几年的发展，智能建筑已经处于更高智能的发展阶段，发达国家已经进入“绿色建筑”的新境界。通过对建筑物智能功能的配备，强调高效率、低功耗、低污染，达到节约能源、保护环境的可持续发展目标。

当前，对于用户来说，设备运行消耗是商业运作的主要支出之一。在今天的竞争环境中，合理控制这些费用并不断设法提高效率、削减支出，是每个用户的目标。为了有效控制这些费用，首先应该对其进行监测，这就是智能供配电监控系统的主要功能之一。它可以提高管理效率和系统供电的可靠性，提供减少电能花费、降低成本设备投资和设备运行潜在消耗所需的信息。

智能供配电监控系统电气节能的体现：通过对电力参数历史数据的分析，建立系统和设备的电能消耗模式，在实时监视过程中及时发现电能消耗异常现象，采取有效措施进行设备改造或补偿，以避免电能损耗，如设备和谐波引起的电能消耗。优化供配电系统运行模式，减少不必要的电能花费，如对定时用电设备进行集中控制公共照明。对供配电系统内部的各用电单位进行电能分配、计量和监控，以避免电能浪费现象，提高管理效率、降低运营成本。

5.结束语

在欧美等发达国家，智能建筑早已达到智能化、网络一体化的程度，正在朝着更加绿色、更加环保的方向发展。我国在智能建筑领域起步较晚，但起点较高，随着网络技术的发展和智能供配电监控系统等一系列智能系统的广泛采用，我国的智能建筑将迅速赶上欧美的技术水平。21世纪的我国智能建筑将朝着更加便利、更加舒适、更加节能环保、更加人性化的趋势飞速发展。

（作者：珠海派诺科技股份有限公司深圳技术中心 桂民信、钟笃志）