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楊軍軍
安科瑞電氣股份有限公司，上海 嘉定 201801
摘要：本文介紹了一種電能管理系統(tǒng)的設(shè)計(jì)、系統(tǒng)構(gòu)成以及系統(tǒng)的功能，Acrel-3000組態(tài)軟件可以實(shí)現(xiàn)對(duì)現(xiàn)場設(shè)備的系統(tǒng)集成，數(shù)據(jù)的采集、傳輸以及存儲(chǔ)，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)工廠用電數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)、開關(guān)量的遙測(cè)、遙控功能。系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程精細(xì)化和實(shí)時(shí)性數(shù)據(jù)采集，避免人工采集數(shù)據(jù)的偏差，提高了供電質(zhì)量和管理水平，具有簡明實(shí)用、投資少等優(yōu)點(diǎn)。
關(guān)鍵詞：電能管理 組態(tài)軟件 電力系統(tǒng) 電能計(jì)量 系統(tǒng)集成
0 引言
隨著工業(yè)現(xiàn)代化程度的不斷提高，對(duì)工廠供配電系統(tǒng)的可靠性、安全性和連續(xù)性的要求越來越高，以PC硬件和組態(tài)軟件為代表的計(jì)算機(jī)技術(shù)已在我國各個(gè)行業(yè)得到廣泛應(yīng)用。目前工廠供電系統(tǒng)計(jì)算機(jī)應(yīng)用主要體現(xiàn)在變電所的微機(jī)保護(hù)、微電管理、微機(jī)檢測(cè)等方面，并取得了較好的應(yīng)用效果。
針對(duì)以上問題和現(xiàn)狀，本課題提出了利用安科瑞公司網(wǎng)絡(luò)電能管理儀表和Acrel-3000組態(tài)軟件設(shè)計(jì)了一套適用于工廠的高、低壓配電的集中監(jiān)控系統(tǒng)。該課題的研究和實(shí)施，可實(shí)現(xiàn)工廠高壓變電所的用電數(shù)據(jù)集中管理。對(duì)于提高供電系統(tǒng)的可靠性和經(jīng)濟(jì)運(yùn)行指標(biāo)，促進(jìn)供電系統(tǒng)管理的科學(xué)化、現(xiàn)代化，有著非常重要的現(xiàn)實(shí)意義。
1 項(xiàng)目概況
上海新進(jìn)芯有限公司電能管理系統(tǒng)是一個(gè)新建廠區(qū)的配電系統(tǒng)，包含35KV變壓器2臺(tái)，10KV變壓器3臺(tái)，項(xiàng)目中監(jiān)控范圍為35KV線路微機(jī)保護(hù)裝置2臺(tái)，變壓器溫控儀8臺(tái)，10KV微機(jī)保護(hù)裝置12臺(tái)，安科瑞智能儀表8臺(tái)，本套系統(tǒng)主要強(qiáng)調(diào)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)的監(jiān)測(cè)、控制，主要針對(duì)整個(gè)配電系統(tǒng)可靠性進(jìn)行全程的智能化監(jiān)控，數(shù)據(jù)分析，投、斷，以及對(duì)各回路所用電能進(jìn)行統(tǒng)計(jì)。
2 用戶需求
根據(jù)現(xiàn)場實(shí)際情況，新進(jìn)芯變電所配電管理部，提出以下系統(tǒng)需求：
1、現(xiàn)場儀表必須實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)顯示功能：電壓、電流、功率、功率因數(shù)、溫度、開關(guān)狀態(tài)及頻率等監(jiān)測(cè)信息實(shí)時(shí)刷新，并以一次圖形式直觀動(dòng)態(tài)顯示。
2、現(xiàn)場數(shù)據(jù) 報(bào)表需滿足自動(dòng)生成日、周、月報(bào)表，并具有導(dǎo)出打印功能。
3、對(duì)各配電回路的電流具有趨勢(shì)曲線功能。
4、可完成對(duì)現(xiàn)場綜保的控制，當(dāng)運(yùn)行數(shù)據(jù)大于限值時(shí)自動(dòng)斷開回路。
5、可以對(duì)各監(jiān)測(cè)點(diǎn)的通訊狀態(tài)或異常用電進(jìn)行報(bào)警，便于管理人員實(shí)時(shí)掌握并分析配電運(yùn)行情況。
3 設(shè)計(jì)方案
根據(jù)現(xiàn)場要求，安科瑞電氣股份有限公司為新進(jìn)芯有限公司設(shè)計(jì)了Acrel-3000電能管理軟件，下面針對(duì)Acrel-3000電能管理軟件參數(shù)做具體說明。
