摘要:介紹鹽城中心電能管理系統(tǒng),采用智能電力儀表采集配電現(xiàn)場(chǎng)的各種電參量,。系統(tǒng)采用現(xiàn)場(chǎng)就地組網(wǎng)的方式,,組網(wǎng)后通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)總線通訊并且經(jīng)過(guò)鹽城內(nèi)部視頻監(jiān)控的光纖遠(yuǎn)傳至后臺(tái),通過(guò)Acrel-3000型電能管理系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)變電所配電回路用電的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)和電能管理,。
關(guān)鍵詞:鹽城中心;變電所;智能電力儀表;Acrel-3000型;自行組網(wǎng);電能管理系統(tǒng)
0引言
?。ê?jiǎn)稱(chēng)“島”)地處鹽城市區(qū)西端,全島面積268畝,,這里東臨串場(chǎng)河,、南臨蟒蛇河、西北臨越河,,被三條河流圍成三角形狀,,自然環(huán)境優(yōu)美。過(guò)去,,這里商賈云集,,形成了鹽城早的商業(yè),。但后來(lái)的島出不了黃金,,沿街店鋪老舊,經(jīng)營(yíng)些日用百貨;擁擠的舊城區(qū)破落不堪,,衛(wèi)生條件不好,,各種基礎(chǔ)設(shè)施相對(duì)欠缺;建軍西路狹窄,車(chē)輛行人爭(zhēng)路,,經(jīng)常堵塞,。市國(guó)投集團(tuán)立足島地理環(huán)境、歷史文化以及城市發(fā)展等方面的優(yōu)勢(shì),,開(kāi)發(fā)建設(shè)廣場(chǎng)項(xiàng)目,。島新建城市綜合體,注定要從鹽城市區(qū)的“商業(yè)之源”走向“商業(yè)之巔”,。
據(jù)鹽城市國(guó)投集團(tuán)陸道如董事長(zhǎng)介紹,,廣場(chǎng)項(xiàng)目?jī)?nèi)容共有四個(gè)大塊:商業(yè)中心,主要由百貨,、超市,、影院、KTV,、餐飲,、精品街等組成;文化之所,由傳統(tǒng)文化商業(yè)街,、泰山寺,、新四軍軍部舊址等組成,其中有全國(guó)大的文殊閣,供奉智慧化身的文殊菩薩;酒店公寓,,主要有星級(jí)酒店,、寫(xiě)字樓、公寓等;廣場(chǎng)景觀,,主要由環(huán)島棧道,、廣場(chǎng)、兒童樂(lè)園,、景觀別墅等組成,。
建成后的廣場(chǎng)有什么特色?陸道如董事長(zhǎng)透露:廣場(chǎng)將建成全市單體大的建筑體,廣場(chǎng)中的商業(yè)中心,,總建筑面積達(dá)15.9萬(wàn)平方米;廣場(chǎng)將建成我省長(zhǎng)江以北高的標(biāo)志性建筑,,目前設(shè)計(jì)的星級(jí)酒店和寫(xiě)字樓總高達(dá)278米,68層,,為江蘇長(zhǎng)江以北的高樓,,該樓的建成,對(duì)鹽城城市發(fā)展和沿海開(kāi)發(fā)都將產(chǎn)生標(biāo)志性的影響;建成后的廣場(chǎng)還將擁有我市好的“通道樹(shù)型交通體系”,,建成由地下通道,、高架路、橋,、電梯和道口等構(gòu)成的三網(wǎng)立交系統(tǒng),。
由于廣場(chǎng)用電量比較大,并且為響應(yīng)國(guó)務(wù)院制定的系列節(jié)能減排的政策措施,,更好的對(duì)配電系統(tǒng)進(jìn)行電能管理,。因此建立了后臺(tái)電能管理系統(tǒng),對(duì)配電進(jìn)行智能化管理,。本項(xiàng)目為廣場(chǎng)三個(gè)變電所電能管理系統(tǒng),。根據(jù)配電系統(tǒng)管理的要求,需要對(duì)廣場(chǎng)三個(gè)變電所內(nèi)的低壓配出線進(jìn)行電力監(jiān)測(cè),,以保證用電的安全,、可靠。
Acrel-3000型低壓電能管理系統(tǒng),,充分利用了現(xiàn)代電子技術(shù),、計(jì)算機(jī)技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)和現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)的新發(fā)展,,對(duì)變配電系統(tǒng)進(jìn)行分散數(shù)據(jù)采集和集中監(jiān)控管理,。對(duì)配電系統(tǒng)的二次設(shè)備進(jìn)行組網(wǎng),通過(guò)計(jì)算機(jī)和通訊網(wǎng)絡(luò),,將分散的配電所的現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備連接為個(gè)有機(jī)的整體,,實(shí)現(xiàn)電網(wǎng)運(yùn)行的遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)和集中電能管理,。
