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王海芹

1安科瑞電氣股份有限公司，上海 嘉定 201801；

摘要：介紹洋河酒廠藍領公寓，采用智能電力儀表，采集配電現(xiàn)場的各種電參量和開關信號及樓層用戶各種電參量。系統(tǒng)采用現(xiàn)場就地組網(wǎng)的方式，組網(wǎng)后通過現(xiàn)場總線通訊并遠傳至后臺，通過Acrel-3000型電能管理系統(tǒng)實現(xiàn)變電所配電回路、樓層用戶用電的實時監(jiān)控和管理。

關鍵詞：洋河酒廠;藍領公寓;0.4KV變電所；智能電力儀表;Acrel-2000/3000型;電能管理系統(tǒng)

0 概述

    本工程為江蘇洋河酒廠股份有限公司陽光水岸工程1#宿舍樓，泗陽"陽光水岸"工程1#宿舍樓位于江蘇省泗陽經(jīng)濟開發(fā)區(qū)內(nèi)，北側(cè)為文城路，東側(cè)為長江路，南側(cè)為天津路，西側(cè)為規(guī)劃道路，為經(jīng)濟開發(fā)區(qū)的核心區(qū)域。本項目總建筑面積約為 21386平方米，地上19層，地下2層，建筑總高度為67.40米。

    我司承接本項目的電能管理系統(tǒng)，實時采集變電所多功能儀表及樓層用戶終端電能計量表的數(shù)據(jù)，用于分析、管理用戶的用電情況，以便于用戶對樓層用電情況的實時了解。

1、需求分析

本電能管理系統(tǒng)的實施，在以下各方面達到預定的目標：

   1）在現(xiàn)有的基礎條件上，加裝電能管理系統(tǒng)；

   2）掌握變電所、各終端用戶電力設備運行情況；

   3）系統(tǒng)內(nèi)部能夠?qū)崿F(xiàn)統(tǒng)一的監(jiān)控平臺，能夠得到系統(tǒng)內(nèi)部全部參數(shù)的實時數(shù)據(jù)；對整個供配電系統(tǒng)的智能化管理，能夠?qū)┡潆娤到y(tǒng)中所有電氣設備的運行狀態(tài)進行安全、可靠、準確地實時監(jiān)視，實現(xiàn)系統(tǒng)故障、異常實時報警并具有故障追憶功能。

   4）對電能管理系統(tǒng)中各種狀態(tài)監(jiān)測、歷史數(shù)據(jù)生成報表，系統(tǒng)可以設計和管理多種報表樣式，實現(xiàn)日、月、年報表管理；

   5）能夠加強用電負荷控制和電能成本統(tǒng)計分析、匯總。

   6）提供分時計費的功能，提高電能統(tǒng)計數(shù)據(jù)的精度與實時性； 

   7）使設備化運行，降低維護成本；

   8）有效控制電能消耗成本；

   9）提高電氣系統(tǒng)運行管理效率；

   10）數(shù)據(jù)記錄和故障數(shù)據(jù)記錄；

   11）提高電力管理系統(tǒng)運行管理效率，大幅提升管理水平；

   12）實現(xiàn)故障信息報警報警查詢，可以設置預報警信號和故障報警信號，通過聲光、界面等方式提示用戶，待用戶確認后復位，并可以提供報警信息打印功能。

   13）強大的用戶管理功能，系統(tǒng)記錄各管理員運行記錄、操作記錄等，并設置多級用戶，分別賦予不同權(quán)限以及相應密碼，確保操作安全。實現(xiàn)各變電站無人或少人值班；

   14）實現(xiàn)電能質(zhì)量分析功能，對各回路電壓、電流各次諧波（2-31次）以及總諧波進行分析。

2、系統(tǒng)方案

    監(jiān)控系統(tǒng)主要實現(xiàn)對江蘇洋河酒廠藍領公寓變電所0.4kV配電及終端用戶進行用電監(jiān)控與電能管理。監(jiān)控范圍為變電所T1、T2變壓器的低壓進線柜、聯(lián)絡柜、饋線柜及變壓器柜進行遠程實時監(jiān)控和電能管理，終端用戶的遠程實時數(shù)據(jù)采集、處理、分析、顯示。系統(tǒng)于變電所內(nèi)接入72只多功能電力儀表，分5條總線，于樓層強電井內(nèi)接入396只終端計量儀表，分為18條總線，總線直接接入值班室內(nèi)采集設備，從而在監(jiān)控主機上實現(xiàn)總線上儀表與監(jiān)控主機的數(shù)據(jù)連通。如下圖所示：站控管理層、網(wǎng)絡通訊層和現(xiàn)場設備層。

