上海新進芯有限公司電能管理系統(tǒng)的設(shè)計與應用

才治強 董建鋒 楊興媚

江蘇安科瑞電器制造有限公司 江陰

摘要：本文介紹了一種電能管理系統(tǒng)的設(shè)計、系統(tǒng)構(gòu)成以及系統(tǒng)的功能，Acrel-3000組態(tài)軟件可以實現(xiàn)對現(xiàn)場設(shè)備的系統(tǒng)集成，數(shù)據(jù)的采集、傳輸以及存儲，從而實現(xiàn)對工廠用電數(shù)據(jù)統(tǒng)計、開關(guān)量的遙測、遙控功能。系統(tǒng)實現(xiàn)遠程精細化和實時性數(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，具有簡明實用、投資少等優(yōu)點。

關(guān)鍵詞：電能管理 組態(tài)軟件 電力系統(tǒng) 電能計量 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)軟件為代表的計算機技術(shù)已在我國各個行業(yè)得到廣泛應用。目前工廠供電系統(tǒng)計算機應用主要體現(xiàn)在變電所的微機保護、微電管理、微機檢測等方面，并取得了較好的應用效果。

針對以上問題和現(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)。該課題的研究和實施，可實現(xiàn)工廠高壓變電所的用電數(shù)據(jù)集中管理。對于提高供電系統(tǒng)的可靠性和經(jīng)濟運行指標，促進供電系統(tǒng)管理的科學化、現(xiàn)代化，有著非常重要的現(xiàn)實意義。

1 項目概況

上海新進芯有限公司電能管理系統(tǒng)是一個新建廠區(qū)的配電系統(tǒng)，包含35KV變壓器2臺，10KV變壓器3臺，項目中監(jiān)控范圍為35KV線路微機保護裝置2臺，變壓器溫控儀8臺，10KV微機保護裝置12臺，安科瑞智能儀表8臺，本套系統(tǒng)主要強調(diào)實時數(shù)據(jù)的監(jiān)測、控制，主要針對整個配電系統(tǒng)可靠性進行全程的智能化監(jiān)控，數(shù)據(jù)分析，投、斷，以及對各回路所用電能進行統(tǒng)計。

2 用戶需求

根據(jù)現(xiàn)場實際情況，新進芯變電所配電管理部，提出以下系統(tǒng)需求：

1、現(xiàn)場儀表必須實現(xiàn)實時顯示功能：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)測信息實時刷新，并以一次圖形式直觀動態(tài)顯示。

2、現(xiàn)場數(shù)據(jù) 報表需滿足自動生成日、周、月報表，并具有導出打印功能。

3、對各配電回路的電流具有趨勢曲線功能。

4、可完成對現(xiàn)場綜保的控制，當運行數(shù)據(jù)大于限值時自動斷開回路。

5、可以對各監(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)現(xiàn)場要求，安科瑞電氣股份有限公司為新進芯有限公司設(shè)計了Acrel-3000電能管理軟件，下面針對Acrel-3000電能管理軟件參數(shù)做具體說明。

3.1 Acrel-3000符合的標準

新進芯有限公司電能管理系統(tǒng)以現(xiàn)行國家及電力行業(yè)的有效標準為依據(jù)，其中國標未列入部分應參考IEC最新標準和規(guī)范。如標準間有矛盾時，應以較高標準為準。

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》

GA/T70-94 《中華人民共和國公共安全行業(yè)標準》

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》

3.2 網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)拓撲圖

1.高壓配電間綜合保護共15臺，采用3根屏蔽雙絞線連接至4口通訊管理機，進行數(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，防止強電信號干擾，末端加裝120歐電阻，增強線路信號，保障了數(shù)據(jù)傳輸?shù)膶崟r性。

2.低壓配電間安裝有安科瑞智能儀表8臺、溫控儀8臺。其中8臺智能儀表通過1根屏蔽雙絞線連接至4口的通訊管理機進行數(shù)據(jù)上傳，8臺溫控儀通過1根屏蔽雙絞線連接至主機的232-485通訊采集器上進行數(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，防止強電信號干擾，末端加裝120歐電阻，增強線路信號，保障了數(shù)據(jù)傳輸?shù)膶崟r性。

3.以上網(wǎng)絡(luò)儀表均采用MODBUS-RTU通訊協(xié)議進行數(shù)據(jù)上傳，上位機采用TCP/IP通訊協(xié)議進行數(shù)據(jù)采集。

4 系統(tǒng)功能

根據(jù)現(xiàn)場對系統(tǒng)需求，安科瑞電氣股份有限公司針對性的對該項目系統(tǒng)界面及功能進行了設(shè)計，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態(tài)顯示電壓、電流、功率、功率因數(shù)及頻率等監(jiān)測信息，滿足了現(xiàn)場需求。

4.2 報表統(tǒng)計

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生成報表并有報表打印功能，可對某一回路某一時間段內(nèi)的用電量進行查詢與打印，同時這些報表也能以Excel的格式導出。

4.3 趨勢曲線

曲線趨勢：實現(xiàn)了用戶所要求的通過對各配電回路的電流繪制趨勢曲線，分析該回路配電運行狀況。曲線中可對測量數(shù)據(jù)量程進行設(shè)置，方便查看，曲線還可設(shè)置開始時間和時間間隔，方便用戶進行任意時間的曲線查看。

4.4 遙控功能

控制回路通斷：登錄最高權(quán)限用戶，可以實現(xiàn)對現(xiàn)場斷路器實現(xiàn)分合閘控制，查看綜保定值，在線修改定值等功能。

4.5 事件報警

事件報警：越限報警內(nèi)容，報警數(shù)值，值班人員以及動作類型和時間，同時對各監(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。如下圖所示，可以自動記錄事件發(fā)生的時間和回路名稱，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)場斷路器運行狀態(tài)、手車位置、接地刀閘狀態(tài)、彈簧儲能狀態(tài)等。

4.7 通訊狀態(tài)

系統(tǒng)監(jiān)控現(xiàn)場所有點的通訊狀態(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)測點通訊狀態(tài)。

5 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。

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)日期管理復雜;項目實施后計算機存儲，數(shù)據(jù)可存儲10年以上，查詢速度快，只需鼠標一點，迅速準確。

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：項目實施前各個抽屜柜回路通斷電要現(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。

6.負荷調(diào)整：項目實施前調(diào)整三相回路負荷平衡比較困難;項目實施后實時管理分配各個回路電流任務(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。

參考文獻

[1].任致程 周中. 電力電測數(shù)字儀表原理與應用指南[M]. 北京. 中國電力出版社. 2007. 4

作者簡介

才治強 (1989-)，男，漢族，本科，工程師，主要研究方向為智能建筑供配電監(jiān)控系統(tǒng)

董建鋒(1984-)，男，漢族，本科，工程師，主要研究方向為智能建筑供配電監(jiān)控系統(tǒng)

楊興媚 (1988-)，女，本科，江蘇安科瑞電器制造有限公司，技術(shù)工程師，主要研究方向為智能電力監(jiān)控與電能管理系統(tǒng)。技術(shù)交流：0510-86189371 傳真：0510-86179975 手機：18860995115 QQ:2880157875 主頁：http://eim.acrel.cn