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楊軍軍
安科瑞電氣股份有限公司，上海 嘉定
摘要：本文介紹基于Acrel-3000電能管理軟件和網(wǎng)絡電力儀表而設(shè)計實現(xiàn)的一套分散式采集和集中控制管理的配電自動化系統(tǒng)，系統(tǒng)實現(xiàn)了微機在配電室中無人管理的功能，省去了值班人員現(xiàn)場操作的無序性，提高了供電質(zhì)量和管理水平，具有簡明實用、投資少等優(yōu)點。
關(guān)鍵詞：電能管理軟件；網(wǎng)絡電力儀表；歐木特種紙業(yè)
0引言
近年來，隨著電網(wǎng)現(xiàn)代化程度的不斷提高，變配電站將向數(shù)字化，智能化發(fā)展。智能電子設(shè)備將會越來越多地應用于變配電站中的保護，控制和測量領(lǐng)域。電能管理系統(tǒng)的應用能夠明顯提高數(shù)據(jù)的可靠性和真實有效性，從而提高管理的規(guī)范性，安裝在監(jiān)控側(cè)的網(wǎng)絡電力儀表與變配電站電能管理系統(tǒng)進行通信，可以提供充分的電力系統(tǒng)狀態(tài)數(shù)據(jù)，從而提高整個變配電站的運行和維護水平。
Acrel-3000電能管理軟在淄博歐木特種紙業(yè)有限公司的應用，成功實現(xiàn)了2個低壓配電室電力參數(shù)的集中采集，成為淄博歐木特種紙業(yè)有限公司變配電站向數(shù)字化，智能化發(fā)展的標志。
1項目介紹
淄博歐木特種紙業(yè)有限公司是山東齊峰特種紙業(yè)股份有限公司的全資子公司。2003年企業(yè)被國家科技部命名為國家新材料產(chǎn)業(yè)化基地骨干企業(yè)，2004 年進入全國私營企業(yè)納稅百強排行榜，公司擁有山東省企業(yè)技術(shù)開發(fā)中心、山東省高檔裝飾原紙工程技術(shù)中心和院士工作站，由中國唯一造紙院士陳克復教授擔任首席專家。企業(yè)是國家級重點高新技術(shù)企業(yè)，山東省造紙十強企業(yè)、淄博市明星企業(yè)，“雙峰牌”系列高檔裝飾原紙產(chǎn)品榮獲“山東省著名商標”和“山東名牌”的稱號。公司通過了ISO9001 國際質(zhì)量、ISO14001 國際環(huán)境、OHSAS18001 安全三標管理體系認證，2007年、2008年連續(xù)兩年被國家統(tǒng)計局評為高檔裝飾原紙行業(yè)全國銷售量、銷售額第一名，被中國創(chuàng)業(yè)投資界評為2009中國最具投資價值企業(yè)50強，被央視證券資訊頻道評為2009中國最具投資潛力企業(yè)。
歐木特種紙業(yè)二期電能管理系統(tǒng)現(xiàn)場為新建的15#車間，2個低壓配電室：制漿配電室和造紙配電室，配電室內(nèi)采用安科瑞ACR系列電能管理儀表采集各回路的電流、電壓、電能等電參量，然后通過中間層采集設(shè)備經(jīng)局域網(wǎng)傳到監(jiān)控室計算機上，實現(xiàn)遙測、遙信功能。
2用戶需求
安科瑞電氣股份有限公司系統(tǒng)集成部對歐木特種紙業(yè)二期電能管理系統(tǒng)要解決的問題進行詳細分析，弄清楚項目發(fā)起人及項目其他干系人的要求¸待開發(fā)的信息系統(tǒng)要解決客戶和用戶的業(yè)務問題以及問題的來龍去脈后，經(jīng)雙方溝通知電能管理系統(tǒng)應實現(xiàn)各配電室各饋線回路電壓、電流、功率、功率因數(shù)及頻率等監(jiān)測信息實時刷新，配電室整體一次圖形式直觀動態(tài)顯示；完成對各配電回路的電壓、電流或功率實時和歷史趨勢曲線的繪制，便于分析該回路配電運行工況；完成對各回路的電能集抄功能，并自動生成符合客戶管理需求的用電報表，所有報表或圖表支持查詢打印功能；對各監(jiān)測點的通訊狀態(tài)或異常用電進行報警，便于管理人員實時掌握并分析配電運行情況
3設(shè)計方案
根據(jù)可靠性和高效率配電管理的要求，以及實用性，安全性，實時性，穩(wěn)定性，可擴展性和易維護性的原則，安科瑞電氣股份有限公司對中化平原化工有限公司的智能配電系統(tǒng)的改造提供如下設(shè)計方案
3.1參考標準
系統(tǒng)的設(shè)計滿足以下所列制造和試驗標準：
ISO/IEC11801 《國際綜合布線標準》
JGJ/T 16-92 《民用建筑電氣設(shè)計規(guī)范》
GB/J63-90 《電力裝置的電測量儀表裝置設(shè)計規(guī)范》
GB/T13730 《地區(qū)電網(wǎng)數(shù)據(jù)采集與監(jiān)控系統(tǒng)通用技術(shù)條件》
GBJ63-93 《電力裝置電測量儀表裝置設(shè)計規(guī)程》
GB2887 《計算站場地技術(shù)要求》
GB/50198-94 《監(jiān)控系統(tǒng)工程技術(shù)規(guī)范》
GB50254/59-96 《電氣裝置安裝工程施工及驗收規(guī)范》
IEC-61131-3 《圖形可編程標準》
3.2組網(wǎng)結(jié)構(gòu)圖拓撲圖