1系統(tǒng)設(shè)計(jì)
本電能管理系統(tǒng)主要由香港新世界、國(guó)投運(yùn)營(yíng)中心和大潤(rùn)發(fā)總計(jì)三個(gè)變電所進(jìn)行變配電管理,。高壓電纜進(jìn)線由外邊開(kāi)閉所引來(lái),,并且監(jiān)控值班室設(shè)置在國(guó)投運(yùn)營(yíng)中心的消防監(jiān)控室。因此,,為實(shí)現(xiàn)對(duì)整個(gè)廣場(chǎng)電力系統(tǒng)的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)及對(duì)各區(qū)用電的電能管理,,在值班室設(shè)立了監(jiān)控中心,基于Acrel-3000的電能管理系統(tǒng)后臺(tái),,實(shí)現(xiàn)對(duì)整個(gè)配電系統(tǒng)的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)與電能管理,。
1.1 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)
本電能管理系統(tǒng)主要實(shí)現(xiàn)廣場(chǎng)三個(gè)變電所的0.4kV配電系統(tǒng)的用電監(jiān)測(cè)與電能管理;監(jiān)測(cè)范圍為香港新世界變電所的T1、T2,,國(guó)投運(yùn)營(yíng)中心變電所的T3,、T4、T5,、T6,,以及大潤(rùn)發(fā)變電所的T7,、T8,、T9,、T10變壓器的低壓進(jìn)線柜,、聯(lián)絡(luò)柜、饋線柜中的智能電力儀表,,從而實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)和電能管理。該系統(tǒng)總計(jì)有420只PZ80-E4/C儀表,分20條總線,,由于三個(gè)變電所之間距離較遠(yuǎn),并且較為分散,,采用每個(gè)變電所內(nèi)自行組網(wǎng),,然后通過(guò)的視頻監(jiān)控光纖傳至到國(guó)投運(yùn)營(yíng)中心的消控中心,通過(guò)光電轉(zhuǎn)換器和交換機(jī),,連接至監(jiān)控電腦,,實(shí)該現(xiàn)場(chǎng)總線上儀表與監(jiān)控主機(jī)的數(shù)據(jù)連通。
系統(tǒng)主要采用分層分布式計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu),,如圖1所示:站控管理層,、網(wǎng)絡(luò)通訊層和現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備層[1]。
圖1 系統(tǒng)總體拓?fù)鋱D
1)站控管理層
站控管理層針對(duì)電能管理系統(tǒng)的管理人員,,是人機(jī)交互的直接窗口,,也是系統(tǒng)的上層部分。主要由系統(tǒng)軟件和必要的硬件設(shè)備,,如工業(yè)級(jí)計(jì)算機(jī),、打印機(jī),、UPS電源等組成。電能管理系統(tǒng)軟件具有良好的人機(jī)交互界面,,對(duì)采集的現(xiàn)場(chǎng)各類(lèi)數(shù)據(jù)信息計(jì)算,、分析與處理,并以圖形,、數(shù)顯,、聲音等方式反映現(xiàn)場(chǎng)的運(yùn)行狀況。
監(jiān)控主機(jī):用于數(shù)據(jù)采集,、處理和數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā),。為系統(tǒng)內(nèi)或外部提供數(shù)據(jù)接口,進(jìn)行系統(tǒng)管理,、維護(hù)和分析工作,。
打印機(jī):系統(tǒng)召喚打印或自動(dòng)打印圖形、報(bào)表等,。
UPS:保證計(jì)算機(jī)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的正常供電,,在整個(gè)系統(tǒng)發(fā)生供電問(wèn)題時(shí),保證站控管理層設(shè)備的正常運(yùn)行,,提供足夠的時(shí)間進(jìn)行數(shù)據(jù)存儲(chǔ),。
2)網(wǎng)絡(luò)通訊層