3.1 Acrel-3000符合的標(biāo)準(zhǔn)
新進(jìn)芯有限公司電能管理系統(tǒng)以現(xiàn)行國家及電力行業(yè)的有效標(biāo)準(zhǔn)為依據(jù)，其中國標(biāo)未列入部分應(yīng)參考IEC最新標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范。如標(biāo)準(zhǔn)間有矛盾時(shí)，應(yīng)以較高標(biāo)準(zhǔn)為準(zhǔn)。
系統(tǒng)的設(shè)計(jì)滿足以下所列制造和試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)：
ISO/IEC11801 《國際綜合布線標(biāo)準(zhǔn)》
JGJ/T 16-92 《民用建筑電氣設(shè)計(jì)規(guī)范》
GB/J63-90 《電力裝置的電測(cè)量儀表裝置設(shè)計(jì)規(guī)范》
GA/T70-94 《中華人民共和國公共安全行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)》
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(cè)量儀表裝置設(shè)計(jì)規(guī)程》
GB2887 《計(jì)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》
3.2 網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)拓?fù)鋱D
1.高壓配電間綜合保護(hù)共15臺(tái)，采用3根屏蔽雙絞線連接至4口通訊管理機(jī)，進(jìn)行數(shù)據(jù)的集中采集，其中數(shù)據(jù)傳輸波特率為19200 bit/s；屏蔽線纜均采取屏蔽線接地，防止強(qiáng)電信號(hào)干擾，末端加裝120歐電阻，增強(qiáng)線路信號(hào)，保障了數(shù)據(jù)傳輸?shù)膶?shí)時(shí)性。
2.低壓配電間安裝有安科瑞智能儀表8臺(tái)、溫控儀8臺(tái)。其中8臺(tái)智能儀表通過1根屏蔽雙絞線連接至4口的通訊管理機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)上傳，8臺(tái)溫控儀通過1根屏蔽雙絞線連接至主機(jī)的232-485通訊采集器上進(jìn)行數(shù)據(jù)上傳；其中數(shù)據(jù)傳輸波特率為9600 bit/s，現(xiàn)場屏蔽線纜均采取屏蔽線接地，防止強(qiáng)電信號(hào)干擾，末端加裝120歐電阻，增強(qiáng)線路信號(hào)，保障了數(shù)據(jù)傳輸?shù)膶?shí)時(shí)性。
3.以上網(wǎng)絡(luò)儀表均采用MODBUS-RTU通訊協(xié)議進(jìn)行數(shù)據(jù)上傳，上位機(jī)采用TCP/IP通訊協(xié)議進(jìn)行數(shù)據(jù)采集。
4 系統(tǒng)功能
根據(jù)現(xiàn)場對(duì)系統(tǒng)需求，安科瑞電氣股份有限公司針對(duì)性的對(duì)該項(xiàng)目系統(tǒng)界面及功能進(jìn)行了設(shè)計(jì)，具體顯示界面如下：
4.1 系統(tǒng)主界面
配電示意界面：以一次圖形式直觀動(dòng)態(tài)顯示電壓、電流、功率、功率因數(shù)及頻率等監(jiān)測(cè)信息，滿足了現(xiàn)場需求。
4.2 報(bào)表統(tǒng)計(jì)
系統(tǒng)采集的有功電度數(shù)據(jù)，按照回路名稱的不同自動(dòng)生成報(bào)表并有報(bào)表打印功能，可對(duì)某一回路某一時(shí)間段內(nèi)的用電量進(jìn)行查詢與打印，同時(shí)這些報(bào)表也能以Excel的格式導(dǎo)出。
4.3 趨勢(shì)曲線
曲線趨勢(shì)：實(shí)現(xiàn)了用戶所要求的通過對(duì)各配電回路的電流繪制趨勢(shì)曲線，分析該回路配電運(yùn)行狀況。曲線中可對(duì)測(cè)量數(shù)據(jù)量程進(jìn)行設(shè)置，方便查看，曲線還可設(shè)置開始時(shí)間和時(shí)間間隔，方便用戶進(jìn)行任意時(shí)間的曲線查看。
4.4 遙控功能
控制回路通斷：登錄最高權(quán)限用戶，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)現(xiàn)場斷路器實(shí)現(xiàn)分合閘控制，查看綜保定值，在線修改定值等功能。
