采埃孚（中國）投資有限公司電能管理系統的設計與應用

劉丹
安科瑞電氣股份有限公司，上海 嘉定 201801；

摘要：介紹采埃孚（中國）投資有限公司電能管理系統，采用智能電力儀表采集配電現場的各種電參量和開關信號。系統采用現場就地組網的方式，組網后通過現場總線通訊并遠傳至后臺，通過Acrel-3000型電能管理系統實現變電所配電回路用電的實時監控。

關鍵詞：工廠;采埃孚（中國）投資有限公司;變電所；智能電力儀表;Acrel-3000型;電能管理系統

0  概述 
        采埃孚（中國）投資有限公司位于上海市松江區九亭鎮九涇路889號，主要從事汽車零部件、船用零部件的批發，上述商品和相關技術的進出口。
        本項目為采埃孚（中國）投資有限公司的電能管理系統。根據配電系統管理的要求，需要對變電所配電箱出線分別進行電力監控，以保證用電的安全、可靠和高效。
        Acrel-3000型低壓智能配電系統，充分利用了現代電子技術、計算機技術、網絡技術和現場總線技術的新發展，對變配電系統進行分散數據采集和集中監控管理。對配電系統的二次設備進行組網，通過計算機和通訊網絡，將分散的配電所的現場設備連接為一個有機的整體，實現電網運行的遠程監控和集中管理。
1  系統結構描述
        本監控系統主要實現采埃孚（中國）投資有限公司變電所的0.4kV配電系統進行用電監控與電能管理。監控范圍為安科瑞自制108臺多功能PZ系列儀表。該系統108臺多功能電力儀表，分6條總線，這兩條總線通過屏蔽雙絞線拉至采集器，后直接拉至值班室連接到監控主機，實現總線上儀表與監控主機的數據連通。
        本監控系統采用分層分布式結構，即站控層，通訊層與間隔層；如圖（1）所示：

圖（1）低壓網絡拓撲圖

        間隔設備層主要為：安科瑞多功能網絡電力儀表、開關量、模擬量采集模塊和智能斷路器等。這些裝置分別對應相應的一次設備安裝在電氣柜內，這些裝置均采用RS485通訊接口，通過現場MODBUS總線組網通訊，實現數據現場采集。
        網絡通訊層主要為：串口服務器，其主要功能為把RS485信號轉換成RS232信號，完成現場層和站控層之間的數據交互。
        站控管理層：設有高性能工業計算機、顯示器、UPS電源、打印機等設備。監控系統安裝在計算機上，集中采集顯示現場設備運行狀況，以人機交互的形式顯示給用戶。
        以上網絡儀表均采用RS485接口和MODBUS-RTU通訊協議，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、發送數據但是在同一時刻只能發送或接收數據，數據傳輸速率達到10Mbps。RS485接口是采用平衡驅動器和差分接收器的組合，抗噪聲干擾能力增強，總線上允許連接多達32個設備，傳輸距離達到1.2km。
2  電能管理系統主要功能
        2.1  數據采集與處理
        數據采集是配電監控的基礎，數據采集主要由底層多功能網絡儀表采集完成，實現遠程數據的本地實時顯示。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COSφ、電度Epi、遠程設備運行狀態等數據。
        數據處理主要是把按要求采集到的電參量實時準確的顯示給用戶，達到配電監控的自動化化和智能化要求，同時把采集到的數據存入數據庫供用戶查詢。
        2.2  人機交互
        系統提供簡單、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電氣一次主接線圖，顯示配電系統設備狀態及相應實時運行參數，畫面定時輪巡切換；畫面實時動態刷新；模擬量顯示；開關量顯示；連續記錄顯示等。
        2.3  歷史事件
        歷史事件查看界面主要為用戶查看曾經發生過的故障記錄、信號記錄、操作記錄、越限記錄提供方便友好的人機交互，通過歷史事件查看平臺，您可以根據自己的要求和查詢條件方便定位您所要查看的歷史事件，為您把握整個系統的運行情況提供了良好的軟件支持。
        2.4  數據庫建立與查詢
        主要完成遙測量和遙信量定時采集，并且建立數據庫，定期生成報表，以供用戶查詢打印。
        2.5  用戶權限管理
        針對不同級別的用戶，設置不同的權限組，防止因人為誤操作給生產，生活帶來的損失，實現配電系統的安全，可靠運行。可以通過用戶管理進行用戶登錄、用戶注銷、修改密碼、添加刪除等操作，方便用戶對賬號和權限的修改。
        2.6  遠程報表查詢
        報表管理程序的主要功能是根據用戶的需要設計報表樣式，把系統中處理的數據經過篩選、組合和統計生成用戶需要的報表數據。本程序還可以根據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。
        報表具有自由設置查詢時間實現日、月、年的電能統計，數據導出和報表打印等功能。
3  案例分析
        采埃孚（中國）投資有限公司電能管理系統監控區域為變電所配電箱，本項目針對變電所配電系統進行用電監控與電能管理。
        現場所有回路均采用PZ及DTSD系列多功能儀表，其是針對電力系統、工礦企業、公共設施、智能大廈的電力監控需求而設計的網絡電力儀表，它能測量所有常規電力參數，如：三相電壓、電流、有功功率、無功功率、功率因數、頻率、有功電度、無功電度等多種電參量。并且本儀表帶有2路光電隔離開關量輸入接點，這些接點可以配合智能斷路器實現斷路器的遙信操作。該系列網絡電力儀表主要應用于變電站自動化、配電網自動化、小區電力監控、工業自動化、能源管理系統及智能建筑等領域。
        低壓配電二次圖見圖（2），功能有電量遙測主要監測運行設備的電參量，其中包括：線三相電壓，電流，功率，功率因數，電能，頻率等電參量及配出回路的三相電流；遙信功能實現顯示現場設備的運行狀態，主要包括：開關的分、合閘運行狀態和通訊故障報警；斷路器變位時會發出報警信號，提醒用戶及時處理故障。 