通訊層設(shè)備為Nport5630-8串口服務(wù)器。該層是數(shù)據(jù)信息交換的橋梁,,負(fù)責(zé)對(duì)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備回送的數(shù)據(jù)信息進(jìn)行采集,、分類(lèi)和傳送等工作的同時(shí),轉(zhuǎn)達(dá)上位機(jī)對(duì)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備的各種控制命令,。
通訊介質(zhì):系統(tǒng)主要采用屏蔽雙絞線,,以RS485接口,Modbus通訊協(xié)議實(shí)現(xiàn)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備與上位機(jī)的實(shí)時(shí)通訊,。
3)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備層
現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備層是數(shù)據(jù)采集終端,,主要由智能儀表組成,采用具有高可靠性,、帶有現(xiàn)場(chǎng)總線連接的分布式I/O控制器構(gòu)成數(shù)據(jù)采集終端,,向數(shù)據(jù)中心上傳采集的數(shù)據(jù)。智能電力儀表?yè)?dān)負(fù)著基層的數(shù)據(jù)采集任務(wù),,其監(jiān)測(cè)的數(shù)據(jù)完整,、準(zhǔn)確并實(shí)時(shí)傳送至監(jiān)控主機(jī)。
以上網(wǎng)絡(luò)儀表均采用RS485接口和Modbus-Rtu通訊協(xié)議,,RS485采用屏蔽線傳輸,,般都采用二根連線,接線簡(jiǎn)單方便;通訊接口是半雙工通信即通信的雙方都可以接收,、發(fā)送數(shù)據(jù)但是在同時(shí)刻只能發(fā)送或接收數(shù)據(jù),,數(shù)據(jù)高傳輸速率為10Mbps,。RS485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。
1.2 現(xiàn)場(chǎng)儀表
本項(xiàng)目對(duì)于變壓器低壓主進(jìn)線回路的監(jiān)測(cè)采用安科瑞的PZ80-E4/C多功能儀表,,其是針對(duì)電力系統(tǒng),、工礦企業(yè)、公共設(shè)施,、智能大廈的電力監(jiān)控需求而設(shè)計(jì)的網(wǎng)絡(luò)電力儀表,,它能測(cè)量所有常規(guī)電力參數(shù),如:三相電壓,、電流,、有功功率、無(wú)功功率,、功率因數(shù),、頻率、有功電度,、無(wú)功電度等多種電參量,。該系列網(wǎng)絡(luò)電力儀表主要應(yīng)用于變電站自動(dòng)化、配電網(wǎng)自動(dòng)化,、小區(qū)電力監(jiān)控,、工業(yè)自動(dòng)化、能源管理系統(tǒng)及智能建筑等領(lǐng)域,。
PZ80-E4/C智能電力儀表,,為嵌入式安裝,可安裝在動(dòng)力箱或低壓出線柜門(mén)板上,,面板尺寸為80mm×80mm,,規(guī)格為220/380V,、5A,,電流經(jīng)互感器接入,精度0.5級(jí),,廣泛應(yīng)用于高,、低壓進(jìn)線柜、聯(lián)絡(luò)柜,、出線柜,、動(dòng)力柜等場(chǎng)合,帶RS485接口,,Modbus通訊協(xié)議[2],。
2電能管理系統(tǒng)主要功能
2.1 數(shù)據(jù)采集與處理
數(shù)據(jù)采集是配電監(jiān)控的基礎(chǔ),,數(shù)據(jù)采集主要由底層多功能網(wǎng)絡(luò)儀表采集完成,實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)的本地實(shí)時(shí)顯示,。需要完成采集的信號(hào)包括:三相電壓U,、三相電流I、頻率Hz,、功率P,、功率因數(shù)COSφ、電度Epi,、遠(yuǎn)程設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)等數(shù)據(jù),。
數(shù)據(jù)處理主要是把按要求采集到的電參量實(shí)時(shí)準(zhǔn)確的顯示給用戶(hù),達(dá)到配電監(jiān)控的自動(dòng)化化和智能化要求,,同時(shí)把采集到的數(shù)據(jù)存入數(shù)據(jù)庫(kù)供用戶(hù)查詢(xún),。
2.2 人機(jī)交互