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為滿足配電室統(tǒng)一監(jiān)控的要求，配電室現(xiàn)場安裝安科瑞公司網(wǎng)絡電力儀表通過屏蔽雙絞線手拉手相連至串口服務器，串口服務器通過五類線接入網(wǎng)絡交換機，進而傳輸至后臺主機實現(xiàn)對現(xiàn)場數(shù)據(jù)的采集，存儲，處理，實時顯示以及歷史查詢
3.3儀表，通訊線纜，交換機及串口服務器選型
對歐木特種紙業(yè)有限公司提出的需求和我們確定的組網(wǎng)方案，站控管理層設(shè)備層采購華北工控的工業(yè)主機，聯(lián)想的顯示器，SANTAK的UPS以及HP的打印機；網(wǎng)絡通訊層使用MOXA的NPORT5630-8串口服務器，3C16470網(wǎng)絡交換機；現(xiàn)場設(shè)備層采安科瑞公司ACR系列網(wǎng)絡電力儀表，總線鋪設(shè)屏蔽雙絞線，以滿足系統(tǒng)組網(wǎng)的要求，具體設(shè)備如下表：
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應用場合
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型號
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主要功能
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站控管理層
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工作站主機
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RPC-610
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● 4U、19英寸可上架，歐美風格，符合
EIARS-310C 標準
● 前面板帶鎖，防止誤操作
● 尺寸482mm×460mm×177mm(W×D×H)
● 前面板帶鎖，防止誤操作
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UPS電源
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C1K/1KVA
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輸入保護 可復位斷路器 輸出保護 短路、電池低電壓、過載、輸出高電壓、UPS過溫 工作溫度 0℃～40℃ 存放溫度 -25℃～55℃ 執(zhí)行標準 Q/ZYDZ 1-2002備案號：QB/440600 29 1555-2002 濕度 0～90℃不凝結(jié)
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網(wǎng)絡通訊層
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串口服務器
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NPORT5630-8
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NPort 5600系列的串口設(shè)備聯(lián)網(wǎng)服務器可讓工業(yè)串口設(shè)備立即連上網(wǎng)絡。NPort 5600系列的串口設(shè)備聯(lián)網(wǎng)服務器體積小巧，將RS-232或RS-422/485串口設(shè)備，如PLC，測量儀，和傳感器連接到IP-based Ethernet LAN。
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網(wǎng)絡交換機
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3C16470
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桌面級,二層,非網(wǎng)管型交換機,存儲轉(zhuǎn)發(fā)方式,16口,10M/100Mbps,支持網(wǎng)絡標準 IEEE 802.3,IEEE 802.3u,IEEE 802.1d,IEEE 802.3x,支持全雙工。
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現(xiàn)場設(shè)備層
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網(wǎng)絡電力儀表
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ACR系列
