一、系統(tǒng)概述

1.現(xiàn)代樓宇供電特點(diǎn)

現(xiàn)代樓宇配電網(wǎng)中大量使用電力電子裝置，從電冰箱、空調(diào)、節(jié)能燈、電視機(jī)、電磁爐、計(jì)算機(jī)等用電設(shè)備等小功率負(fù)荷，還有大量工業(yè)設(shè)備的電力電子設(shè)備，如電動汽車充電樁、光伏發(fā)電并網(wǎng)系統(tǒng)、變頻調(diào)速供水系統(tǒng)等大功率負(fù)荷。這些負(fù)荷幾乎全部通過電力電子界面與用電網(wǎng)相連，及配電系統(tǒng)基本上連接電力電子裝置，這些造成現(xiàn)代樓宇中大量供電和安全問題，在傳統(tǒng)的樓宇供電系統(tǒng)是不曾出現(xiàn)過。

所以現(xiàn)代樓宇配電系統(tǒng)被稱為電力電子樓宇配電網(wǎng)。產(chǎn)生的主要問題是：嚴(yán)重的不對稱引起零線電流過大，特別是高層和超高層樓宇、大量的諧波和間諧波注入電網(wǎng)。這些不對稱和諧波主要特點(diǎn)是，頻帶寬，幅值高；同時(shí)電力電子設(shè)備注入到配電網(wǎng)的諧波容易形成耦合調(diào)制，嚴(yán)重污染電網(wǎng)，對電網(wǎng)正常運(yùn)行造成直接或間接危害。如電壓波動、電氣設(shè)備損耗增加、用電效率降低、絕緣過早老化（易發(fā)生漏電）、精密設(shè)備不能正常運(yùn)行、供水管道靜電感應(yīng)增強(qiáng)等問題。同時(shí)感應(yīng)雷電和直擊雷電的電磁脈沖（EMP）和靜電放電（ESD）也會進(jìn)入配電網(wǎng)電網(wǎng)，與電網(wǎng)諧波產(chǎn)生諧振，引起電網(wǎng)供電中斷等等，都是現(xiàn)代樓宇電網(wǎng)急需解決的問題。

這些現(xiàn)象，輕者會造成電能損耗增加，重者造成用電設(shè)備損壞，電網(wǎng)載波信號被嚴(yán)重污染，導(dǎo)致電網(wǎng)跳閘，供電終止和火災(zāi)的發(fā)生等。嚴(yán)重影響用戶的生產(chǎn)、生活和對供電部門和政府造成不良影響。

2.現(xiàn)代樓宇供電質(zhì)量智能安防監(jiān)控系統(tǒng)簡介

上海坤友電氣最新開發(fā)研制的 KY-LUAF-01型“現(xiàn)代樓宇供電質(zhì)量智能安防監(jiān)控系統(tǒng)”是專為現(xiàn)代智能樓宇的供配電系統(tǒng)研制的集供電系統(tǒng)、電能質(zhì)量控制、用電設(shè)備智能故障診斷、供電系統(tǒng)設(shè)備安全防護(hù)為一體的智能化計(jì)算機(jī)綜合系統(tǒng)。

2.1智能供電子系統(tǒng)

智能供電系統(tǒng)主要包括滿足不同用戶的要求的各種供電柜和供電箱，其供電箱柜中包含采集電能質(zhì)量和安全防護(hù)的各種傳感器和通信設(shè)備。通信設(shè)備不需要另外敷設(shè)通信線路。主要為用戶提供必須的高質(zhì)量電能供應(yīng)，同時(shí)保護(hù)系統(tǒng)設(shè)備的安全有效。向總系統(tǒng)提供各個(gè)供電柜和供電箱的供電范圍的電能質(zhì)量與設(shè)備的動態(tài)安全指數(shù)。

2.2電能質(zhì)量監(jiān)控子系統(tǒng)

