电气综合监控系统的应用

张华

(中船第九设计研究院工程有限公司 ,上海 200063)

0 引 言

因智能电网发展的需求，网络电力仪表得到了广泛应用。网络电力仪表作为电网用户端底层的传感器和执行元件，在用户可靠用电、节约用电和安全用电中起着重要作用。在不同的应用场合中，根据使用功能，仪表可分为三类：监控和保护仪表、电能分析与管理仪表和电气安全仪表。因此在配电柜上装有各类仪表计进行分回路监测。在上海市工程建设规范DGJ 08-2048—2016《民用建筑电气防火设计规程》[1]中提出采用电气综合监控系统，即用一个仪表综合三类功能，由一个综合监控仪表收集，通过通信网络上传至监控主机。本文结合工程设计对电气综合监控系统的合理应用进行了分析探讨。

1 电气综合监控系统简介

电气综合监控系统是在建筑供配电系统的基础上，基于通信网络和互联网技术，用于保障建筑物电气防火安全、实施配电系统电气参数监控的信息管理系统。

电气综合监控系统整合了电气火灾监控、消防设备电源监控、电力监控、能耗监测、浪涌保护监测和电力质量监测等功能，采用具备综合功能的现场采集装置，通过相同的网络通信层传输到消防控制室的综合电气监控系统主机，并通过共用的网络通信层传输到变电所值班室内的电力监控、能耗管理和浪涌保护监控分屏主机显示，同时还可传输到消防控制室的电气火灾监控和消防设备电源监控分屏主机显示，从而实现集中采集、集中传输、集中显示和分屏分区显示。

2 电气综合监控系统的组成

电气综合监控系统由监控管理层、通信传输层和现场信息采集装置组成，如图1所示。

监控管理层包括综合监控主机、电气火灾监控主机、消防电源监控主机、电力监控和能耗管理系统分屏主机及浪涌保护监控主机等。通信传输层包括通用通信交换机、S-Port通信管理机和通信总线等。现场信息采集装置包括电气综合测控装置，多功能电力采集装置和集中的水、气、冷热量采集装置等。

3 电气综合监控系统的功能

电气综合监控系统的现场信息采集装置具有综合采集剩余电流、温度、电流、电压、频率、功率、电能、开关状态和浪涌保护器故障报警等功能，其装置接线图如图2所示。

3.1 电气火灾监控主机监控范围和监测功能

1)电气火灾监控主机监控范围

(1)电气防火等级为一级的建筑，其变电所出线侧及第一级配电柜进线侧，第一级配电柜由变电所放射式供电时不重复设置。

(2)电气防火等级为二级的建筑，其第一级配电柜的出线侧。

(3)租售式商场商铺、批发市场、集贸市场和甲乙丙类危险品库房等场所末端配电箱应设置电气防火限流式保护器。

(4)幼儿园、老年人建筑、集体宿舍及电动车充电站等场所末端配电箱宜设置电气防火限流式保护器。

图1 电气综合监控系统图

图2 现场信息采集装置接线图

2)电气火灾监控主机监控功能

(1)在配电柜的进线和出线侧，实时监控回路的剩余电流和电缆或铜排温度。

(2)易发生电气火灾的末端配电箱和电气火灾会造成重大后果的末端配电箱内，实时监控电气防火限流式保护器状态。

3.2 消防设备电源监控主机监控范围和监测功能

1)消防设备电源监控主机监控范围

(1)变配电所为消防设备供电的配电回路，包括应急发电机系统的配电回路。

(2)消防配电箱内双电源切换装置的电源进线侧、出线侧和EPS电源装置的进线侧。

2)消防设备电源监控主机监控功能

实时监测消防设备供电回路的供电和开关状况，具有供电中断、缺相、错相、过压、欠压和过载等故障报警功能，能实时查询电源故障和历史信息。

3.3 电力监控和能耗管理系统主机监控范围和监测功能

1)电力监控和能耗管理系统主机监控范围

(1)变配电所内的所有高压、中压配电回路的进线和出线回路。

(2)电力变压器的温控器。

(3)低压配电回路的进线和出线回路。

(4)发电机的启动机控制回路。

(5)分布式供电系统的并网回路。

2)电力监控和能耗管理系统主机监控功能

电力监控功能为三相电网的实时参数监测，包括电压、电流、功率和功率因数等，模拟量和开关量实时状态监控，实时和历史报警信息查询，实时及历史数据导出和打印等功能。

电力监控还具有电力质量分析功能：重要用电回路的电网质量实时监测分析，供电质量统计记录、谐波分析、电压波峰系数、电压电流矢量分析和不平衡分析等。

能耗监测功能为：实时监控各用电回路的电量消耗，按电量、水量、燃气量、集中供热(冷)量和再生电源用量等分类统计记录，按回路、时间和能耗分类统计记录，按需查询和导出能耗消耗表，满足现行国家标准JGJ/T 285—2014《公共建筑能耗远程监测系统技术规程》[2]的相关规定。

4 电气综合监控系统的应用

以科研楼的电气设计为例，该科研楼为10层，高30 m，建筑面积25 000 m2，根据上海市工程建设规范DGJ 08-2048—2016标准规定：建筑的电气防火分级属于一级，应设置电气综合监控系统[3]。建筑物要满足绿色建筑二星标准，对动力设备、照明、插座、空调和特殊用电等系统的能耗进行分项计量，对建筑物消耗的水、气和冷热量等进行分类计量，并设置建筑设备监控管理系统，具体如图3所示。

图3 电气综合监控系统干线示意图

电气综合监控装置的设置要求包括：电气综合监控装置采用RS485接口，通过屏蔽双绞线连接至各个分区的通信管理机，单回路不能超过25个采集装置；RS485总线的截面积不小于1.0 mm2，在强电磁干扰的环境下，应穿经过接地保护的金属管，确保信号不受干扰；系统总线不应与供配电线路共用管道或线槽敷设。

企业内部计量电能的测量精度不低于1级，剩余电流报警整定值应能躲开配电系统和用电设备的正常泄漏电流，整定值不宜大于500 mA。配电箱内温度探测点应探测L1、L2、L3和N四条线缆或金属母排的温度，温度报警设定值不大于被保护的线缆或金属母排的长期允许最高工作温度。监测点应分别探测L1、L2、L3和三相电流，过电流报警值设定在1.15～1.5倍额定电流范围内可调。

在剩余电流报警的设置中，工程中遇到配电出线较多，正常泄露的电流过大时，将剩余电流报警的探测点装设在出线回路或装设在下一级配电箱的总进线开关处，减少正常的剩余电流泄露对报警器的影响。

电气火灾监控系统由于属于消防系统，系统总线需采用阻燃耐火导线，应单独穿管敷设，不能与其他系统及配电系统的线路共用管道或线槽敷设。

电气综合监控装置因带有消防功能需要消防强制性认证，供电的电源要采用消防电源供电[4]。

5 结束语

在实际应用中，电气综合监控装置将用电点的用电能耗、用电状态、防雷浪涌保护状态、消防电源状态和电气安全的信息综合采集，整合了电气火灾监控、消防设备电源监控、电力监控、能耗监测和浪涌保护监测、电力质量监测等功能。根据工程测算，相比传统的各个系统分别独立设置，运用电气综合监控装置可以节省工程的造价的30%。因此，电气综合监控装置的运用，不仅节省了整个工程的造价，而且节约了工程的运行成本。