拓撲圖（一）

拓撲圖（二）

    1）站控管理層

    站控管理層針對電力監(jiān)控系統(tǒng)的管理人員，是人機交互的直接窗口。在主要指置于值班室的工控機、顯示器、UPS等。

    2）網(wǎng)絡通訊層

    通訊層主要是由兩臺NPORT5610-16串口服務器、協(xié)議隔離轉(zhuǎn)換器、以太網(wǎng)設備及總線網(wǎng)絡組成。NPORT5610-16串口服務器主要功能是監(jiān)測現(xiàn)場智能儀表；以太網(wǎng)設備及總線網(wǎng)絡的主要功能是實現(xiàn)數(shù)據(jù)交互，使配電系統(tǒng)管理集中化、信息化、智能化，極大提高了配電系統(tǒng)的安全性、可靠性和穩(wěn)定性，真正達到了無人值守的目的。

    3）現(xiàn)場設備層

    現(xiàn)場設備層是數(shù)據(jù)采集終端，主要由智能儀表組成，智能儀表通過屏蔽雙絞線RS485接口，采用MODBUS通訊協(xié)議總線型連接接入通訊服務器，經(jīng)通訊服務器到達該配電間監(jiān)控主機進行組網(wǎng)，實現(xiàn)遠程控制。

智能儀表現(xiàn)場連接示意

    現(xiàn)場儀表以手拉手方式通過屏蔽雙絞線(RVVSP2*1.0)進行通訊連接，每根總線連接智能儀表數(shù)量在20只左右，然后將數(shù)據(jù)上傳至串口服務器NPORT5630-16，進而將數(shù)據(jù)上傳至當?shù)乇O(jiān)控終端。具體連接示意圖如下所示：

    低壓進線和饋線回路采用多功能儀表，它能測量所有常規(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。

    用戶側(cè)采用終端計量儀表DDSD1352-FC,能夠測量單相電壓、電流、有功功率、無功功率、頻率、功率因數(shù)等。

3、系統(tǒng)功能

功能特點

    系統(tǒng)開機后會通過點擊相應的快捷方式圖標，即可進入操作系統(tǒng)和電能管理系統(tǒng)。本系統(tǒng)采用全中文界面，操作簡單方便；運行穩(wěn)定可靠。點擊相應快捷按鈕即可進入相應的系統(tǒng)功能模塊；系統(tǒng)具有一次系統(tǒng)圖顯示，模擬圖顯示和網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)圖顯示；系統(tǒng)提供了友好的人機交互界面，一切操作均可在界面上進行，而且具有遠程顯示功能。

登錄界面

    點擊桌面上的“洋河酒廠電能管理系統(tǒng)”軟件開始運行。初始界面為“登錄界面”，選擇用戶名，輸入對應的密碼，點擊登錄按鈕，才可進入監(jiān)控系統(tǒng)界面，查看監(jiān)控數(shù)據(jù)，否則無法查看。用戶名分為“管理員”和“操作員”，兩者權(quán)限不同，操作員只能操作部分功能，管理員擁有高權(quán)限。

    進入監(jiān)控系統(tǒng)界面后，會發(fā)現(xiàn)整個界面分為三塊，標題界面、配電系統(tǒng)界面和菜單切換界面。

    在標題界面中，將顯示當前登錄用戶及系統(tǒng)當前時間。

菜單切換界面

    在軟件窗口底部是菜單切換界面，該界面排布的按鈕為系統(tǒng)各個功能切換按鈕。

    通過點擊不同的功能按鈕，就可進入相應的功能界面。

配電監(jiān)測界面

    配電監(jiān)測功能

     點擊“配電監(jiān)測”按鈕，會出現(xiàn)7個菜單欄。選擇“變電所一次圖”會出現(xiàn)上圖。樓層一次圖和上圖類似。

    可查看各配電回路的分布和連接情況以及主要的電參量。主要數(shù)據(jù)包括：三相電流，電能。在母線（既圖中橫線）上方數(shù)字（如：1#-1）代表開關柜

    當選擇以“管理員”身份登錄系統(tǒng)后，可在系統(tǒng)一次圖中點擊回路名稱，直接對回路名稱進行修改，修改后系統(tǒng)會自動保存。系統(tǒng)圖中，各回路的通斷將通過紅綠色切換來表示，紅色表示回路接通，綠色表示回路斷開。

    點擊每條回路的“詳細參數(shù)”會出現(xiàn)上圖。參數(shù)包括:三相電壓，三相電流，線電壓，有功，無功，視在，功率因數(shù)，電流曲線和電壓棒圖。樓層一次圖由于儀表為單相DDSD1352，采集量已全部顯示，無需詳細參數(shù)顯示。

通訊狀態(tài)

   通訊狀態(tài)功能

    點擊菜單欄的“通訊狀態(tài)圖” 。

    進入通訊狀態(tài)后，能夠看到整個系統(tǒng)的分布式網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)，該系統(tǒng)具有網(wǎng)絡診斷功能。能實時監(jiān)控系統(tǒng)網(wǎng)絡通訊狀態(tài)，出現(xiàn)網(wǎng)絡故障時，系統(tǒng)自動顯示故障線路及具體單元。

