第一部分 总体方案

1.1项目概况

江阴海澜创新大厦整体为框架结构，地上55层，地下3层，另设裙房4层，建筑面积总约22.5万平方米。整体设计一套能源管理系统，对楼层中的计量水表、电力计量仪表进行数据采集汇总，生成结算报表；对各供电回路安装多功能电气火灾探测器，实现电路参数和状态的测控，并同时对供电回路的漏电情况进行实时采集和分析，对超标的回路实时报警。

1.2设计规范

IEC61000-4-30:2003 《电磁兼容试验和测量技术-电能质量测量方法》

IEC61000-4-7:2002 《电磁兼容性试验和测量技术 谐波和相互谐波的测量和使用指南 另电力系统和设备的连接》

GB/T14537-93 《量度继电器和保护装置的冲击和碰撞试验》

GB6162-85 《静电继电器和保护装置的电气干扰试验》

GB/T13730-1992 《地区电网数据采集与监控系统通用技术条件》

GB/T16435.1-1996 《远动设备及系统接口(电气特性)》

GB7450-1997 《电子设备雷击导则》

GB9813 《微型数字电子计算机通用技术条件》

GB2887-1992 《计算机场地技术要求》

GB/T 19862-2005 《电能质量检测设备通用要求》

GB6833.1—6833.10-1987 《电子测量仪器 电磁兼容性试验规范》

GB14287-2005 《电气火灾监控系统》

DL476-92 《电力系统实时数据通信应用层协议》

DL/T448-2000 《电能计量装置技术管理规程》

DL/T5202-2004 《电能量计量系统设计技术规程》

DL/T645-2007 《多功能电能表通信协议》

DL/T614-2007 《多功能电能表》

DL/T5202-2004 《电能量计量系统设计技术规程》

DL/T645-2007 《多功能电能表通信协议》

DL/T614-2007 《多功能电能表》

1.3 系统组成

本方案采用三层结构，分别包括：监控管理层、网络层以及现场测控层。

监控管理层由两台监控主机构成，同时实现电力监控、能源管理、电气火灾监控功能。网络层主干采用光纤环网拓扑结构，保证信息传递的可靠性。现场测控层主要包括电气火灾探测器、电力计量仪表、计量水表等构成。系统形成一个就地监测、数据传输、集中监控的能源管理系统。

1、监控管理层：整个能源管理系统设有两套监控主机：一套是安装于负一层配电值班室的SCK680-G256电气火灾监控设备，另一套是安装于一层消控中心的监控主机，两套主机实现相同的电力监测、报警、电能自动抄表、水量自动抄表等功能。并设置多级用户权限，实现不同账号的操作级别。两套监控设备分别通过主楼及裙楼的负一层弱电间通信机柜接入网络层。

2、网络层：由各类通信设备和通信介质组成网络，实现系统管理层与现场测控层设备实现数据交换。本项目主网络采用光纤环网，下行测控层设备连接采用RS-485总线结构，通信设备包含通信管理机、工业环网交换机、光纤收发器以及光缆、通信电缆等。

3、现场测控层：由现场安装的电气火灾探测器、电力计量仪表和计量水表等装置组成，实现测量、监视、通信和控制等功能。基于现场测控层设备的测量、控制及通信等功能，系统可实现遥测、遥信、遥控、遥调等功能。

1.4 系统功能简介

1.4.1 电力监控功能

遥测：支持变配电一次图显示模式，实时采集显示高低压回路的电流、电压、功率、功率因数等电量参数。

1.4.2 与高压系统互连

系统互连，当其他各类自动化系统提供标准OPC接口或标准规约转发功能，实现数据共享，系统就可与其他自动化系统互连。

应客户要求，系统需要与高压系统互连，高压系统需提供以太网接口，规约为Modbus-TCP或104规约或标准的OPC接口

1.4.3 远程抄表功能

对楼层间的计量水表、计量电表等计量装置进行自动抄表，对采集来的数据进行存储和处理，生成各类统计报表，如日报表、月报表、季报表、年报表、复费率报表等，方便用户掌握能源消耗状况，结算费用。

1.4.4 电气火灾监控功能

系统实时监测各回路的剩余电流及温度值，并在主界面显示详细回路名称编号内容，支持对剩余电流和温度报警值以及各类回路信息和状态进行远程设定。

当回路发生报警时，系统发出声光报警信号，同时界面发出明显颜色变化，并自动进行详尽顺序的事件记录，事件记录保存期≥24个月，方便追溯。

1.5 网络结构

本方案整体网络按照环网结构铺设，通过冗余的环网结构可保证网络的高可靠性以及光纤铺设的便利性。

所有网络采集节点均依据强电井分布配置，每个网络采集节点由通信管理机，工业环网交换机，网络通信机柜等组成。本方案在主楼负三层，负一层，25层，40层，裙楼负一层，负三层的强电井旁的弱点井中设置共9个网络采集节点，这9个网络节点以光纤环网的方式铺设连接。实际各楼层网络设备布局按照如下所述。

