摘要

    隨著電力工業(yè)的快速發(fā)展和國家對發(fā)電企業(yè)節(jié)能減排的力度加大，電能量的產(chǎn)出和投入比已成為衡量現(xiàn)代化率電廠的重要指標(biāo)。電能管理軟件的應(yīng)用大大提高了電能量的利用效率和管理水平。本文主要介紹上海市地礦工程勘察院了采用安科瑞智能電力儀表對配電現(xiàn)場的各種電參量的采集，通過總線型組網(wǎng)方式，把數(shù)據(jù)上傳至后臺，進(jìn)行智能化組網(wǎng)。系統(tǒng)實現(xiàn)了分散式采集和集中控制管理的智能化、數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化電能管理。 

1 項目簡介

    為了加強(qiáng)地礦工程勘察院用電的科學(xué)管理和用電設(shè)備的技術(shù)改造及提高電能的利用率，地礦工程勘察院需設(shè)計一套電能管理系統(tǒng)，此項目的監(jiān)控范圍為：樓層間5個多功能電力儀表。

    安科瑞電氣股份有限公司于2013年7月承接了上海市地礦工程勘察院系統(tǒng)集成工作，并根據(jù)上海市地礦工程勘察院現(xiàn)場實際情況，為其選用了我司ACREL-3000電能管理系統(tǒng)。 

    配電回路采用P80-E4/C智能可編程電力儀表，該儀表主要測量所有常規(guī)電力參數(shù)，如：三相電壓、電流、有功功率、無功功率、功率因數(shù)、頻率、有功電度、無功電度。

2 系統(tǒng)設(shè)計方案

系統(tǒng)的設(shè)計滿足以下所列制造和試驗標(biāo)準(zhǔn)：

    ISO/IEC11801        《綜合布線標(biāo)準(zhǔn)》

    GB/50198            《監(jiān)控系統(tǒng)工程技術(shù)規(guī)范》

    GB50052-2009        《供配電系統(tǒng)設(shè)計規(guī)范》

    GB50054-2011        《低壓配電設(shè)計規(guī)范》

    IEC 61587           《電子設(shè)備機(jī)械結(jié)構(gòu)系列》

    DL/T448-2000        《電能計量裝置技術(shù)管理規(guī)程》

    DL/T 698.1-2009     《部分：總則》

    DL/T 698.2-2010     《第2部分：主站技術(shù)規(guī)范》

    DL/T 698.31-2010    《第3.1部分：電能信息采集終端技術(shù)規(guī)范-通用要求》

    DL/T 698.35-2010    《第3-5部分：電能信息采集終端技術(shù)規(guī)范-低壓集中抄表終端特殊要求》

    DL/T 698.41-2010    《第4-1部分：通信協(xié)議-主站與電能信息采集終端通信》

    DL/T 698.42-2010    《第4-2部分：通訊協(xié)議-集中器下行通信協(xié)議》

    DL/T/814-2002       《配電自動化系統(tǒng)功能規(guī)范》

    GB/T/3047.1         《面板、架和柜的基本尺寸系列》

    DL/T5137-2001       《電測量及電能計量裝置設(shè)計技術(shù)規(guī)程》

    GB2887              《計算站場地技術(shù)條件》

2.2系統(tǒng)目標(biāo)設(shè)計

    電能管理系統(tǒng)是應(yīng)用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)和智能電網(wǎng)理念結(jié)合現(xiàn)代電力需求側(cè)電能管理思想為企業(yè)構(gòu)建的電能管理ERP系統(tǒng)。其目標(biāo)是讓通過電能管理系統(tǒng)科學(xué)管理電能，實現(xiàn)“安全、可靠、經(jīng)濟(jì)、、潔凈”的用的目標(biāo)和電能管理“四化”。

    1、實現(xiàn)電能管理可視化。將電、電能這一無形、無色、無味的成本通過傳感技術(shù)實現(xiàn)可視化管理

    2、實現(xiàn)電能管理數(shù)字化。電難管是人們對它陌生，電好電壞、管好管不好、節(jié)約與浪費、要用不要用沒有具體標(biāo)準(zhǔn)和尺度，將用電、管電、節(jié)電用數(shù)字進(jìn)行量化，電能數(shù)字化的目標(biāo)是：

