采埃孚(中國)投資有限公司電能管理系統(tǒng)的設(shè)計與應(yīng)用

    王孟春
    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(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)場總線通訊并遠傳至后臺,通過Acrel-3000型電能管理系統(tǒng)實現(xiàn)變電所配電回路用電的實時監(jiān)控。
    關(guān)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(tǒng)

    0  概述 
            采埃孚(中國)投資有限公司位于上海市松江區(qū)九亭鎮(zhèn)九涇路889號,主要從事汽車零部件、船用零部件的批發(fā),上述商品和相關(guān)技術(shù)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(tǒng)。根據(jù)配電系統(tǒng)管理的要求,需要對變電所配電箱出線分別進行電力監(jiān)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(tǒng),充分利用了現(xiàn)代電子技術(shù)、計算機技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)和現(xiàn)場總線技術(shù)的新發(fā)展,對變配電系統(tǒng)進行分散數(shù)據(jù)采集和集中監(jiān)控管理。對配電系統(tǒng)的二次設(shè)備進行組網(wǎng),通過計算機和通訊網(wǎng)絡(luò),將分散的配電所的現(xiàn)場設(shè)備連接為一個**的整體,實現(xiàn)電網(wǎng)運行的遠程監(jiān)控和集中管理。
    1  系統(tǒng)結(jié)構(gòu)描述
            本監(jiān)控系統(tǒng)主要實現(xiàn)采埃孚(中國)投資有限公司變電所的0.4kV配電系統(tǒng)進行用電監(jiān)控與電能管理。監(jiān)控范圍為安科瑞自制108臺多功能PZ系列儀表。該系統(tǒng)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(jiān)控主機,實現(xiàn)總線上儀表與監(jiān)控主機的數(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)拓撲圖

            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,實現(xiàn)數(shù)據(jù)現(xiàn)場采集。
            網(wǎng)絡(luò)通訊層主要為:串口服務(wù)器,其主要功能為把RS485信號轉(zhuǎn)換成RS232信號,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、顯示器、UPS電源、打印機等設(shè)備。監(jiān)控系統(tǒng)安裝在計算機上,集中采集顯示現(xiàn)場設(shè)備運行狀況,以人機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)傳輸速率達到10Mbps。RS485接口是采用平衡驅(qū)動器和差分接收器的組合,抗噪聲干擾能力增強,總線上允許連接多達32個設(shè)備,傳輸距離達到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,實現(xiàn)遠程數(shù)據(jù)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(shù)COSφ、電度Epi、遠程設(shè)備運行狀態(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時準(zhǔn)確的顯示給用戶,達到配電監(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)實時運行參數(shù),畫面定時輪巡切換;畫面實時動態(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(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,實現(xiàn)配電系統(tǒng)的安全,可靠運行??梢酝ㄟ^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(quán)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(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
            采埃孚(中國)投資有限公司電能管理系統(tǒng)監(jiān)控區(qū)域為變電所配電箱,本項目針對變電所配電系統(tǒng)進行用電監(jiān)控與電能管理。
            現(xiàn)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(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。并且本儀表帶有2路光電隔離開關(guān)量輸入接點,這些接點可以配合智能斷路器實現(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),功能有電量遙測主要監(jiān)測運行設(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;遙信功能實現(xiàn)顯示現(xiàn)場設(shè)備的運行狀態(tài),主要包括:開關(guān)的分、合閘運行狀態(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)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(jiān)控??刹樵冐撦d的實時和歷史運行狀態(tài),從而分析開關(guān)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(shù)抄表功能,主要對低壓各出線回路的電參數(shù)進線查詢。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(shù)據(jù)導(dǎo)出和報表打印等功能。為值班人員提供了精確可靠的電能報表。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,某段時間內(nèi)的各配電回路的精確用電量,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(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

            隨著社會的發(fā)展及電力的廣泛應(yīng)用,電力監(jiān)控系統(tǒng)已成為全國各地工程項目、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)在采埃孚(中國)投資有限公司的應(yīng)用,可以實現(xiàn)對變電所配電回路用電的實時監(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、計算機等組成電力監(jiān)控系統(tǒng),方便值班人員的遠程管理,利于節(jié)省電能抄表的時間,將信息化帶入配電監(jiān)控。系統(tǒng)實現(xiàn)對采集數(shù)據(jù)的分析、處理,實時顯示變電所內(nèi)各配電回路的運行狀態(tài),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(tǒng)運行安全、可靠、穩(wěn)定,為變電所用戶解決用電問題提供了真實可靠的依據(jù),**了較好的社會效益。[2]
    參考文獻:
    [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
    [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. 機械工業(yè)出版社. 2011.10

    安科瑞電子商務(wù)(上海)有限公司專注于餐飲油煙智能在線監(jiān)測系統(tǒng),電動機智能保護裝置,電瓶車智能充電管理系統(tǒng),工業(yè)能耗監(jiān)測系統(tǒng),弧光保護裝置,數(shù)顯溫濕度控制器等

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    詞條說明

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