安科瑞 張奇峰

　　江蘇安科瑞電器制造有限公司 江蘇江陰

　　摘要：介紹常熟濱江鄰里中心電能管理系統(tǒng)，采用智能電力儀表采集配電現(xiàn)場的各種電參量和開關(guān)信號(hào),。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(yuǎn)傳至后臺(tái)，通過Acrel-3000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)控和電能管理,。

　　關(guān)鍵詞：大型公建;常熟濱江鄰里中心;樓層;變電所;智能電力儀表;Acrel-3000型;電能管理系統(tǒng)

　　0 概述

　　常熟濱江新城鄰里中心是常熟沿江開發(fā)區(qū)濱江新城*個(gè)社區(qū)商業(yè)項(xiàng)目,，且真正意義上*位于新城中心的，集商業(yè),，文化,，體育，衛(wèi)生,，教育于一體的社區(qū)商業(yè)服務(wù)中心,，建筑面積達(dá)34175平米，占地面積16049平米的大型體驗(yàn)式消費(fèi)模式廣場，其中機(jī)動(dòng)車停車位180個(gè),，非機(jī)動(dòng)停車位2100個(gè),。　　

　　本項(xiàng)目為常熟濱江新城鄰里中心電能管理系統(tǒng)。根據(jù)配電系統(tǒng)管理的要求,，需要對常熟濱江新城鄰里中心的樓層和變電所進(jìn)出線進(jìn)行電力監(jiān)控與電能管理,，以保證用電的安全、可靠和高效,。

　　Acrel-3000型低壓智能配電系統(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)場總線技術(shù)的發(fā)展,，對變配電系統(tǒng)進(jìn)行分散數(shù)據(jù)采集和集中監(jiān)控管理。對配電系統(tǒng)的二次設(shè)備進(jìn)行組網(wǎng),，通過計(jì)算機(jī)和通訊網(wǎng)絡(luò),，將分散的配電所的現(xiàn)場設(shè)備連接為一個(gè)有機(jī)的整體，實(shí)現(xiàn)電網(wǎng)運(yùn)行的遠(yuǎn)程監(jiān)控和集中管理,。

　　1 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)描述

　　本監(jiān)控系統(tǒng)主要實(shí)現(xiàn)常熟濱江新城鄰里中心樓層配電箱和變電所進(jìn)出線進(jìn)行用電監(jiān)控與電能管理;監(jiān)控范圍為分布于樓層各電井配電箱的儀表和變電所低壓進(jìn)出線儀表,，對于這些多功能儀表進(jìn)行遠(yuǎn)程實(shí)時(shí)監(jiān)控和電能管理。該系統(tǒng)總計(jì)有210只儀表(其中102臺(tái)為PZ80-E4/C),，分12條總線，通過串口服務(wù)器的采集,，傳輸至值班室監(jiān)控主機(jī),，實(shí)現(xiàn)總線上儀表與監(jiān)控主機(jī)的數(shù)據(jù)連通。

　　本監(jiān)控系統(tǒng)采用分層分布式結(jié)構(gòu),，即站控層,，通訊層與間隔層;如圖(1)和圖(2)所示：　　

　　圖(1)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)鋱D(串口采集器1)　　

　　圖(2)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)鋱D(串口采集器2)

　　間隔設(shè)備層主要為：多功能網(wǎng)絡(luò)電力儀表、開關(guān)量和智能斷路器等,。這些裝置分別對應(yīng)相應(yīng)的一次設(shè)備安裝在電氣柜內(nèi),，這些裝置均采用RS485通訊接口，通過現(xiàn)場MODBUS總線組網(wǎng)通訊,，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)現(xiàn)場采集,。

　　網(wǎng)絡(luò)通訊層主要為：通訊服務(wù)器，其主要功能為把分散在現(xiàn)場采集裝置集中采集,，同時(shí)遠(yuǎn)傳至站控層,，完成現(xiàn)場層和站控層之間的數(shù)據(jù)交互。

　　站控管理層：設(shè)有高性能工業(yè)計(jì)算機(jī),、顯示器,、UPS電源、打印機(jī)等設(shè)備。監(jiān)控系統(tǒng)安裝在計(jì)算機(jī)上,，集中采集顯示現(xiàn)場設(shè)備運(yùn)行狀況,，以人機(jī)交互的形式顯示給用戶。

　　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,，一般都采用二根連線，接線簡單方便;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)但是在同一時(shí)刻只能發(fā)送或接收數(shù)據(jù),，數(shù)據(jù)zui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，zui大傳輸距離為1.2km,。

　　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，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)庫供用戶查詢,。

　　2.2 人機(jī)交互

　　系統(tǒng)提供簡單、易用,、良好的用戶使用界面,。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。

　　2.3 歷史事件

　　歷時(shí)事件查看界面主要為用戶查看曾經(jīng)發(fā)生過的故障記錄,、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,，通過歷史事件查看平臺(tái),，您可以根據(jù)自己的要求和查詢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)庫建立與查詢

　　主要完成遙測量和遙信量定時(shí)采集,，并且建立數(shù)據(jù)庫,，定期生成報(bào)表，以供用戶查詢打印,。

　　2.5 用戶權(quán)限管理

　　針對不同級(jí)別的用戶,，設(shè)置不同的權(quán)限組，防止因人為誤操作給生產(chǎn),，生活帶來的損失,，實(shí)現(xiàn)配電系統(tǒng)的安全，可靠運(yùn)行,?？梢酝ㄟ^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)荷趨勢曲線的，方便用戶及時(shí)了解設(shè)備的運(yùn)行負(fù)荷狀況,。點(diǎn)擊畫面相應(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)趨勢曲線或歷史趨勢線;對所選曲線可以進(jìn)行平移,、縮放、量程變換等操作,，幫助用戶進(jìn)線趨勢分析和故障追憶,，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

