繆建梅
安科瑞電氣股份有限公司，上海 嘉定 201801
摘要：本文介紹了一種電能管理系統的設計、系統構成以及系統的功能，Acrel-3000組態軟件可以實現對現場設備的系統集成，數據的采集、傳輸以及存儲，從而實現對工廠用電數據統計、開關量的遙測、遙控功能。系統實現遠程精細化和實時性數據采集，避免人工采集數據的偏差，提高了供電質量和管理水平，具有簡明實用、投資少等優點。
關鍵詞：電能管理 組態軟件 電力系統 電能計量 系統集成
0 引言
隨著工業現代化程度的不斷提高，對工廠供配電系統的可靠性、安全性和連續性的要求越來越高，以PC硬件和組態軟件為代表的計算機技術已在我國各個行業得到廣泛應用。目前工廠供電系統計算機應用主要體現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。
針對以上問題和現狀，本課題提出了利用安科瑞公司網絡電能管理儀表和Acrel-3000組態軟件設計了一套適用于工廠的高、低壓配電的集中監控系統。該課題的研究和實施，可實現工廠高壓變電所的用電數據集中管理。對于提高供電系統的可靠性和經濟運行指標，促進供電系統管理的科學化、現代化，有著非常重要的現實意義。
1 項目概況
上海新進芯有限公司電能管理系統是一個新建廠區的配電系統，包含35KV變壓器2臺，10KV變壓器3臺，項目中監控范圍為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，本套系統主要強調實時數據的監測、控制，主要針對整個配電系統可靠性進行全程的智能化監控，數據分析，投、斷，以及對各回路所用電能進行統計。
2 用戶需求
根據現場實際情況，新進芯變電所配電管理部，提出以下系統需求：
1、現場儀表必須實現實時顯示功能：電壓、電流、功率、功率因數、溫度、開關狀態及頻率等監測信息實時刷新，并以一次圖形式直觀動態顯示。
2、現場數據 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、可完成對現場綜保的控制，當運行數據大于限值時自動斷開回路。
5、可以對各監測點的通訊狀態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 設計方案
根據現場要求，安科瑞電氣股份有限公司為新進芯有限公司設計了Acrel-3000電能管理軟件，下面針對Acrel-3000電能管理軟件參數做具體說明。
3.1 Acrel-3000符合的標準
新進芯有限公司電能管理系統以現行國家及電力行業的有效標準為依據，其中國標未列入部分應參考IEC最新標準和規范。如標準間有矛盾時，應以較高標準為準。
系統的設計滿足以下所列制造和試驗標準：
ISO/IEC11801 《國際綜合布線標準》
ISO/IEC11801 《國際綜合布線標準》
JGJ/T 16-92 《民用建筑電氣設計規范》
GB/J63-90 《電力裝置的電測量儀表裝置設計規范》
GA/T70-94 《中華人民共和國公共安全行業標準》
GB/T13730 《地區電網數據采集與監控系統通用技術條件》
GBJ63-93 《電力裝置電測量儀表裝置設計規程》
GB2887 《計算站場地技術要求》
GB/50198-94 《監控系統工程技術規范》
3.2 網絡結構拓撲圖
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，進行數據的集中采集，其中數據傳輸波特率為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，保障了數據傳輸的實時性。
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據上傳，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據上傳；其中數據傳輸波特率為9600 bit/s，現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，保障了數據傳輸的實時性。
3.以上網絡儀表均采用MODBUS-RTU通訊協議進行數據上傳，上位機采用TCP/IP通訊協議進行數據采集。
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據上傳，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據上傳；其中數據傳輸波特率為9600 bit/s，現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，保障了數據傳輸的實時性。
3.以上網絡儀表均采用MODBUS-RTU通訊協議進行數據上傳，上位機采用TCP/IP通訊協議進行數據采集。
4 系統功能
根據現場對系統需求，安科瑞電氣股份有限公司針對性的對該項目系統界面及功能進行了設計，具體顯示界面如下：
4.1 系統主界面
配電示意界面：以一次圖形式直觀動態顯示電壓、電流、功率、功率因數及頻率等監測信息，滿足了現場需求。
4.2 報表統計
系統采集的有功電度數據，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。曲線中可對測量數據量程進行設置，方便查看，曲線還可設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：登錄最高權限用戶，可以實現對現場斷路器實現分合閘控制，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：越限報警內容，報警數值，值班人員以及動作類型和時間，同時對各監測點的通訊狀態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，通過畫面顏色的變化（紅色表示合閘狀態、綠色表示分閘狀態、灰色表示手車分離狀態）可以看到現場斷路器運行狀態、手車位置、接地刀閘狀態、彈簧儲能狀態等。
4.7 通訊狀態
系統監控現場所有點的通訊狀態，紅色綠色分別代表儀表通訊正常和異常，便于用戶查看各監測點通訊狀態。
5 運行效果
1.實時性：項目實施前現場數據主要靠人工抄錄，1天2次，各回路時間不統一，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：項目實施前紙質記錄，查詢時翻箱倒柜，年久易失，數據日期管理復雜；項目實施后計算機存儲，數據可存儲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，而且三相用電的調配相對均衡。
4.數據安全：項目實施前分散管理，手工定時備份，對連續數據備份不準確；項目實施后同步集中管理，系統自動即時備份。
5.設備管理：項目實施前各個抽屜柜回路通斷電要現場去查看，斷電時無報警；項目實施后通過后臺一次系統圖清晰展示，回路跳閘時，后臺自動記錄，并伴隨自動報警。
6.負荷調整：項目實施前調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，使三相電流平衡，日志記錄。
6 結束語
在電能管理系統中配置網絡電力儀表，具有實施簡明，投資少等顯著優點，可以方便和實時地監控配電系統的運行狀態，對現場的用電設備進行統一管理，免去工作人員到現場記錄的繁瑣工作，系統對各種用電設備的歷史運行數據和狀態進行管理分析，便于維護人員明確設備狀況，制定詳細的設備維護計劃，減少工作人員，提高效率。同時，根據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. 電力電測數字儀表原理與應用指南[M]. 北京. 中國電力出版社. 2007. 4