圖（2）低壓配電二次圖

        功率運行曲線功能，主要完成對低壓各出線回路的功率進行監控。可查詢負載的實時和歷史運行狀態，從而分析開關異常的原因。具備歷史查詢功能。見圖（3）。

圖（3） 實時及歷史遙信遙測報警信息查詢

        參數抄表功能，主要對低壓各出線回路的電參數進線查詢。支持任意時刻電參數查詢，具備數據導出和報表打印等功能。該報表查詢樓層各低壓回路的電參數，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據庫關聯，方便用戶修改回路名稱。見圖（4）。

 圖（4） 參數抄表

 

        用電量報表功能，可選擇時間段進行查詢，支持任意時間段電度累計查詢，具備數據導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據庫關聯，方便用戶修改回路名稱。如下圖所示，某段時間內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（5）。

圖（5） 電能報表

        系統通訊結構示意圖，主要顯示系統的組網結構，系統采用分層分布式結構，同時監測間隔層設備的通信狀態。紅色表示通訊故障，綠色表示通訊正常。見圖（6）。

圖（6）系統通訊結構示意圖

4  結束語
        隨著社會的發展及電力的廣泛應用，電力監控系統已成為全國各地工程項目、標志性建筑/大型公共設施等大面積多變電所用戶的必然選擇，本文介紹的Acrel-3000電能管理系統在采埃孚（中國）投資有限公司的應用，可以實現對變電所配電回路用電的實時監控與電能管理，不僅能顯示回路用電狀況，還具有網絡通訊功能，可以與串口服務器、計算機等組成電力監控系統，方便值班人員的遠程管理，利于節省電能抄表的時間，將信息化帶入配電監控。系統實現對采集數據的分析、處理，實時顯示變電所內各配電回路的運行狀態，對分合閘、負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，便于電能的遠程抄表以及分析、研究。該系統運行安全、可靠、穩定，為變電所用戶解決用電問題提供了真實可靠的依據，取得了較好的社會效益。［2］

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
[2].周中等編著. 智能電網用戶端電力監控與電能管理系統產品選型及解決方案[M]. 北京. 機械工業出版社. 2011.10

作者簡介：
劉丹，女，本科  安科瑞電氣股份有限公司，主要研究方向為智能電網供配電
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