　　報(bào)表管理程序的主要功能是根據(jù)用戶的需要設(shè)計(jì)報(bào)表樣式,，把系統(tǒng)中處理的數(shù)據(jù)經(jīng)過篩選,、組合和統(tǒng)計(jì)生成用戶需要的報(bào)表數(shù)據(jù),。本程序還可以根據(jù)用戶的需要對報(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)本程序還向用戶提供了對生成的報(bào)表文件管理功能,。報(bào)表具有自由設(shè)置查詢時(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 案例分析

　　常熟濱江鄰里中心電能管理系統(tǒng)針對電井中配電箱和變電所配電柜回路進(jìn)行用電監(jiān)控與電能管理,。

　　樓層配電箱回路采用PZ80-E4/C多功能電力儀表,，其是針對電力系統(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,、無功電度等多種電參量,。并且本儀表帶有4路光電隔離開關(guān)量輸入接點(diǎn)和2路繼電器控制輸出接點(diǎn)，這些接點(diǎn)可以配合智能斷路器實(shí)現(xiàn)斷路器的遙信,、遙控操作,。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,。

　　低壓配電二次圖見圖(3)和圖(4),，功能有電量遙測主要監(jiān)測運(yùn)行設(shè)備的電參量，其中包括：線三相電壓,，電流,，功率，功率因數(shù),，電能,，頻率等電參量及配出回路的三相電流;遙信功能實(shí)現(xiàn)顯示現(xiàn)場設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)，主要包括：開關(guān)的分,、合閘運(yùn)行狀態(tài)和通訊故障報(bào)警;斷路器變位時(shí)會(huì)發(fā)出報(bào)警信號(hào),，提醒用戶及時(shí)處理故障。　

　　圖(3)低壓配電二次圖　　

　　圖(4)低壓配電二次圖

　　遙信和遙測報(bào)警功能,，主要完成對低壓各出線回路的開關(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,。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。見圖(5)和圖(6),。　　

　　圖(5) 實(shí)時(shí)遙信報(bào)警信息　　

　　圖(6)歷史遙測報(bào)警信息查詢

　　參數(shù)抄表功能,，主要對低壓各出線回路的電參數(shù)進(jìn)線查詢,。支持任意時(shí)刻電參數(shù)查詢，具備數(shù)據(jù)導(dǎo)出和報(bào)表打印等功能,。該報(bào)表查詢供一個(gè)變電所和樓層進(jìn)出線各低壓回路的電參數(shù),，主要包括：三相電流、有功功率和有功電度及變壓器溫度,。該報(bào)表各回路名稱和數(shù)據(jù)庫關(guān)聯(lián),，方便用戶修改回路名稱。見圖(7),。　　

　　圖(7) 參數(shù)抄表

　　用電量報(bào)表功能,，可選擇時(shí)間段進(jìn)行查詢，支持任意時(shí)間段電度累計(jì)查詢,，具備數(shù)據(jù)導(dǎo)出和報(bào)表打印等功能,。為值班人員提供了精確可靠的電能報(bào)表。該報(bào)表各回路名稱和數(shù)據(jù)庫關(guān)聯(lián),，方便用戶修改回路名稱,。如下圖所示，顯示某段時(shí)間內(nèi)的各配電回路的精確用電量,，用戶可以直接打印報(bào)表,，可以以EXCEL格式另存到其他位置。 見圖(8),。　　

　　圖(8) 電能報(bào)表

　　系統(tǒng)通訊結(jié)構(gòu)示意圖,，主要顯示系統(tǒng)的組網(wǎng)結(jié)構(gòu)，系統(tǒng)采用分層分布式結(jié)構(gòu),，同時(shí)監(jiān)測間隔層設(shè)備的通信狀態(tài),。紅色表示通訊正常，綠色表示通訊故障,。見圖(9),。　　

　　圖(9)系統(tǒng)通訊結(jié)構(gòu)示意圖

　　4 結(jié)束語

　　隨著社會(huì)的發(fā)展及電力的廣泛應(yīng)用，電能系統(tǒng)已成為全國各地重點(diǎn)工程項(xiàng)目,、標(biāo)志性建筑/大型公共設(shè)施等大面積多變電所用戶的必然選擇,，本文介紹的Acrel-3000電能管理系統(tǒng)在常熟濱江鄰里中心的應(yīng)用，可以實(shí)現(xiàn)對變電所高低壓配電回路用電的實(shí)時(shí)監(jiān)控與電能管理,，不僅能顯示回路用電狀況,，還具有網(wǎng)絡(luò)通訊功能,，可以與協(xié)議轉(zhuǎn)換隔離器,、計(jì)算機(jī)等組成電能管理系統(tǒng)。系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)對采集數(shù)據(jù)的分析,、處理,，實(shí)時(shí)顯示變電所內(nèi)各配電回路的運(yùn)行狀態(tài),，對分合閘、負(fù)載越限具有彈出報(bào)警對話框及語音提示,，并生成各種電能報(bào)表,、分析曲線、圖形等,，便于電能的遠(yuǎn)程抄表以及分析,、研究。該系統(tǒng)運(yùn)行安全,、可靠,、穩(wěn)定，為變電所用戶解決用電問題提供了真實(shí)可靠的依據(jù),，取得了較好的社會(huì)效益,。[2]

　　參考文獻(xiàn)：

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

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