系統(tǒng)提供簡(jiǎn)單、易用,、良好的用戶(hù)使用界面,。采用全中文界面,CAD圖形顯示低壓配電系統(tǒng)電氣次主接線圖,,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(huà)面定時(shí)輪巡切換;畫(huà)面實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)刷新;模擬量顯示;開(kāi)關(guān)量顯示;連續(xù)記錄顯示等。
2.3 歷時(shí)事件
歷時(shí)事件查看界面主要為用戶(hù)查看曾經(jīng)發(fā)生過(guò)的故障記錄,、信號(hào)記錄,、操作記錄、越限記錄提供方便友好的人機(jī)交互,,通過(guò)歷史事件查看平臺(tái),,您可以根據(jù)自己的要求和查詢(xún)條件方便定位您所要查看的歷史事件,為您把握整個(gè)系統(tǒng)的運(yùn)行情況提供了良好的軟件支持,。
2.4 數(shù)據(jù)庫(kù)建立與查詢(xún)
主要完成遙測(cè)量和遙信量定時(shí)采集,,并且建立數(shù)據(jù)庫(kù),定期生成報(bào)表,,以供用戶(hù)查詢(xún)打印,。
2.5 用戶(hù)權(quán)限管理
針對(duì)不同級(jí)別的用戶(hù),設(shè)置不同的權(quán)限組,,防止因人為誤操作給生產(chǎn),,生活帶來(lái)的損失,實(shí)現(xiàn)配電系統(tǒng)的安全,,可靠運(yùn)行,。可以通過(guò)用戶(hù)管理進(jìn)行用戶(hù)登錄,、用戶(hù)注銷(xiāo),、修改密碼,、添加刪除等操作,方便用戶(hù)對(duì)賬號(hào)和權(quán)限的修改,。
2.6 運(yùn)行負(fù)荷曲線
負(fù)荷趨勢(shì)曲線功能主要負(fù)責(zé)定時(shí)采集進(jìn)線及重要回路電流和功率負(fù)荷參量,,自動(dòng)生成運(yùn)行負(fù)荷趨勢(shì)曲線的,方便用戶(hù)及時(shí)了解設(shè)備的運(yùn)行負(fù)荷狀況,。點(diǎn)擊畫(huà)面相應(yīng)按鈕或菜單項(xiàng)可以完成相應(yīng)功能的切換;可以查看實(shí)時(shí)趨勢(shì)曲線或歷史趨勢(shì)線;對(duì)所選曲線可以進(jìn)行平移,、縮放、量程變換等操作,,幫助用戶(hù)進(jìn)線趨勢(shì)分析和故障追憶,,為分析整個(gè)系統(tǒng)的運(yùn)行狀況提供了直觀而方便的軟件支持。
2.7 遠(yuǎn)程報(bào)表查詢(xún)
報(bào)表管理程序的主要功能是根據(jù)用戶(hù)的需要設(shè)計(jì)報(bào)表樣式,,把系統(tǒng)中處理的數(shù)據(jù)經(jīng)過(guò)篩選,、組合和統(tǒng)計(jì)生成用戶(hù)需要的報(bào)表數(shù)據(jù)。本程序還可以根據(jù)用戶(hù)的需要對(duì)報(bào)表文件采用定時(shí)保存,、打印或者召喚保存,、打印模式。同時(shí)本程序還向用戶(hù)提供了對(duì)生成的報(bào)表文件管理功能,。報(bào)表具有自由設(shè)置查詢(xún)時(shí)間實(shí)現(xiàn)日,、月、年的電能統(tǒng)計(jì),,數(shù)據(jù)導(dǎo)出和報(bào)表打印等功能,。
3系統(tǒng)案例分析
上位機(jī)軟件為Acrel-3000電能管理系統(tǒng)組態(tài)軟件,該軟件是對(duì)現(xiàn)場(chǎng)電參量數(shù)據(jù)進(jìn)行采集與監(jiān)測(cè)的軟件,,大的特點(diǎn)是能以靈活多樣的“組態(tài)形式”而不是編程方式來(lái)進(jìn)行系統(tǒng)集成,,它提供了良好的用戶(hù)開(kāi)發(fā)界面和簡(jiǎn)捷的工程實(shí)現(xiàn)方法,只要將其預(yù)設(shè)置的各種軟件模塊進(jìn)行簡(jiǎn)單的“組態(tài)”,,便可以非常容易地實(shí)現(xiàn)和完成對(duì)現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)的采集與監(jiān)測(cè)功能,。Acrel-3000電能管理系統(tǒng)具有友好的人機(jī)交互界面,可實(shí)時(shí)和定時(shí)采集現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備各電參量及開(kāi)關(guān)量狀態(tài),,并將采集到的數(shù)據(jù)上傳給監(jiān)控主機(jī)進(jìn)行實(shí)時(shí)顯示與存儲(chǔ),。系統(tǒng)還提供了實(shí)時(shí)曲線和歷史趨勢(shì)曲線分析,符合用戶(hù)設(shè)計(jì)需要的報(bào)表,、事件記錄和故障報(bào)警等功能[3],。整個(gè)系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)所有回路用電量的采集和統(tǒng)計(jì),實(shí)現(xiàn)了遠(yuǎn)程自動(dòng)抄表,、電力監(jiān)測(cè)與電能管理功能。