裙楼部分网络，裙楼负一层网络采集节点安装1台通讯管理机和1台环网交换机，裙楼1层至4层的电力计量仪表，裙楼1层至4层、裙楼屋顶层及负一层部分的电气火灾探测器均接入该通讯管理机中；裙楼负三层网络采集节点安装1台S3100C8E2通讯管理机和环网交换机，接入负二层、负三层部分的电气火灾探测器，实现数据的集中采集和网络转发传输。

主楼地上部分网络，主楼有55层共两个强电井，方案设定在主楼25层和40层设立4个网络采集节点，11至30层的电气火灾探测器和计量水表接入25层的采集节点，31至屋顶层的电气火灾探测器和计量水表接入40层的采集节点，共计安装4台通讯管理机、4台环网交换机和4台网络通信机柜。

另外，在25层配电房和40层配电房额外增加一台通讯管理机，接入对应配电室内所有回路的电气火灾探测器和仪表。这两通讯管理机通过TCP/IP网络形式铺设到所在楼层网络采集节点的交换机中。

主楼地下部分网络，负一层和负三层的网络采集节点各配置一台通讯管理机，负一层通讯管理机接入负一层、负二层所在层的各个配电箱内的电气火灾探测器，另外负一层通讯管理机还接入1-10层的电气火灾探测器和计量水表；负三层通讯管理机接入本层的各个配电箱内的电气火灾探测器。

同时在负一层主变电所，安装一台通讯管理机用于变电所内所有电气火灾探测器、监控仪表的连接，最终该通讯管理机通过TCP/IP网络接入负一层弱电井内交换机中，实现整体系统的联网。

1.6监控管理层设备选型

监控管理层的两套监控服务器同时运行实现对整个系统的数据采集、监控和数据处理存储等，任何一台服务器故障时，并不影响另一台正常运行，可确保整体系统的可靠性和数据的完整性。

1.6.1 SCK680-G256监控主机

SCK680-G256电气火灾监控设备，具备RS485以及TCP/IP组网通道，可连接不少于1024个探测器进行组网集中监控，对于故障、报警信号监测等参数完全满足GB14287.1-2005标准，同时本系统已通过国家消防电子产品质量监督检验中心的3C强制性认证。

监控设备支持通过钥匙进行设备一键启动和关机操作，设备具备2个TCP/IP网络接口，可实现网络方式直接连接现场探测器来读取相关数据，同时操作人员可以通过密码的方式登录系统对系统的相关回路参数进行动态修改，报警设置、远程复位功能。设备内置语音报警器和嵌入式微型打印机，可以对系统所有的故障和报警信息进行声光报警和打印。

1.6.2 监控服务器

位于消控中心的监控服务器全部采用大存储容量高速处理性能的服务器计算机，另外还配有一台打印机，共用户报表打印。

1.6.3 电气火灾探测器

电气火灾探测器安装于就地配电柜和电井配电箱内进行各个回路剩余电流、温度以及电量参数测量，本项目中采用SCK600系列探测器；具备一路剩余电流、三路温度以及全电量参数和电能计量功能，使得在部分回路安装一台设备情况下同时具备电气火灾监控、电力监控和电能计量功能。

第二部分 系统功能

电力监控模块功能

2.1 系统运行监视

系统对现场所有设备通过轮循方式进行数据采集，在系统的主界面中，按照配电一次系统图，实时采集显示高低压回路的电流、电压、功率、功率因数等电量参数。具备各种显示颜色区分分合闸状态显示并提供声光警提示。

2.2 远程控制及参数设置

可对指定回路实现远程分合闸控制，保护投退设定，报警保护参数调整；并对报警或跳闸回路进行事件分析和故障录波数据分析，查找报警或跳闸原因，为操作者提供各类报警故障显示，并提示系统潜在的故障隐患报告，为系统安全运行提供有效的保障。

2.3 负荷趋势曲线分析

趋势曲线系统可实时连续监测设备的运行参数，如用电功率负荷、故障发生瞬间的波形捕捉，帮助用户动态分析各类数据的历史变化状况，为管理人员对供电系统某一时段内的参数变化和将来趋势预判提供有力的数据依据。

