安科瑞 於曉玨

江蘇安科瑞電器制造有限公司  江蘇江陰

摘要

    介紹常熟閱山軒假日休閑公寓電能管理系統(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,。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，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)時監(jiān)控和電能管理,。

關(guān)鍵詞：大型公建;樓層,；變電所;智能電力儀表;Acrel-3000型;電能管理系統(tǒng)

0  概述 

    常熟閱山軒假日公寓位于常熟市虞山林場鶴頂上88號(黃河路向西延伸段),，該公寓是隸屬于江南商貿(mào)集團(tuán)的常熟*家主題文化特色精品公寓，總投資1.2億元,，占地12畝,，總建筑面積約1萬平方米。該公寓位于中國級風(fēng)景區(qū)虞山尚湖風(fēng)景區(qū)內(nèi),，毗鄰千年古剎興福禪寺,，擁有房間33間套,、特色餐飲包廂9間以及宴會廳,、會議室、健身房等相關(guān)配套服務(wù)設(shè)施,。,。

    該項(xiàng)目需根據(jù)現(xiàn)場配電結(jié)構(gòu)組件一套電能管理系統(tǒng)，并且根據(jù)配電系統(tǒng)管理的要求,，需要對該建筑的樓層和變電所進(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,。

    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)常熟閱山軒假日公寓樓變電所及樓層配電箱進(jìn)出線進(jìn)行用電監(jiān)控與電能管理,；監(jiān)控范圍為分布于變電所以及樓層各電井配電箱的儀表，對于這些多功能儀表進(jìn)行遠(yuǎn)程實(shí)時監(jiān)控和電能管理,。該系統(tǒng)總計有130只儀表（其中兩臺ACR330ELH,、71臺PZ80L-E4/KC、17臺PZ96L-E4/C,、40臺DTSF1352）,，分6條總線，接入串口服務(wù)器,，zui后通過TCP\IP網(wǎng)絡(luò)接至值班室監(jiān)控主機(jī),，從而實(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）所示：

圖（1）網(wǎng)絡(luò)拓?fù)鋱D

    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)動器和差分接收器的組合，抗噪聲*力增強(qiáng),，總線上允許連接多達(dá)32個設(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)時顯示。需要完成采集的信號包括：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)時準(zhǔn)確的顯示給用戶,，達(dá)到配電監(jiān)控的自動化化和智能化要求,，同時把采集到的數(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)時運(yùn)行參數(shù)，畫面定時輪巡切換,；畫面實(shí)時動態(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,，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采集,，并且建立數(shù)據(jù)庫，定期生成報表,，以供用戶查詢打印,。

    2.5  用戶權(quán)限管理

    針對不同級別的用戶，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,。可以通過用戶管理進(jìn)行用戶登錄,、用戶注銷,、修改密碼、添加刪除等操作,，方便用戶對賬號和權(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)定時采集進(jìn)線及重要回路電流和功率負(fù)荷參量，自動生成運(yùn)行負(fù)荷趨勢曲線的,，方便用戶及時了解設(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)程報表查詢

    報表管理程序的主要功能是根據(jù)用戶的需要設(shè)計報表樣式，把系統(tǒng)中處理的數(shù)據(jù)經(jīng)過篩選,、組合和統(tǒng)計生成用戶需要的報表數(shù)據(jù),。本程序還可以根據(jù)用戶的需要對報表文件采用定時保存、打印或者召喚保存,、打印模式,。同時本程序還向用戶提供了對生成的報表文件管理功能。

    報表具有自由設(shè)置查詢時間實(shí)現(xiàn)日,、月,、年的電能統(tǒng)計，數(shù)據(jù)導(dǎo)出和報表打印等功能,。

3  案例分析

    常熟閱山軒電能管理系統(tǒng)針對電井中配電箱進(jìn)行用電監(jiān)控與電能管理,。

    變電所進(jìn)線采用ACR330ELH，出線采用PZ80L-E4/KC,，樓層配電箱采用PZ96L-E4/C和DTSF1352-C,。

    ACR、PZ和DS系列多功能電力儀表,，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ACR和PZ 系列儀表帶有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)用于變電站自動化,、配電網(wǎng)自動化、小區(qū)電力監(jiān)控,、工業(yè)自動化,、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（2）和（3）,，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)和通訊故障報警,；斷路器變位時會發(fā)出報警信號，提醒用戶及時處理故障,。

圖（2）變電所低壓配電二次圖

圖（3）樓層低壓配電二次圖

    遙信和遙測報警功能,，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)載越限彈出報警界面指示具體的報警位置并聲音報警,，提醒值班人員及時處理。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（4）和圖（5）。

圖（4） 實(shí)時遙信報警信息

圖（5）歷史遙測報警信息查詢

    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,。支持任意時刻電參數(shù)查詢，具備數(shù)據(jù)導(dǎo)出和報表打印等功能,。該報表查詢供1個主變電所,、1個柴油發(fā)電變電所和樓層2臺變壓器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（6）,。

圖（6） 參數(shù)抄表

    用電量報表功能，可選擇時間段進(jìn)行查詢,，支持任意時間段電度累計查詢,，具備數(shù)據(jù)導(dǎo)出和報表打印等功能,。為值班人員提供了可靠的電能報表。該報表各回路名稱和數(shù)據(jù)庫關(guān)聯(lián),，方便用戶修改回路名稱,。如下圖所示，顯示某段時間內(nèi)的各配電回路的用電量,，用戶可以直接打印報表,，可以以EXCEL格式另存到其他位置。 見圖（7）,。

圖（7） 電能報表

    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（8）,。

圖（8）系統(tǒng)通訊結(jié)構(gòu)示意圖

4  結(jié)束語

    隨著社會的發(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)在常熟閱山軒假日休閑公寓的應(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，可以與串口服務(wù)器,、計算機(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)載越限具有彈出報警對話框及語音提示,，并生成各種電能報表,、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),，取得了較好的社會效益,。［2］

參考文獻(xiàn)：

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[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(jī)械工業(yè)出版社. 2011.10