安科瑞 繆凱倫 陳聰 陳正

摘要：介紹洋河酒廠藍(lán)領(lǐng)公寓，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)及樓層用戶各種電參量。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、樓層用戶用電的實(shí)時(shí)監(jiān)控和管理。

關(guān)鍵詞：洋河酒廠;藍(lán)領(lǐng)公寓;0.4KV變電所；智能電力儀表;Acrel-2000/3000型;電能管理系統(tǒng)

0 概述

本工程為江蘇洋河酒廠股份有限公司陽光水岸工程1#宿舍樓，泗陽"陽光水岸"工程1#宿舍樓位于江蘇省泗陽經(jīng)濟(jì)開發(fā)區(qū)內(nèi)，北側(cè)為文城路，東側(cè)為長(zhǎng)江路，南側(cè)為天津路，西側(cè)為規(guī)劃道路，為經(jīng)濟(jì)開發(fā)區(qū)的核心區(qū)域。本項(xiàng)目總建筑面積約為 21386平方米，地上19層，地下2層，建筑總高度為67.40米。

我司承接本項(xiàng)目的電能管理系統(tǒng)，實(shí)時(shí)采集變電所多功能儀表及樓層用戶終端電能計(jì)量表的數(shù)據(jù)，用于分析、管理用戶的用電情況，以便于用戶對(duì)樓層用電情況的實(shí)時(shí)了解。

1、需求分析

本電能管理系統(tǒng)的實(shí)施，在以下各方面達(dá)到預(yù)定的目標(biāo)：

1）在現(xiàn)有的基礎(chǔ)條件上，加裝電能管理系統(tǒng)；

2）掌握變電所、各終端用戶電力設(shè)備運(yùn)行情況；

3）系統(tǒng)內(nèi)部能夠?qū)崿F(xiàn)統(tǒng)一的監(jiān)控平臺(tái)，能夠得到系統(tǒng)內(nèi)部全部參數(shù)的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)；對(duì)整個(gè)供配電系統(tǒng)的智能化管理，能夠?qū)┡潆娤到y(tǒng)中所有電氣設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行安全、可靠、準(zhǔn)確地實(shí)時(shí)監(jiān)視，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)故障、異常實(shí)時(shí)報(bào)警并具有故障追憶功能。

4）對(duì)電能管理系統(tǒng)中各種狀態(tài)監(jiān)測(cè)、歷史數(shù)據(jù)生成報(bào)表，系統(tǒng)可以設(shè)計(jì)和管理多種報(bào)表樣式，實(shí)現(xiàn)日、月、年報(bào)表管理；

5）能夠加強(qiáng)用電負(fù)荷控制和電能成本統(tǒng)計(jì)分析、匯總。

6）提供分時(shí)計(jì)費(fèi)的功能，提高電能統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)的精度與實(shí)時(shí)性；

7）使設(shè)備優(yōu)化運(yùn)行，降低維護(hù)成本；

8）有效控制電能消耗成本；

9）提高電氣系統(tǒng)運(yùn)行管理效率；

10）數(shù)據(jù)記錄和故障數(shù)據(jù)記錄；

11）提高電力管理系統(tǒng)運(yùn)行管理效率，大幅提升管理水平；

12）實(shí)現(xiàn)故障信息報(bào)警報(bào)警查詢，可以設(shè)置預(yù)報(bào)警信號(hào)和故障報(bào)警信號(hào)，通過聲光、界面等方式提示用戶，待用戶確認(rèn)后復(fù)位，并可以提供報(bào)警信息打印功能。

13）強(qiáng)大的用戶管理功能，系統(tǒng)記錄各管理員運(yùn)行記錄、操作記錄等，并設(shè)置多級(jí)用戶，分別賦予不同權(quán)限以及相應(yīng)密碼，確保操作安全。實(shí)現(xiàn)各變電站無人或少人值班；