    3、實現(xiàn)電能管理化。

    4、實現(xiàn)電能管理網(wǎng)絡(luò)化

2.3系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

    Acrel-3000電能管理系統(tǒng)采用分層分布式結(jié)構(gòu)，即現(xiàn)場設(shè)備層、網(wǎng)絡(luò)通訊層、站控管理層，系統(tǒng)拓?fù)鋱D如下圖（1）所示：

圖（1）

    整套電能管理系統(tǒng)站控管理部分包括監(jiān)控管理主機(jī)、打印機(jī)、UPS電源等；網(wǎng)絡(luò)通訊層部分包括USB/485；現(xiàn)場智能儀表監(jiān)控設(shè)備層由P80-E4/KC及P80-E/C組成。該配電系統(tǒng)分布樓層配電間，5臺電力儀表通過RS485總線連接，將數(shù)據(jù)通過USB/485上傳至監(jiān)控后臺。

    配電系統(tǒng)采集的數(shù)據(jù)主要是P可編程智能電測儀表的現(xiàn)場各回路電力系統(tǒng)運行參數(shù)，包括電流、電壓、功率等遙測信息以及斷路器分合閘狀態(tài)、保護(hù)信息以及故障等；現(xiàn)場設(shè)備將所采集和處理過的信號經(jīng)屏蔽雙絞線上傳至站控管理層。P80-E4/KC及P80-E/C網(wǎng)絡(luò)多功能儀表采用RS485接口和MODBUS-RTU通訊協(xié)議，RS485采用屏蔽線雙絞線傳輸，接線簡單方便；通訊接口是半雙工通信，數(shù)據(jù)高傳輸速率為10Mbps,RS-485接口是采用平衡驅(qū)動器和差分接收器的組合，抗噪聲干擾能力增強(qiáng)，總線上允許連接多達(dá)32個設(shè)備，大傳輸距離為1.2km.

    整個配電系統(tǒng)以計算機(jī)站控管理系統(tǒng)為核心，采用現(xiàn)代通訊技術(shù)，對整個配電系統(tǒng)的用電狀況進(jìn)行統(tǒng)一管理，實時監(jiān)測每個環(huán)節(jié)、每種設(shè)備的用電量；實時監(jiān)測、監(jiān)督電能質(zhì)量，及時發(fā)現(xiàn)用電故障，避免用電的浪費。

2.4系統(tǒng)主要實現(xiàn)功能

2.4.1用戶權(quán)限管理

    針對不同級別的用戶，設(shè)置不同的權(quán)限，方便不同權(quán)限的管理人員對系統(tǒng)的不同操作，實現(xiàn)配電系統(tǒng)的安全，可靠運行。通過用戶管理進(jìn)行用戶登錄、用戶注銷、修改密碼、添加刪除等操作，方便用戶對賬號和權(quán)限的修改。

2.4.2系統(tǒng)主界面

圖（3） 

    系統(tǒng)提供簡單、易用、良好的用戶使用界面。采用全中文界面，CAD圖形顯示配電系統(tǒng)電氣一次主接線圖，顯示配電系統(tǒng)設(shè)備狀態(tài)及相應(yīng)實時運行參數(shù)，畫面定時輪巡切換；畫面實時動態(tài)刷新；模擬量顯示；開關(guān)量顯示；連續(xù)記錄顯示等，通過畫面顏色的變化（紅色表示合閘狀態(tài)、綠色表示分閘狀態(tài)）可以看到各回路的分合閘狀態(tài)。

    登錄普通權(quán)限用戶，通過主界面的操作，可以查看各回路運行的電參量（電流、電壓、有功、無功、功率因數(shù)、電度）；登錄高權(quán)限用戶，可以實現(xiàn)系統(tǒng)內(nèi)部電度報表、電流曲線、報警信息的打印及導(dǎo)出功能。