3.1 數(shù)據(jù)采集和系統(tǒng)圖顯示
現(xiàn)場(chǎng)儀表測(cè)量并采集回路數(shù)據(jù)信息,,上位機(jī)軟件再對(duì)現(xiàn)場(chǎng)儀表的數(shù)據(jù)進(jìn)行定時(shí)或周期采集并存儲(chǔ),,可以自由設(shè)置采集的時(shí)間周期,,小的系統(tǒng)支持的采集周期??梢噪S時(shí)查看任表計(jì)的瞬時(shí)表值,、累計(jì)量等信息,記錄時(shí)間間隔內(nèi)電力儀表的電壓,、電流,、功率因數(shù)和有功電度等。這些參數(shù)信息可以自動(dòng)保存到數(shù)據(jù)庫(kù)中,,便于查詢(xún),。
系統(tǒng)具有友好的人機(jī)界面,便于普通的現(xiàn)場(chǎng)值班人員查看并記錄相關(guān)信息,,系統(tǒng)次圖(如圖2)不僅顯示了線路的開(kāi)關(guān)狀態(tài),,還實(shí)時(shí)顯示電壓、電力,、有功電度等重要的電力參數(shù),。所有數(shù)據(jù)信息都定期的保存到數(shù)據(jù)庫(kù)中。
圖2 0.4KV低壓次系統(tǒng)圖
3.2 遠(yuǎn)程抄表
系統(tǒng)對(duì)所有采集到的數(shù)據(jù)都能實(shí)時(shí)的顯示,,并保存到數(shù)據(jù)庫(kù)中,,因此可以手動(dòng)查詢(xún)每個(gè)回路的所有實(shí)時(shí)及歷史電參量數(shù)據(jù),并以表格的形式展現(xiàn)給用戶(hù),,便于打印,、保存。如圖3所示,。
圖3 回路遠(yuǎn)程抄表
3.3 電能報(bào)表
系統(tǒng)采集的有功電度數(shù)據(jù),,按照回路名稱(chēng)的不同,自動(dòng)生成日?qǐng)?bào)表,、月報(bào)表和年報(bào)表并有報(bào)表打印功能,,并可對(duì)某回路的某時(shí)間段內(nèi)的用電量進(jìn)行查詢(xún)與打印,同時(shí)這些報(bào)表也能以Excel的格式導(dǎo)出,。如圖4所示,。
圖4 電能管理報(bào)表
3.4 電流趨勢(shì)曲線
本系統(tǒng)對(duì)于重要回路,不僅可以對(duì)電流進(jìn)行實(shí)時(shí)顯示與監(jiān)測(cè),,并可以根據(jù)保存的歷史數(shù)據(jù)做成趨勢(shì)曲線,,可以查看實(shí)時(shí)和歷史變化趨勢(shì),預(yù)測(cè)電力負(fù)荷容量,,并可對(duì)電力故障進(jìn)行查詢(xún),,保證電力負(fù)荷的安全運(yùn)行。如圖5所示。
圖5 電流趨勢(shì)曲線
3.5 事件記錄與報(bào)警
主要用于查看歷史報(bào)警信息;幫助用戶(hù)進(jìn)行事故查詢(xún)與追憶;支持歷史查詢(xún),,打印等功能,。實(shí)時(shí)報(bào)警信息會(huì)即時(shí)彈出,提醒用戶(hù)所進(jìn)行的操作,。并對(duì)所有操作具有自動(dòng)事件記錄功能,。如圖6所示。
圖6回路跳閘報(bào)警
4結(jié)束語(yǔ)
隨著智能建筑的發(fā)展及電力的廣泛應(yīng)用,,對(duì)智能建筑的配電系統(tǒng)的智能化集成管理已成為國(guó)家機(jī)關(guān)辦公建筑及大型公共建筑智能化建設(shè)的必然趨勢(shì),,本文介紹的基于Acrel-3000的電力監(jiān)測(cè)與電能管理系統(tǒng),不僅可以實(shí)時(shí)顯示電力運(yùn)行狀態(tài)及用電狀況,,還能對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析處理,,以用戶(hù)適用的方式展現(xiàn)出來(lái),滿(mǎn)足用戶(hù)的需求,,實(shí)現(xiàn)對(duì)采集數(shù)據(jù)的分析,、處理,其生成各種電能報(bào)表,、分析曲線,、圖形等,極大的方便了用戶(hù)的使用,,便于配電系統(tǒng)的實(shí)時(shí)監(jiān)控與電能的遠(yuǎn)程抄表與分析研究,,為智能建筑的節(jié)能技術(shù)提供參考。
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公司名稱(chēng):江蘇安科瑞電器制造有限公司
安科瑞 鮑靜君
詳細(xì)地址:江蘇省江陰市南閘鎮(zhèn)東盟工業(yè)園區(qū)東盟路5號(hào)