14）實(shí)現(xiàn)電能質(zhì)量分析功能，對(duì)各回路電壓、電流各次諧波（2-31次）以及總諧波進(jìn)行分析。

2、系統(tǒng)方案

監(jiān)控系統(tǒng)主要實(shí)現(xiàn)對(duì)江蘇洋河酒廠藍(lán)領(lǐng)公寓變電所0.4kV配電及終端用戶進(jìn)行用電監(jiān)控與電能管理。監(jiān)控范圍為變電所T1、T2變壓器的低壓進(jìn)線柜、聯(lián)絡(luò)柜、饋線柜及變壓器柜進(jìn)行遠(yuǎn)程實(shí)時(shí)監(jiān)控和電能管理，終端用戶的遠(yuǎn)程實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)采集、處理、分析、顯示。系統(tǒng)于變電所內(nèi)接入72只多功能電力儀表，分5條總線，于樓層強(qiáng)電井內(nèi)接入396只終端計(jì)量?jī)x表，分為18條總線，總線直接接入值班室內(nèi)采集設(shè)備，從而在監(jiān)控主機(jī)上實(shí)現(xiàn)總線上儀表與監(jiān)控主機(jī)的數(shù)據(jù)連通。如下圖所示：站控管理層、網(wǎng)絡(luò)通訊層和現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備層。

拓?fù)鋱D（一）

拓?fù)鋱D（二）

1）站控管理層

站控管理層針對(duì)電力監(jiān)控系統(tǒng)的管理人員，是人機(jī)交互的直接窗口。在主要指置于值班室的工控機(jī)、顯示器、UPS等。

2）網(wǎng)絡(luò)通訊層

通訊層主要是由兩臺(tái)NPORT5610-16串口服務(wù)器、協(xié)議隔離轉(zhuǎn)換器、以太網(wǎng)設(shè)備及總線網(wǎng)絡(luò)組成。NPORT5610-16串口服務(wù)器主要功能是監(jiān)測(cè)現(xiàn)場(chǎng)智能儀表；以太網(wǎng)設(shè)備及總線網(wǎng)絡(luò)的主要功能是實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)交互，使配電系統(tǒng)管理集中化、信息化、智能化，提高了配電系統(tǒng)的安全性、可靠性和穩(wěn)定性，達(dá)到了無人值守的目的。

3）現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備層

現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備層是數(shù)據(jù)采集終端，主要由智能儀表組成，智能儀表通過屏蔽雙絞線RS485接口，采用MODBUS通訊協(xié)議總線型連接接入通訊服務(wù)器，經(jīng)通訊服務(wù)器到達(dá)該配電間監(jiān)控主機(jī)進(jìn)行組網(wǎng)，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程控制。

智能儀表現(xiàn)場(chǎng)連接示意

現(xiàn)場(chǎng)儀表以手拉手方式通過屏蔽雙絞線(RVVSP2*1.0)進(jìn)行通訊連接，每根總線連接智能儀表數(shù)量在20只左右，然后將數(shù)據(jù)上傳至串口服務(wù)器NPORT5630-16，進(jìn)而將數(shù)據(jù)上傳至當(dāng)?shù)乇O(jiān)控終端。具體連接示意圖如下所示：

低壓進(jìn)線和饋線回路采用多功能儀表，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。

用戶側(cè)采用終端計(jì)量?jī)x表DDSD1352-FC,能夠測(cè)量單相電壓、電流、有功功率、無功功率、頻率、功率因數(shù)等。

3、系統(tǒng)功能

功能特點(diǎn)

系統(tǒng)開機(jī)后會(huì)通過點(diǎn)擊相應(yīng)的快捷方式圖標(biāo)，即可進(jìn)入操作系統(tǒng)和電能管理系統(tǒng)。本系統(tǒng)采用全中文界面，操作簡(jiǎn)單方便；運(yùn)行穩(wěn)定可靠。點(diǎn)擊相應(yīng)快捷按鈕即可進(jìn)入相應(yīng)的系統(tǒng)功能模塊；系統(tǒng)具有一次系統(tǒng)圖顯示，模擬圖顯示和網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)圖顯示；系統(tǒng)提供了友好的人機(jī)交互界面，一切操作均可在界面上進(jìn)行，而且具有遠(yuǎn)程顯示功能。

