琴川嘉安電能管理系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與應(yīng)用


      周曉麗
       安科瑞電氣股份有限公司   上海 嘉定 201801

      摘要:介紹琴川嘉安電能管理系統(tǒng),采用智能電力儀表采集配電現(xiàn)場(chǎng)的各種電參量和開關(guān)信號(hào)。系統(tǒng)采用現(xiàn)場(chǎng)就地組網(wǎng)的方式,組網(wǎng)后通過現(xiàn)場(chǎng)總線通訊并遠(yuǎn)傳至后臺(tái),通過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)控。

      關(guān)鍵詞:商住用房;琴川嘉安;變電所;樓層;智能電力儀表;Acrel-3000型;電能管理系統(tǒng)

      0.概述 

      常熟市琴川·嘉安商住用房工程項(xiàng)目,由常熟市城市經(jīng)營(yíng)投資有限公司開發(fā),該項(xiàng)目位于常熟市華豐路以東,黃河路以北。本項(xiàng)目為琴川嘉安的電能管理系統(tǒng)。根據(jù)配電系統(tǒng)管理的要求,需要對(duì)變電所及樓層配電箱進(jìn)出線分別進(jìn)行電能管理,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(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)備連接為一個(gè)**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)琴川嘉安變電所及樓層的0.4kV配電系統(tǒng)進(jìn)行用電監(jiān)控與電能管理。監(jiān)控范圍為158臺(tái)安科瑞自制的多功能電力儀表進(jìn)行遠(yuǎn)程實(shí)時(shí)監(jiān)控和電能管理,其中156臺(tái)PZ80L-E4/C,2臺(tái)ACR330ELH。該系統(tǒng)158臺(tái)多功能電力儀表,分6條總線,所有總線通過屏蔽雙絞線拉至串口服務(wù)器,經(jīng)TCP/IP網(wǎng)絡(luò)連接至值班室監(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)所示:

      圖(1)低壓網(wǎng)絡(luò)拓?fù)鋱D

      間隔設(shè)備層主要為:安科瑞多功能網(wǎng)絡(luò)電力儀表、開關(guān)量、模擬量采集模塊和智能斷路器等。這些裝置分別對(duì)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(chǎng)MODBUS總線組網(wǎng)通訊,實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)現(xiàn)場(chǎng)采集。網(wǎng)絡(luò)通訊層主要為:串口服務(wù)器,其主要功能為把RS485信號(hào)轉(zhuǎn)換成RS232信號(hào),完成現(xiàn)場(chǎng)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(chǎng)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(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)但是在同一時(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。

      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(jiǎn)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

      歷史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(cè)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(duì)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(duì)賬號(hào)和權(quán)限的修改。

      2.6  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(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

      琴川嘉安電能管理系統(tǒng)監(jiān)控區(qū)域?yàn)樽冸娝M(jìn)出線和樓層配電箱,本項(xiàng)目針對(duì)變電所以及樓層配電系統(tǒng)進(jìn)行用電監(jiān)控與電能管理?,F(xiàn)場(chǎng)出線回路均采用PZ80L-E4/KC、ACR330ELH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、智能大廈的電能管理需求而設(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2路光電隔離開關(guān)量輸入接點(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)電能管理、工業(yè)自動(dòng)化、能源管理系統(tǒng)及智能建筑等領(lǐng)域?,F(xiàn)場(chǎng)進(jìn)線線回路均采用ACR330ELH多功能儀表,該儀表除上述指出的功能外,還可進(jìn)行2-31次諧波監(jiān)測(cè),針對(duì)電壓、電流的諧波全監(jiān)測(cè)。

      低壓配電二次圖見圖(2),功能有電量遙測(cè)主要監(jiān)測(cè)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(chǎng)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(2)低壓配電二次圖

      遙信和遙測(cè)報(bào)警功能,主要完成對(duì)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(duì)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(3)。

      圖(3) 實(shí)時(shí)及歷史遙信遙測(cè)報(bào)警信息查詢

      參數(shù)抄表功能,主要對(duì)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)表查詢樓層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(4)。

        圖(4) 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,某段時(shí)間內(nèi)的各配電回路的用電量,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(5)。

      圖(5) 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(cè)間隔層設(shè)備的通信狀態(tài)。紅色表示通訊故障,綠色表示通訊正常。見圖(6)。

      圖(6)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,電能管理系統(tǒng)已成為全國(guó)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)在琴川嘉安的應(yīng)用,可以實(shí)現(xiàn)對(duì)變電所進(jìn)出線回路和樓層配電回路用電的實(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,可以與串口服務(wù)器、計(jì)算機(jī)等組成電能管理系統(tǒng),方便值班人員的遠(yuǎn)程管理,利于節(jié)省電能抄表的時(shí)間,將信息化帶入配電監(jiān)控。系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)對(duì)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(duì)分合閘、負(fù)載越限具有彈出報(bào)警對(duì)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),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(cè)數(shù)字儀表原理與應(yīng)用指南[M]. 北京. 中國(guó)電力出版社. 2007. 4
      [2].周中等編著. 智能電網(wǎng)用戶端電能管理與電能管理系統(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

      作者簡(jiǎn)介:
      周曉麗,女,本科,安科瑞電氣股份有限公司,主要研究方向?yàn)橹悄茈娋W(wǎng)供配電,Email: 2881780377@

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