4.5 事件報(bào)警
事件報(bào)警：越限報(bào)警內(nèi)容，報(bào)警數(shù)值，值班人員以及動(dòng)作類型和時(shí)間，同時(shí)對(duì)各監(jiān)測(cè)點(diǎn)的通訊狀態(tài)或異常用電進(jìn)行報(bào)警，便于管理人員實(shí)時(shí)掌握并分析配電運(yùn)行情況。如下圖所示，可以自動(dòng)記錄事件發(fā)生的時(shí)間和回路名稱，以便用戶查詢，追憶故障原因。
4.6 遙信功能
顯示高壓各回路遙信狀態(tài)，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)、灰色表示手車分離狀態(tài)）可以看到現(xiàn)場斷路器運(yùn)行狀態(tài)、手車位置、接地刀閘狀態(tài)、彈簧儲(chǔ)能狀態(tài)等。
4.7 通訊狀態(tài)
系統(tǒng)監(jiān)控現(xiàn)場所有點(diǎn)的通訊狀態(tài)，紅色綠色分別代表儀表通訊正常和異常，便于用戶查看各監(jiān)測(cè)點(diǎn)通訊狀態(tài)。
5 運(yùn)行效果
1.實(shí)時(shí)性：項(xiàng)目實(shí)施前現(xiàn)場數(shù)據(jù)主要靠人工抄錄，1天2次，各回路時(shí)間不統(tǒng)一，可對(duì)性差；項(xiàng)目實(shí)施后后臺(tái)實(shí)時(shí)采集，50mS一次，可比性強(qiáng)。
2.存儲(chǔ)管理：項(xiàng)目實(shí)施前紙質(zhì)記錄，查詢時(shí)翻箱倒柜，年久易失，數(shù)據(jù)日期管理復(fù)雜；項(xiàng)目實(shí)施后計(jì)算機(jī)存儲(chǔ)，數(shù)據(jù)可存儲(chǔ)10年以上，查詢速度快，只需鼠標(biāo)一點(diǎn)，迅速準(zhǔn)確。
3.整體分析：項(xiàng)目實(shí)施前各個(gè)時(shí)段用電量以及各個(gè)回路用電橫向和豎向無法對(duì)比；項(xiàng)目實(shí)施后通過曲線分析，峰平谷時(shí)段對(duì)比明顯，便于削峰填谷，而且三相用電的調(diào)配相對(duì)均衡。
4.數(shù)據(jù)安全：項(xiàng)目實(shí)施前分散管理，手工定時(shí)備份，對(duì)連續(xù)數(shù)據(jù)備份不準(zhǔn)確；項(xiàng)目實(shí)施后同步集中管理，系統(tǒng)自動(dòng)即時(shí)備份。
5.設(shè)備管理：項(xiàng)目實(shí)施前各個(gè)抽屜柜回路通斷電要現(xiàn)場去查看，斷電時(shí)無報(bào)警；項(xiàng)目實(shí)施后通過后臺(tái)一次系統(tǒng)圖清晰展示，回路跳閘時(shí)，后臺(tái)自動(dòng)記錄，并伴隨自動(dòng)報(bào)警。
6.負(fù)荷調(diào)整：項(xiàng)目實(shí)施前調(diào)整三相回路負(fù)荷平衡比較困難；項(xiàng)目實(shí)施后實(shí)時(shí)管理分配各個(gè)回路電流任務(wù)，使三相電流平衡，日志記錄。
6 結(jié)束語
在電能管理系統(tǒng)中配置網(wǎng)絡(luò)電力儀表，具有實(shí)施簡明，投資少等顯著優(yōu)點(diǎn)，可以方便和實(shí)時(shí)地監(jiān)控配電系統(tǒng)的運(yùn)行狀態(tài)，對(duì)現(xiàn)場的用電設(shè)備進(jìn)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(duì)各種用電設(shè)備的歷史運(yùn)行數(shù)據(jù)和狀態(tài)進(jìn)行管理分析，便于維護(hù)人員明確設(shè)備狀況，制定詳細(xì)的設(shè)備維護(hù)計(jì)劃，減少工作人員，提高效率。同時(shí)，根據(jù)建立的電能計(jì)量體系，可以了解、分析建筑總體能耗，提出降耗計(jì)劃，采取節(jié)能降耗措施，逐步提高用電效率。
參考文獻(xiàn)
[1].任致程 周中. 電力電測(cè)數(shù)字儀表原理與應(yīng)用指南[M]. 北京. 中國電力出版社. 2007. 4
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?yàn)橹悄茈娋W(wǎng)供配電。Email: 2880157877@qq.com手機(jī)：15216816024 021-69151071 QQ:2880157877
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