2.4 事件记录及查询

实时监视各回路的报警状态、跳闸状态、开关变位状态等各类状态事件信息，对报警、跳闸监测事件发出明显声光报警，并记录系统所发生的所有事件，以便为操作人员做详细分析提供数据保障。

2.5 图形化分析管理

系统可生成各种运行统计动态图像系统，如电压棒图、饼图、相角图，可图形化分析各类电网参数的实时变化（如不平衡度、相位角等）；并可对影响系统负荷正常运行的敏感性电力参数设置报警和跳闸限值，提前发出报警或自动发送跳闸输出控制，确保系统的可靠性。

2.6 实时数据报表

实时报表系统为运行系统提供统一表格模式的数据和状态实时显示，可实时对各回路进行动态比较和监视，实时报表支持EXCEL格式导出数据，方便进行二期处理。

2.7 历史数据报表查询

历史报表系统可提供各类历史数据报表查询，如日报表、季报表、月报表、年报表等，对如电流、电压、功率负荷、电能计量等各类历史数据进行数据查询，生成各类统计数据，为用户计量统计、内耗分析等需求提供数据支持。

2.8 第三方设备接入

系统支持各类串口、以太网总线的通讯规约，可对非标准规约进行底层开发设计，方便设备的接入、集成，如各厂家的微机保护装置、直流屏控制器、变压器温控仪、智能模拟屏、无功补偿控制器、水、气计量装置等，实现集中统一的监控。

2.9 系统互连

为其它各类自动化系统提供标准的OPC接口或标准规约转发功能，实现各类数据上传及共享，为上级调度系统提供统一的调度接口。

2.10 系统安全

可设置多种用户等级以及相应的操作权限。控制操作具有严格的密码保护要求，对于不同的操作人员进行不同的权限限制。修改报警参数时，系统自动校验操作者的权限及口令，只有当具有操作权限的运行人员在输入正确的口令后，才有权限修改操作。

电气火灾模块功能

2.11 剩余电流实时监测

系统实时监测各回路的剩余电流及温度值，并在主界面显示详细回路名称编号内容以及各类功能按钮。

2.12 剩余电流报警设置及提示

系统支持对剩余电流和温度报警值以及各类回路信息和状态进行远程设定。当回路发生报警时，系统发出声光报警信号，同时界面发出明显颜色变化，并自动进行详尽顺序的事件记录，事件记录保存期≥24个月，方便追溯。

2.13 报警及故障记录

系统配备专用的历史数据库，提供历史报警记录和历史故障记录，用户可通过报表界面，随时调取、查询和打印。高级权限以上用户可对记录进行逐条或全部删除操作。

2.14 报警打印

监控设备配备微型打印机，可自动/手动打印报警、故障信息。支持通过设置界面设置为报警/故障发生时自动打印信息。

2.15 剩余电流历史数据趋势曲线

系统对于历史存储的剩余电流和温度数据，支持曲线方式的查询，查询时间区间及回路可动态设定。界面可实时反映出任一时间段内的剩余电流或温度的变化范围。

2.16 设备状态信息显示

系统可实时显示当前的各种状态信息（供电状态、设备故障状态、报警状态以及当前所有通讯设备的工作状态等）与监控设备指示灯保持同步显示。

2.17 系统故障自检

监控设备实时显示内部各功能模块运行状态并具有故障自诊断功能，同时在系统界面实时显示故障原因，并实时判断各区域探测器通信状态，对整个系统的故障进行智能化自检。

2.18 用户分级管理

系统分三级权限管理，不同的操作需要相应的权限级别方可操作，用以防止误操作和非法进入。

2.19系统运行信息

系统具备独立的信息窗口，记录设备自启动运行后的所有运行信息，方便对运行系统当前状态进行综合判断。

2.20 电力监控模块技术性能指标

系统容量： >10000点

系统可用率： ≥99.9%

服务器平均负荷率： ≤20%

网络平均负荷率： ≤10%

站内综合测量误差： ≤0.5%

监视器画面调用响应时间： <2秒

动态数据刷新： <3秒

报警发生到输出： <2秒

主机数据库刷新： <1秒

测量电压精度： ≤0.2%

测量电流精度： ≤0.2%

测量有功功率精度： ≤0.5%

测量无功功率精度： ≤0.5%

测量频率精度： ≤0.02Hz

计量有功电度精度： ≤1%

计量无功电度精度： ≤2%

遥控分辨率： ≤100毫秒

控制命令到输出时间： ≤1秒

遥信变位传送时间： ≤2秒

事件记录正确率： ≥99.9%

遥信量正确率： ≥99.9%

遥控量正确率： ≥99.9%

实时数据刷新时间： ≤2秒

系统平均无故障时间： 50000小时