登錄界面

點(diǎn)擊桌面上的“洋河酒廠電能管理系統(tǒng)"軟件開始運(yùn)行。初始界面為“登錄界面"，選擇用戶名，輸入對(duì)應(yīng)的密碼，點(diǎn)擊登錄按鈕，才可進(jìn)入監(jiān)控系統(tǒng)界面，查看監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)，否則無法查看。用戶名分為“管理員"和“操作員"，兩者權(quán)限不同，操作員只能操作部分功能，管理員擁有權(quán)限。

進(jìn)入監(jiān)控系統(tǒng)界面后，會(huì)發(fā)現(xiàn)整個(gè)界面分為三塊，標(biāo)題界面、配電系統(tǒng)界面和菜單切換界面。

在標(biāo)題界面中，將顯示當(dāng)前登錄用戶及系統(tǒng)當(dāng)前時(shí)間。

菜單切換界面

在軟件窗口底部是菜單切換界面，該界面排布的按鈕為系統(tǒng)各個(gè)功能切換按鈕。

通過點(diǎn)擊不同的功能按鈕，就可進(jìn)入相應(yīng)的功能界面。

配電監(jiān)測(cè)界面

配電監(jiān)測(cè)功能

點(diǎn)擊“配電監(jiān)測(cè)"按鈕，會(huì)出現(xiàn)7個(gè)菜單欄。選擇“變電所一次圖"會(huì)出現(xiàn)上圖。樓層一次圖和上圖類似。

可查看各配電回路的分布和連接情況以及主要的電參量。主要數(shù)據(jù)包括：三相電流，電能。在母線（既圖中橫線）上方數(shù)字（如：1#-1）代表開關(guān)柜

當(dāng)選擇以“管理員"身份登錄系統(tǒng)后，可在系統(tǒng)一次圖中點(diǎn)擊回路名稱，直接對(duì)回路名稱進(jìn)行修改，修改后系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)保存。系統(tǒng)圖中，各回路的通斷將通過紅綠色切換來表示，紅色表示回路接通，綠色表示回路斷開。

點(diǎn)擊每條回路的“詳細(xì)參數(shù)"會(huì)出現(xiàn)上圖。參數(shù)包括:三相電壓，三相電流，線電壓，有功，無功，視在，功率因數(shù)，電流曲線和電壓棒圖。樓層一次圖由于儀表為單相DDSD1352，采集量已全部顯示，無需詳細(xì)參數(shù)顯示。

通訊狀態(tài)

通訊狀態(tài)功能

點(diǎn)擊菜單欄的“通訊狀態(tài)圖" 。

進(jìn)入通訊狀態(tài)后，能夠看到整個(gè)系統(tǒng)的分布式網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，該系統(tǒng)具有網(wǎng)絡(luò)診斷功能。能實(shí)時(shí)監(jiān)控系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)通訊狀態(tài)，出現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)故障時(shí)，系統(tǒng)自動(dòng)顯示故障線路及具體單元。

電參量報(bào)表

電參量報(bào)表功能

點(diǎn)擊菜單欄上的“電參量統(tǒng)計(jì)"。選擇相應(yīng)的選項(xiàng)，即彈出以上窗口，可查詢各回路電參量。

設(shè)置需要查詢的時(shí)間，點(diǎn)擊查詢按鈕即可查詢歷史某時(shí)刻的各個(gè)回路的電參量報(bào)表。主要數(shù)據(jù)包括：三相電壓、三相電流、有功功率、無功功率、功率補(bǔ)償因數(shù)、電能。

該報(bào)表包含所有的回路。幫助用戶了解每個(gè)時(shí)刻系統(tǒng)運(yùn)行中是否出現(xiàn)電壓不穩(wěn)定，電流越限，功率、功率因數(shù)是否符合要求。以此為依據(jù)，對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行更好的管理和優(yōu)化。

該報(bào)表可以以電子表格的方式導(dǎo)出，同時(shí)具備打印功能。

電能報(bào)表

電能報(bào)表功能

點(diǎn)擊菜單欄上“電能統(tǒng)計(jì)"。

用電量的管理以報(bào)表形式呈現(xiàn)，該報(bào)表可以呈現(xiàn)系統(tǒng)運(yùn)行期間的任意時(shí)間段內(nèi)的各回路用電，每個(gè)進(jìn)線回路及它所帶的出線回路制作在一張表內(nèi)，可方便查詢。