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全電參量測量（U、I、P、Q、PF、F）；四象限電能計量、復費率電能統(tǒng)計、最大需量統(tǒng)計；2DI+2DO；RS485通訊接口、Modbus協(xié)議。
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現(xiàn)場總線
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RVVP2*1.0
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屏蔽雙絞線：中距離傳輸 RS485通訊方式時傳輸距離≤1200m，沒跟現(xiàn)場總線理論上手拉手連接32塊網(wǎng)絡電力儀表。
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4 系統(tǒng)功能
上位機軟件采用Acrel -3000電能管理軟件，通過軟件進行設(shè)備配置、數(shù)據(jù)庫變量配置、界面設(shè)計等，完成了在上位機軟件監(jiān)控及電能管理的功能。該組態(tài)軟件是對現(xiàn)場電力參數(shù)進行采集與過程控制的專用軟件，它提供了良好的用戶開發(fā)界面和簡捷的工程實現(xiàn)方法，只要將其預設(shè)置的各種軟件模塊進行簡單的“組態(tài)”，便可以非常容易地實現(xiàn)和完成監(jiān)控層的各項功能，比如在分布式網(wǎng)絡應用中，所有應用（例如趨勢曲線、報警等）對遠程數(shù)據(jù)的引用方法與引用本地數(shù)據(jù)完全相同，通過“組態(tài)”的方式可以縮短自動化工程師的系統(tǒng)集成的時間，提高集成效率。
4.1. 一次圖顯示：ACREL-3000軟件通過中間采集設(shè)備采集現(xiàn)場電能管理儀表數(shù)據(jù)，并在系統(tǒng)一次圖顯示出來。如下圖所示，各個回路三相電流、三相電壓、有功功率、無功功率、功率因數(shù)、有功電能等電參量實時刷新顯示，能直觀反映該系統(tǒng)各進出線回路運行狀況。
4.2. 遠程抄表查詢：各個配電室各個回路按照時間段進行歷史數(shù)據(jù)查詢。選擇回路后，可選擇時間間隔、時間長度對該回路進行歷史數(shù)據(jù)精確查詢，包括電壓、電流、功率、功率因數(shù)和電能等常用數(shù)據(jù)。查詢結(jié)果可導出成EXCEL表格進行保存，也可打印保存。
4.3趨勢曲線：各重要回路電流、功率實時趨勢顯示及歷史趨勢查詢功能。選擇回路后，該回路實時趨勢曲線會不斷刷新，選擇“起始時間”可查看該回路歷史趨勢曲線，選擇“時間長度”可查看歷史日、月、年趨勢曲線，能更加直觀反映該回路運行情況。
5 項目實施后的效果分析
實現(xiàn)數(shù)據(jù)集中采集,降低管理費用：可以實現(xiàn)各種電參量數(shù)據(jù)的集中采集記錄,集中數(shù)據(jù)分析,減少分支變電所數(shù)據(jù)的沉淀，集中信息反映。
兼容性和可擴展性分析：Acrel-3000智能電能管理系統(tǒng)充分考慮了與BA系統(tǒng)之間的互連互通，避免成為信息孤島，只要稍做調(diào)整即可與正在實施或即將實施的樓宇自動化系統(tǒng)對接，可以充分保護企業(yè)的投資。
保持數(shù)據(jù)的原始性，防止被修改：原始的由現(xiàn)場電工抄表后送交管理層的方式,增加了因數(shù)據(jù)抄送過程中被修改而使領(lǐng)導讀臟數(shù)據(jù)的幾率，Acrel-3000智能電能管理系統(tǒng)保持了數(shù)據(jù)的原始性，便于領(lǐng)導層了解真實的數(shù)據(jù)。
6結(jié)束語
本文以Acrel-3000智能電能管理系統(tǒng)的三層網(wǎng)絡拓撲結(jié)構(gòu)為核心，分析了網(wǎng)絡拓撲結(jié)構(gòu)的選型，以及Acrel-3000電能管理系統(tǒng)的功能和性能指標。在電能管理系統(tǒng)中，配置網(wǎng)絡電力儀表具有實施簡明、投資少等顯著優(yōu)點，可以方便和實時地監(jiān)控配電系統(tǒng)的運行狀態(tài)，對現(xiàn)場的用電設(shè)備進行統(tǒng)一管理，免去工作人員到現(xiàn)場記錄的繁瑣工作，系統(tǒng)對各種用電設(shè)備的歷史運行數(shù)據(jù)和狀態(tài)進行管理分析，便于維護人員明確設(shè)備狀況，制定詳細的設(shè)備維護計劃，減少工作人員，提高效率。同時，根據(jù)建立的電能計量體系，可以了解、分析建筑總體能耗，提出降耗計劃，采取節(jié)能降耗措施，逐步提高用電效率。
作者簡介：
楊軍軍，女，本科，安科瑞電氣股份有限公司，主要研究方向為智能電網(wǎng)供配電。Email: 2880157877@qq.com手機：15216816024 021-69151071 QQ:2880157877
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