2.4.3 趨勢曲線分析

圖（4）

    Acrel-3000電能管理系統(tǒng)提供了實時曲線和歷史趨勢兩種曲線的分析界面，通過調(diào)用相關(guān)回路實時曲線界面分析該回路當(dāng)前的負(fù)荷運行狀況,如通過調(diào)用某配出回路的實時曲線可分析該回路的電氣設(shè)備所引起的信號波動情況,系統(tǒng)的歷史趨勢即系統(tǒng)對所有已存儲數(shù)據(jù)均可查看其歷史趨勢，方便工程人員對監(jiān)測的配電網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行質(zhì)量分析。

2.4.4 報表統(tǒng)計

    上海市地礦工程勘察院系統(tǒng)中電能報表方便管理員查看分析，同時系統(tǒng)將采集的有功電度數(shù)據(jù)，按照回路名稱的不同，自動生成報表并有報表打印功能，可對任意回路的某一時間段內(nèi)的用電量進(jìn)行查詢與打印，這些報表均支持Excel導(dǎo)出功能。

2.4.5 報警功能

    遙信和遙測報警功能，主要完成對各出線回路的開關(guān)運行狀態(tài)和負(fù)載進(jìn)線監(jiān)控，對開關(guān)變位和負(fù)載越限彈出報警界面指示具體的報警位置并聲音報警，提醒值班人員及時處理。遙測報警值設(shè)置界面可以看到每個監(jiān)控點的實時值和報警設(shè)置值，負(fù)載越限值在相應(yīng)權(quán)限下可自由設(shè)置,具備歷史查詢功能。

3 運行效果

    1、 實時性：項目實施前現(xiàn)場數(shù)據(jù)主要靠人工抄錄，1天2次，各回路時間不統(tǒng)一，可對性差；項目實施后后臺實時采集，50mS一次，可比性強(qiáng)。

    2、 存儲管理：項目實施前紙質(zhì)記錄，查詢時翻箱倒柜，年久易失，數(shù)據(jù)日期管理復(fù)雜；項目實施后計算機(jī)存儲，數(shù)據(jù)可存儲10年以上，查詢速度快，只需鼠標(biāo)一點，迅速準(zhǔn)確。

    3、 整體分析：項目實施前各個時段用電量以及各個回路用電橫向和豎向無法對比；項目實施后通過曲線分析，峰平谷時段對比明顯，便于削峰填谷，而且三相用電的調(diào)配相對均衡。

    4、 數(shù)據(jù)安全：項目實施前分散管理，手工定時備份，對連續(xù)數(shù)據(jù)備份不準(zhǔn)確；項目實施后同步集中管理，系統(tǒng)自動即時備份。

    5、 設(shè)備管理：項目實施前各個回路通斷電要現(xiàn)場去查看，斷電時無報警；項目實施后通過后臺一次系統(tǒng)圖清晰展示，回路跳閘時，后臺自動記錄，并伴隨自動報警。

4 結(jié)束語

    隨著社會的發(fā)展及電力的廣泛應(yīng)用，智能電能管理系統(tǒng)已成為大型公共建造的必然選擇，本文介紹的電力儀表及Acrel-3000電能管理系統(tǒng)在上海市地礦工程勘察院項目的應(yīng)用，可以實現(xiàn)遠(yuǎn)程遙測、遙信功能，實時顯示了現(xiàn)場電參量，方便值班人員查看；給用戶設(shè)置定值修改功能同樣人性化地提高了值班人員操作的安全系數(shù)；同時系統(tǒng)實現(xiàn)對采集數(shù)據(jù)的分析、處理，并生成各種電能報表、分析曲線、棒圖等，便于電能的遠(yuǎn)程抄表以及分析、研究；報警窗口的彈出有助于提醒值班人員及時檢查現(xiàn)場設(shè)備的運行狀況。

    該項目所采用的Acrel-3000電能管理系統(tǒng)已經(jīng)于2013年10月底正式投入運行整個系統(tǒng)運行穩(wěn)定、安全，極大的方便了用戶的使用，提供了大量實時、準(zhǔn)確的電能數(shù)據(jù)，為管理者進(jìn)行內(nèi)部計量考核提供了依據(jù)，為進(jìn)一步節(jié)能管理及節(jié)能措施的實施打下了基礎(chǔ)。

5 參考文獻(xiàn)

[1]《電力電測數(shù)字儀表原理與應(yīng)用指南》， 任致程、周中，中國電力出版社