摘要
隨著電力工業(yè)的快速發(fā)展和國家對(duì)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(duì)配電現(xiàn)場(chǎng)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(tái)，進(jìn)行智能化組網(wǎng)。系統(tǒng)實(shí)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(xiàng)目簡(jiǎn)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(jì)一套電能管理系統(tǒng)，此項(xiàng)目的監(jiān)控范圍為：樓層間5個(gè)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(chǎng)實(shí)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(cè)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(jì)方案
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 《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(jì)規(guī)范》
GB50054-2011 《低壓配電設(shè)計(jì)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(jì)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(dòng)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(cè)量及電能計(jì)量裝置設(shè)計(jì)技術(shù)規(guī)程》
GB2887 《計(jì)算站場(chǎng)地技術(shù)條件》
2.2系統(tǒng)目標(biāo)設(shè)計(jì)
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(shí)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(shí)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(shí)現(xiàn)可視化管理
2、實(shí)現(xiàn)電能管理數(shù)字化。電難管是人們對(duì)它陌生，電好電壞、管好管不好、節(jié)約與浪費(fèi)、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(shí)現(xiàn)電能管理化。
4、實(shí)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(chǎng)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(chǎng)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(tái)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(tái)。
配電系統(tǒng)采集的數(shù)據(jù)主要是P可編程智能電測(cè)儀表的現(xiàn)場(chǎng)各回路電力系統(tǒng)運(yùn)行參數(shù)，包括電流、電壓、功率等遙測(cè)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(chǎng)設(shè)備將所采集和處理過的信號(hào)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(jiǎn)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(dòng)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(gè)設(shè)備，大傳輸距離為1.2km.
整個(gè)配電系統(tǒng)以計(jì)算機(jī)站控管理系統(tǒng)為核心，采用現(xiàn)代通訊技術(shù)，對(duì)整個(gè)配電系統(tǒng)的用電狀況進(jìn)行統(tǒng)一管理，實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)每個(gè)環(huán)節(jié)、每種設(shè)備的用電量；實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)、監(jiān)督電能質(zhì)量，及時(shí)發(fā)現(xiàn)用電故障，避免用電的浪費(fèi)。
2.4系統(tǒng)主要實(shí)現(xiàn)功能
2.4.1用戶權(quán)限管理
針對(duì)不同級(jí)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(duì)系統(tǒng)的不同操作，實(shí)現(xiàn)配電系統(tǒng)的安全，可靠運(yùn)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(duì)賬號(hào)和權(quán)限的修改。
2.4.2系統(tǒng)主界面
圖（3）
系統(tǒng)提供簡(jiǎn)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(shí)時(shí)運(yùn)行參數(shù)，畫面定時(shí)輪巡切換；畫面實(shí)時(shí)動(dòng)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(yùn)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(shí)現(xiàn)系統(tǒng)內(nèi)部電度報(bào)表、電流曲線、報(bào)警信息的打印及導(dǎo)出功能。
2.4.3 趨勢(shì)曲線分析
圖（4）
Acrel-3000電能管理系統(tǒng)提供了實(shí)時(shí)曲線和歷史趨勢(shì)兩種曲線的分析界面，通過調(diào)用相關(guān)回路實(shí)時(shí)曲線界面分析該回路當(dāng)前的負(fù)荷運(yùn)行狀況,如通過調(diào)用某配出回路的實(shí)時(shí)曲線可分析該回路的電氣設(shè)備所引起的信號(hào)波動(dòng)情況,系統(tǒng)的歷史趨勢(shì)即系統(tǒng)對(duì)所有已存儲(chǔ)數(shù)據(jù)均可查看其歷史趨勢(shì)，方便工程人員對(duì)監(jiān)測(cè)的配電網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行質(zhì)量分析。
2.4.4 報(bào)表統(tǒng)計(jì)
上海市地礦工程勘察院系統(tǒng)中電能報(bào)表方便管理員查看分析，同時(shí)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(dòng)生成報(bào)表并有報(bào)表打印功能，可對(duì)任意回路的某一時(shí)間段內(nèi)的用電量進(jìn)行查詢與打印，這些報(bào)表均支持Excel導(dǎo)出功能。
2.4.5 報(bào)警功能
遙信和遙測(cè)報(bào)警功能，主要完成對(duì)各出線回路的開關(guān)運(yùn)行狀態(tài)和負(fù)載進(jìn)線監(jiān)控，對(duì)開關(guān)變位和負(fù)載越限彈出報(bào)警界面指示具體的報(bào)警位置并聲音報(bào)警，提醒值班人員及時(shí)處理。遙測(cè)報(bào)警值設(shè)置界面可以看到每個(gè)監(jiān)控點(diǎn)的實(shí)時(shí)值和報(bào)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(yùn)行效果
1、 實(shí)時(shí)性：項(xiàng)目實(shí)施前現(xiàn)場(chǎng)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)回路通斷電要現(xiàn)場(chǎng)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。
4 結(jié)束語
隨著社會(huì)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(xiàng)目的應(yīng)用，可以實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程遙測(cè)、遙信功能，實(shí)時(shí)顯示了現(xiàn)場(chǎng)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(shí)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)對(duì)采集數(shù)據(jù)的分析、處理，并生成各種電能報(bào)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(bào)警窗口的彈出有助于提醒值班人員及時(shí)檢查現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備的運(yùn)行狀況。
該項(xiàng)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(yùn)行整個(gè)系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定、安全，極大的方便了用戶的使用，提供了大量實(shí)時(shí)、準(zhǔn)確的電能數(shù)據(jù)，為管理者進(jìn)行內(nèi)部計(jì)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(shí)施打下了基礎(chǔ)。
5 參考文獻(xiàn)
[1]《電力電測(cè)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