2.2.1電能質(zhì)量參數(shù)監(jiān)測

測量樓宇供電的各個(gè)配電柜的電壓、電流（包括零線和地線）、頻率，并記錄其變化趨勢；測量樓宇供電的各個(gè)配電柜的視在功率、有功功率、無功功率及功率因數(shù)，記錄三相有功功率的變化曲線?？蓽y量供電系統(tǒng)的三相不平衡度，并記錄其變化曲線。可測量三相四線電流的 1~25 次諧波，及其總諧波失真。并記錄某一特征諧波的變化曲線?？蓽y量電壓波動與閃變并記錄變化態(tài)勢。

2.2.2系統(tǒng)數(shù)據(jù)管理

基本測量數(shù)據(jù)管理：測量數(shù)據(jù)中保存的重要數(shù)據(jù)；

諧波數(shù)據(jù)管理：在諧波測量功能中保存的重要數(shù)據(jù)，提供重要數(shù)據(jù)發(fā)生時(shí)段；

功率數(shù)據(jù)管理：在功率測量功能中保存的重要數(shù)據(jù)，提供重要數(shù)據(jù)發(fā)生時(shí)段；

三相不平衡數(shù)據(jù)管理：在三相不平衡測量功能中保存的重要數(shù)據(jù)，提供重要數(shù)據(jù)發(fā)生時(shí)段；

事件記錄與管理：在重要事件發(fā)生時(shí)，錄波功能中保存的重要數(shù)據(jù)。

2.2.3數(shù)據(jù)采集通道的計(jì)量與校正

零點(diǎn)校正：校正各個(gè)通道的零點(diǎn)；

傳感器校正與設(shè)置：置電流傳感器；

使用儀表前應(yīng)先將此處的傳感器類型設(shè)置成與實(shí)際使用的傳感器一致。

2.3供電系統(tǒng)設(shè)備安全防護(hù)子系統(tǒng)

2.3.1系統(tǒng)過電壓與高次諧波的安全防護(hù)

本系統(tǒng)的過電壓安全防護(hù)是利用上海坤友電氣的已經(jīng)授權(quán)發(fā)明專利技術(shù)“諧波吸收裝置”（發(fā)明專利號為 ZL201310385523.8）和研發(fā)的“KYCQXZ 超強(qiáng)型諧波吸收器”為基礎(chǔ)的高頻諧波（10 次到 1000000 次諧波以上的諧波）進(jìn)行寬頻帶濾波?！癒YDY 電涌吸收器”技術(shù)，對電網(wǎng)諧振、雷電或其他原因產(chǎn)生的網(wǎng)壓升高有快速有效地抑制作用。其反應(yīng)速度可達(dá)納秒級，對電磁脈沖（EMP）和靜電放電（ESD）的抑制和吸收所用強(qiáng)。對高次諧波、高頻噪聲、脈沖尖峰、電涌電壓等干擾有抑制和吸收作用。對于低頻諧波（次諧波）和引起電壓閃變的間諧波，本系統(tǒng)采用上海坤友電氣發(fā)明專利技術(shù)“單調(diào)諧電力網(wǎng)低頻間諧波無源電力濾波器”（發(fā)明專利號 CN103595049B），研制的無源電力濾波器可以對間諧波和次諧波進(jìn)行有效濾除。保證了系統(tǒng)諧波被有效的抑制。

2.3.2 過載、過熱、安全防護(hù)

除了對系統(tǒng)所有配電設(shè)備的電能質(zhì)量狀況進(jìn)行在線監(jiān)控外，還對配電設(shè)備進(jìn)行火災(zāi)檢測，對因設(shè)備過載、過熱或其他原因引起的安全隱患進(jìn)行及時(shí)報(bào)警，提請維修人員及時(shí)維修，一面故障事態(tài)擴(kuò)大。

2.3.3 電能質(zhì)量防護(hù)

本系統(tǒng)的電能質(zhì)量防護(hù)包括 KYYLB 有源電力濾波器（Active Power Filter，簡稱 APF）對系統(tǒng)特征諧波進(jìn)行有源濾波、動態(tài)無功補(bǔ)償裝置 KYSVG 動態(tài)無功發(fā)生裝置進(jìn)行三相無功補(bǔ)償和有功平衡。依此保證系統(tǒng)電能質(zhì)量良好。