電參量報表

    電參量報表功能

    點擊菜單欄上的“電參量統(tǒng)計”。選擇相應的選項，即彈出以上窗口，可查詢各回路電參量。

    設置需要查詢的時間，點擊查詢按鈕即可查詢歷史某時刻的各個回路的電參量報表。主要數(shù)據(jù)包括：三相電壓、三相電流、有功功率、無功功率、功率補償因數(shù)、電能。

    該報表包含所有的回路。幫助用戶了解每個時刻系統(tǒng)運行中是否出現(xiàn)電壓不穩(wěn)定，電流越限，功率、功率因數(shù)是否符合要求。以此為依據(jù)，對系統(tǒng)進行更好的管理和化。

該報表可以以電子表格的方式導出，同時具備打印功能。

電能報表

    電能報表功能

    點擊菜單欄上“電能統(tǒng)計”。

    用電量的管理以報表形式呈現(xiàn)，該報表可以呈現(xiàn)系統(tǒng)運行期間的任意時間段內(nèi)的各回路用電，每個進線回路及它所帶的出線回路制作在一張表內(nèi)，可方便查詢。

    通過調(diào)節(jié)開始時間和結(jié)束時間，點擊“查詢”按鈕，即可顯示此時間段內(nèi)的用電量。

    該報表可以以電子表格的方式導出，同時具備打印功能。

電流曲線

   電流曲線功能

    點擊配電系統(tǒng)圖對應回路上的“趨勢曲線” 。

    選擇一個回路后，回路名稱會在窗口上方顯示。曲線圖表的X軸表示時間跨度，Y軸表示量程。點擊“刷新曲線” ，可顯示選定回路的和七天的歷史曲線顯示；點擊“搜索曲線” ，通過調(diào)節(jié)“開始時間”可顯示過去和七天時間段內(nèi)的選定回路的電流趨勢曲線。通過修改“鼠標縮放” ，可任意放大選定區(qū)域內(nèi)的曲線。

    電流曲線可以幫助用戶進行電能質(zhì)量分析和故障分析。

報警及事件

    實時報警

    遙測實時報警功能

    實時報警窗口監(jiān)測系統(tǒng)所采集的遙測量。報警窗口會在系統(tǒng)運行時自動打開，并一直隱藏在后臺。

    當有電流或者電壓越限，并且觸及報警界*，“相應實時報警”窗口就會自動彈出，并以紅色字體顯示具體的報警信息：回路名、越限的電參量、報警值等。

   歷史報警

   報警歷史查詢功能

    點擊“報警查詢，選擇“遙測歷史報警”。進入上圖界面

    在歷史報警界面中點擊查詢按鈕，通過調(diào)節(jié)開始時間和結(jié)束時間，即可查詢到過去任意時間段內(nèi)的系統(tǒng)報警信息，包括遙測報警和遙信報警，還包括具體的報警時間，報警類型，報警內(nèi)容等。

系統(tǒng)事件

   系統(tǒng)事件查詢功能

點擊“報警查詢”按鈕，選擇“事件記錄”

可以查看當前狀態(tài)下系統(tǒng)的各部分運作情況，選擇“事件查詢”，可以查詢?nèi)我鈺r刻的運作情況。

用戶管理

    點擊菜單欄的“用戶管理”、“用戶登錄”、“用戶注銷”。

    系統(tǒng)為用戶提供了3項與用戶身份和管理有關的功能。“用戶登錄”可以實現(xiàn)登錄用戶身份的切換；已登錄用戶可以通過“用戶注銷”刪除登錄用戶的身份；“管理員”可以通過“用戶配置” ，修改所有用戶的登錄密碼；”管理員“可以使用“添加刪除”增添用戶身份，也可以刪除已有的用戶身份。

4  結(jié)束語

在當今配電設施的應用中，宿舍樓的配電安全性至關重要，本文介紹的Acrel-3000電能管理系統(tǒng)在江蘇洋河酒廠的應用，可以實現(xiàn)對變電所供配電回路用電的實時監(jiān)控，不僅能顯示回路用電狀況，還具有網(wǎng)絡通訊功能，可以與串口服務器、計算機等組成電力監(jiān)控系統(tǒng)。系統(tǒng)實現(xiàn)對采集數(shù)據(jù)的分析、處理，實時顯示變電所內(nèi)各配電回路的運行狀態(tài)，對分合閘、負載越限具有彈出報警對話框、語音提示、短信報警燈，并生成各種電能報表、分析曲線、圖形等，便于電能的遠程抄表以及分析、研究，該系統(tǒng)運行安全、可靠、穩(wěn)定，為工廠解決用電問題提供了真實可靠的依據(jù)，取得了較好的企業(yè)效益。

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. 電力出版社. 2007. 4

[2].周中等編著. 智能電網(wǎng)用戶端電力監(jiān)控與電能管理系統(tǒng)產(chǎn)品選型及解決方案[M]. 北京. 機械工業(yè)出版社. 2011.10