通過調(diào)節(jié)開始時(shí)間和結(jié)束時(shí)間，點(diǎn)擊“查詢"按鈕，即可顯示此時(shí)間段內(nèi)的用電量。

該報(bào)表可以以電子表格的方式導(dǎo)出，同時(shí)具備打印功能。

電流曲線

電流曲線功能

點(diǎn)擊配電系統(tǒng)圖對(duì)應(yīng)回路上的“趨勢(shì)曲線" 。

選擇一個(gè)回路后，回路名稱會(huì)在窗口上方顯示。曲線圖表的X軸表示時(shí)間跨度，Y軸表示量程。點(diǎn)擊“刷新曲線" ，可顯示選定回路的一天和七天的歷史曲線顯示；點(diǎn)擊“搜索曲線" ，通過調(diào)節(jié)“開始時(shí)間"可顯示過去一天和七天時(shí)間段內(nèi)的選定回路的電流趨勢(shì)曲線。通過修改“鼠標(biāo)縮放" ，可任意放大選定區(qū)域內(nèi)的曲線。

電流曲線可以幫助用戶進(jìn)行電能質(zhì)量分析和故障分析。

報(bào)警及事件

實(shí)時(shí)報(bào)警

遙測(cè)實(shí)時(shí)報(bào)警功能

實(shí)時(shí)報(bào)警窗口監(jiān)測(cè)系統(tǒng)所采集的遙測(cè)量。報(bào)警窗口會(huì)在系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)自動(dòng)打開，并一直隱藏在后臺(tái)。

當(dāng)有電流或者電壓越限，并且觸及報(bào)警界*，“相應(yīng)實(shí)時(shí)報(bào)警"窗口就會(huì)自動(dòng)彈出，并以紅色字體顯示具體的報(bào)警信息：回路名、越限的電參量、報(bào)警值等。

歷史報(bào)警

報(bào)警歷史查詢功能

點(diǎn)擊“報(bào)警查詢，選擇“遙測(cè)歷史報(bào)警"。進(jìn)入上圖界面

在歷史報(bào)警界面中點(diǎn)擊查詢按鈕，通過調(diào)節(jié)開始時(shí)間和結(jié)束時(shí)間，即可查詢到過去任意時(shí)間段內(nèi)的系統(tǒng)報(bào)警信息，包括遙測(cè)報(bào)警和遙信報(bào)警，還包括具體的報(bào)警時(shí)間，報(bào)警類型，報(bào)警內(nèi)容等。

系統(tǒng)事件

系統(tǒng)事件查詢功能

點(diǎn)擊“報(bào)警查詢"按鈕，選擇“事件記錄"

可以查看當(dāng)前狀態(tài)下系統(tǒng)的各部分運(yùn)作情況，選擇“事件查詢"，可以查詢?nèi)我鈺r(shí)刻的運(yùn)作情況。

用戶管理

點(diǎn)擊菜單欄的“用戶管理"、“用戶登錄"、“用戶注銷"。

系統(tǒng)為用戶提供了3項(xiàng)與用戶身份和管理有關(guān)的功能?！坝脩舻卿?可以實(shí)現(xiàn)登錄用戶身份的切換；已登錄用戶可以通過“用戶注銷"刪除登錄用戶的身份；“管理員"可以通過“用戶配置" ，修改所有用戶的登錄密碼；"管理員“可以使用“添加刪除"增添用戶身份，也可以刪除已有的用戶身份。

4  結(jié)束語

在當(dāng)今配電設(shè)施的應(yīng)用中，宿舍樓的配電安全性至關(guān)重要，本文介紹的Acrel-3000電能管理系統(tǒng)在江蘇洋河酒廠的應(yīng)用，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)變電所供配電回路用電的實(shí)時(shí)監(jiān)控，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)等組成電力監(jiān)控系統(tǒng)。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、語音提示、短信報(bào)警燈，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，為工廠解決用電問題提供了真實(shí)可靠的依據(jù)，取得了較好的企業(yè)效益。