2.3.4 系統(tǒng)火災(zāi)防護(hù)

通過對系統(tǒng)異常電磁信號檢測，發(fā)現(xiàn)設(shè)備的各種閃絡(luò)和微小火花。對電氣設(shè)備以及配電室進(jìn)行火災(zāi)預(yù)警、報(bào)警防護(hù)。

上述三個(gè)子系統(tǒng)各種信息通過通信進(jìn)入系統(tǒng)監(jiān)控平臺（監(jiān)控室），監(jiān)控平臺通過網(wǎng)絡(luò)連接。

二、系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

在KY-LUAF-01現(xiàn)代樓宇供電質(zhì)量智能安防監(jiān)控系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，公司將認(rèn)真考慮客戶的實(shí)際需求，以及供電系統(tǒng)的實(shí)際結(jié)構(gòu)與載荷能力，合理的研制了監(jiān)控設(shè)備的各個(gè)信號格式，這有利于系統(tǒng)功能的實(shí)現(xiàn)和系統(tǒng)的安全運(yùn)行。

KY-LUAF-01現(xiàn)代樓宇供電質(zhì)量智能安防監(jiān)控系統(tǒng)，能夠準(zhǔn)確的測試設(shè)備的用電狀況，它還具備網(wǎng)絡(luò)通訊等功能，能夠與計(jì)算機(jī)等設(shè)備進(jìn)行有機(jī)組合，當(dāng)樓內(nèi)電力系統(tǒng)的負(fù)載越標(biāo)時(shí)，電力監(jiān)控系統(tǒng)能夠迅速報(bào)警，發(fā)出語音提示。另外，監(jiān)控系統(tǒng)還能夠生成報(bào)表、曲線圖等統(tǒng)計(jì)信息，便于有關(guān)人員分析各設(shè)備的用電狀況，使用電設(shè)備更安全，提高商業(yè)人員的工作效率。

1．KY-LUAF-01現(xiàn)代樓宇供電質(zhì)量智能安防監(jiān)控系統(tǒng)現(xiàn)場設(shè)備層與配電網(wǎng)的連接

KY-LUAF-01現(xiàn)代樓宇供電質(zhì)量智能安防監(jiān)控系統(tǒng)主要監(jiān)控母線、開關(guān)柜、APF 和三相均衡裝置的各設(shè)備電能電參數(shù)。

監(jiān)控底層—現(xiàn)場設(shè)備層與配電網(wǎng)的連接如圖 1 所示。

圖1KY-LUAF-01現(xiàn)代樓宇供電質(zhì)量智能安防監(jiān)控系統(tǒng)結(jié)構(gòu)原理圖

圖中，MK1、MK2 分別為母線 1、2 監(jiān)控；UK1、UK2、UK3、UK4、UK5、UK6 為 K1—K6 監(jiān)控；AK1、AK2 分別為 APF 監(jiān)控。組成現(xiàn)場設(shè)備層，所有監(jiān)控儀通過串行通信實(shí)現(xiàn)通信層與服務(wù)器的管理層組成監(jiān)控系統(tǒng)。

2．KY-LUAF-01現(xiàn)代樓宇供電質(zhì)量智能安防監(jiān)控系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)

依據(jù)配電系統(tǒng)，在線監(jiān)測系統(tǒng)建設(shè)采用分層分布式結(jié)構(gòu)，系統(tǒng)包括：系統(tǒng)管理層、網(wǎng)絡(luò)通訊層、現(xiàn)場設(shè)備層。系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)如圖 2 所示。

圖 2 KY-LUAF-01現(xiàn)代樓宇供電質(zhì)量智能安防監(jiān)控系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)

1）監(jiān)控系統(tǒng)系統(tǒng)管理層

系統(tǒng)管理層是管理人員與計(jì)算機(jī)進(jìn)行人機(jī)交互的直接窗口，對采集的現(xiàn)場各類數(shù)據(jù)信息計(jì)算、分析與處理，并以圖形、數(shù)顯、聲音等方式反映現(xiàn)場的運(yùn)行狀況，是系統(tǒng)的最上層部分。主要由系統(tǒng)軟件和必要的硬件設(shè)備，如工業(yè)級計(jì)算機(jī)、打印機(jī)。

2）監(jiān)控系統(tǒng)通訊層

監(jiān)控系統(tǒng)通訊層，是建立系統(tǒng)通信網(wǎng)絡(luò)。使用的設(shè)備為串口服務(wù)器。該層是數(shù)據(jù)信息交換的橋梁，負(fù)責(zé)對現(xiàn)場設(shè)備回送的數(shù)據(jù)信息進(jìn)行采集、分類和傳送等工作的同時(shí)，轉(zhuǎn)達(dá)上位機(jī)對現(xiàn)場設(shè)備的各種控制命令。

3）監(jiān)控系統(tǒng)現(xiàn)場設(shè)備層

監(jiān)控系統(tǒng)現(xiàn)場設(shè)備，是現(xiàn)場設(shè)備層主要是連接于網(wǎng)絡(luò)中用于電參量采集測量的各類型的儀表等，也是構(gòu)建該配電系統(tǒng)必要的基本組成元素。現(xiàn)場配置若干系列儀表，實(shí)現(xiàn)每個(gè)回路三相電流、三相電壓、頻率、功率、電能等電參量監(jiān)測；并對每個(gè)檢測點(diǎn)的運(yùn)行狀態(tài)、事故信息等進(jìn)行監(jiān)測，并傳遞到網(wǎng)絡(luò)。監(jiān)控系統(tǒng)現(xiàn)場設(shè)備層根據(jù)用戶需要可以改變。

依靠物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)及時(shí)獲取數(shù)以億計(jì)設(shè)備的狀態(tài)信息。立足于所獲取的海量數(shù)據(jù)，采用人工智能新技術(shù)來預(yù)測設(shè)備發(fā)生故障的概率和嚴(yán)重程度，實(shí)現(xiàn)動力裝備預(yù)測性維護(hù)的人工智能化。

三、KY-LUAF-01 系統(tǒng)重要技術(shù)參數(shù)

1. 系統(tǒng)電能治理參數(shù)

對電源諧波治理，使相關(guān)電能指標(biāo)達(dá)到國內(nèi)、行業(yè)等標(biāo)準(zhǔn)的相關(guān)要求，解決原有電力質(zhì)量風(fēng)險(xiǎn)隱患，并對治理內(nèi)容在線監(jiān)測、在線評估，實(shí)現(xiàn)主動跟蹤式治理，同時(shí)檢測并保證分行功率因數(shù)、三相負(fù)荷不平衡度符合《規(guī)范》要求。

具體參數(shù)為：

1.1 實(shí)現(xiàn)在線補(bǔ)償電流諧波小于 8%利用動態(tài)補(bǔ)償裝置APF，優(yōu)化機(jī)房低壓系統(tǒng)電氣環(huán)境、提高電能質(zhì)量、治理現(xiàn)有不足，實(shí)現(xiàn)諧波的濾除和補(bǔ)償。將輸入端電流諧波含量降至 8%以下。有效解決樓宇低壓母線電能質(zhì)量不達(dá)標(biāo)類問題，使功率因數(shù)、三相負(fù)荷不平衡度符合《規(guī)范》要求。

1.2 實(shí)現(xiàn)低壓母線電能質(zhì)量實(shí)時(shí)監(jiān)控系統(tǒng)

對低壓實(shí)時(shí)集中監(jiān)控，監(jiān)控參數(shù)為電壓有效值、電流有效值、頻率偏差、有功功率、無功功率、視在功率、三相不平衡、電壓諧波、電流諧波、電壓閃變瞬變、浪涌/塌陷、正負(fù)序零序等。實(shí)時(shí)在線監(jiān)控參數(shù)，自動比對相應(yīng)指標(biāo)對應(yīng)的國家標(biāo)準(zhǔn)。對不符合標(biāo)準(zhǔn)的參數(shù)及時(shí)報(bào)警，記錄報(bào)警次數(shù)，記錄所有監(jiān)控參數(shù)。根據(jù)電網(wǎng)出現(xiàn)的問題預(yù)判電網(wǎng)出現(xiàn)報(bào)警故障潛在電網(wǎng)問題，為檢修提供依據(jù)。

1.3 電能質(zhì)量實(shí)時(shí)監(jiān)控系統(tǒng)具備友好的人機(jī)界面

電能質(zhì)量實(shí)時(shí)監(jiān)控系統(tǒng)具備友好的人機(jī)界面，界面用數(shù)據(jù)、圖標(biāo)、曲線等圖示化手段，為用戶提供直觀的電網(wǎng)電能質(zhì)量的全方位信息。便于用戶查找、提取和產(chǎn)生各種報(bào)表。

4）軟件具有自動分析功能

系統(tǒng)軟件有對諧波、簡諧波、無功等參數(shù)自動分析功能。通過對數(shù)據(jù)庫參數(shù)的自動分析，產(chǎn)生用戶需要的曲線、數(shù)表等。

2. KY-LUAF-01 系統(tǒng)監(jiān)控參數(shù)

2.1 檢測參數(shù)為

系統(tǒng)頻率、電網(wǎng)諧波、三相電壓不平衡度、電壓波動與閃變、電壓偏差、電壓基波有效值和真有效值、電流基波有效值和真有效值、基波有功功率、有功功率、無功功率、基波視在功率、2-63 次諧波、功率因數(shù)等全部電能質(zhì)量五大國標(biāo)規(guī)定的參數(shù)。

2.2 大容量存儲

在線式電能質(zhì)量監(jiān)測裝置內(nèi)置 512M 內(nèi)存，以 5 分鐘為單位存儲數(shù)據(jù)，每通道可以連續(xù)存儲 4 個(gè)月的歷史數(shù)據(jù)。更多數(shù)據(jù)自動轉(zhuǎn)移至后臺服務(wù)器。

2.3 測試通道多，配置靈活

可提供多路報(bào)警、 跳閘繼電器接點(diǎn)；采用基準(zhǔn)算法對諧波、三相不平衡度、閃變和波動均無近似計(jì)算，采用高精度 A/D（16 位），同時(shí)采樣，采集速率符合用戶要求，符合國標(biāo) A 級儀器要求。

2.4 后臺監(jiān)測分析系統(tǒng)支持：遠(yuǎn)程設(shè)置站點(diǎn)參數(shù)；可切換至被監(jiān)測的任一變電站的任一線路顯示實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)、波形、頻譜；輸出各種功能曲線并可對曲線進(jìn)行縮放、平移、對比；生成電能質(zhì)量餅形、柱形分布圖；自動輸出電能質(zhì)量統(tǒng)計(jì)報(bào)表、統(tǒng)計(jì)最大值、95%概率值、最小值、平均值。

2. KY-LUAF-01 系統(tǒng)軟件特色

KY-LUAF-01 系統(tǒng)軟件依據(jù)客戶實(shí)際需求進(jìn)行設(shè)計(jì)，并能實(shí)現(xiàn)一次主接線圖界面顯示；測試電量及越限報(bào)警；事件記錄；系統(tǒng)運(yùn)行異常監(jiān)測；故障報(bào)警及操作記錄；報(bào)表查詢與打印；系統(tǒng)負(fù)荷實(shí)時(shí)、歷史曲線，用戶權(quán)限管理等主要功能。

四、說明

以上介紹的 KY-LUAF-01 現(xiàn)代樓宇供電質(zhì)量智能安防監(jiān)控系統(tǒng)，為普通系統(tǒng)構(gòu)架，具體情況要依據(jù)不同樓宇水電設(shè)計(jì)，用戶用電等級、供配電設(shè)計(jì)等具體方案決定。也可根據(jù)用戶的不同要求另行設(shè)計(jì)。