徐霜

安科瑞電氣股份有限公司 上海嘉定

    摘 要：隨著電力工業(yè)的快速發(fā)展和國家對工業(yè)企業(yè)節(jié)能減排的力度加大，企業(yè)用電成本已成為衡量現(xiàn)代化高效率工廠的重要指標(biāo)。電能管理軟件的應(yīng)用大大提高了電能量的利用效率和管理水平，本文介紹基于網(wǎng)絡(luò)電力儀表的Acrel-3000電能管理系統(tǒng)在小松鑄造有限公司電能管理中的應(yīng)用，系統(tǒng)實現(xiàn)了分散式采集和集中控制管理的智能化、數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化電能管理。

    1、項目概況

    小松（常州）鑄造有限公司是小松集團在中國投資設(shè)立的生產(chǎn)鑄造產(chǎn)品的工廠之一，位于江蘇省常州市，是小松集團在中國最早投資設(shè)立的三家工廠之一。

    整個項目共包括2個25kV變電所以及9個0.4kV變電所，各變電所分散的分布于廠內(nèi)，整個系統(tǒng)采用分層分布式結(jié)構(gòu)，分為現(xiàn)場測控層、網(wǎng)絡(luò)通訊層以及系統(tǒng)管理層。系統(tǒng)管理層位于1#35kV變電所內(nèi)，實現(xiàn)各配電室電力設(shè)備的集中監(jiān)視和管理。

    2、初步方案設(shè)想

    小松鑄造有限公司每月電力成本支出較高，但是缺乏有效的能源計量系統(tǒng)，無法準確了解本企業(yè)的電能流向，因此需要建立一套有效的電能管理系統(tǒng)，用于企業(yè)內(nèi)部考核管理，并此基礎(chǔ)上逐步整理完善電力運行參數(shù)數(shù)據(jù)庫，對數(shù)據(jù)進行多層次多方面的開發(fā)利用（如決策需要、電能分析、數(shù)據(jù)報送）。同時通過網(wǎng)絡(luò)技術(shù)使之成為作為小松鑄造有限公司信息化系統(tǒng)的重要子系統(tǒng)，以實現(xiàn)智慧廠區(qū)和數(shù)字廠區(qū)。

    1）部分回路在特定時期功率會非常大，需要對該部分回路進行有功功率監(jiān)視，當(dāng)功率達到一定值（該值可以由用戶確定后并設(shè)定好），可以通過聲光報警提醒系統(tǒng)管理人員；

    2）需要對企業(yè)生產(chǎn)用電進行記錄，根據(jù)企業(yè)的實際生產(chǎn)需要，制定相應(yīng)的電能統(tǒng)計報表，并將各生產(chǎn)線用電數(shù)據(jù)與總進線進行對比，每月與供電局提供的數(shù)據(jù)進行對比，以此作為考核各班組產(chǎn)能能耗的依據(jù)；

    3）計算出各設(shè)備使用時間以及設(shè)備空載時間；

    4）設(shè)計復(fù)費率電能管理報表，將不同時間段不同費率的用電量分別進行統(tǒng)計。

    3、設(shè)計方案

    3.1整體方案設(shè)計

    整個企業(yè)共有兩個35kV變電所，9個0.4kV變電所，其中1#變電所共9個回路，2#變電所21個回路，3#變電所共12個回路，4#變電所15個回路，5#變電所共13個回路，6#變電所20個回路，7#變電所12個回路，8#變電所9個回路，9#變電所22個回路，10#變電所（35kV變電所1）9個回路，35kV變電所2共計3個回路需要納入本次電能管理系統(tǒng)。由于企業(yè)成立時間較久，各變電所在設(shè)計之初只有部分變電所安裝了數(shù)字式電能表，其余均未安裝智能電表，不符合企業(yè)智能化需求，因此此需要對該部分回路進行改造，加裝智能電表。

    考慮整個項目的安裝方便以及用戶自身的需求，本項目為各配電回路加裝導(dǎo)軌式電度表DTSD1352，所有智能儀表直接通過485總線接入通訊管理機。由于企業(yè)內(nèi)部已經(jīng)建設(shè)內(nèi)部局域網(wǎng)，本著節(jié)約成本，充分利用現(xiàn)有的資源的原則，本項目各變電所內(nèi)通訊管理機通過網(wǎng)線接入就近局域網(wǎng)接口，經(jīng)廠內(nèi)局域網(wǎng)傳輸至在變電室值班室。在變電所值班室內(nèi)配置通訊管理屏并配置網(wǎng)絡(luò)交換機、UPS不間斷電源網(wǎng)絡(luò)交換機等設(shè)備

    3.2系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

    整個系統(tǒng)采設(shè)計了一套Acrel3000電能管理系統(tǒng)，采用分層分布式結(jié)構(gòu)，即現(xiàn)場設(shè)備層、網(wǎng)絡(luò)管理層、監(jiān)控管理層，如圖1所示：

圖1

    整套電能管理系統(tǒng)監(jiān)控管理層包括電能管理主機、打印機、UPS電源等，整個系統(tǒng)的核心Acrel3000電能管理軟件安裝于電能管理主機，UPS電源作為不間斷電源，當(dāng)設(shè)備供電出現(xiàn)故障時，可以保證電能管理主機正常運行，電能數(shù)據(jù)不丟失。電能管理值班室位于35kV變電所值班室內(nèi)。

    各用電回路電能數(shù)據(jù)的采集主要通過DTSD1352、DTSF1352、PD284E-9S4（8#、9#配電室）、ACR320EFK（4#配電室）等進行電能信息的基礎(chǔ)采集，這些采集設(shè)備可獨立完成數(shù)據(jù)采集、計算、通訊等功能，一個設(shè)備出現(xiàn)問題時，不會影響其他設(shè)備正常運行。所有這些設(shè)備均有485通訊接口，可以通過RS485總線連接到網(wǎng)絡(luò)層。

    針對各低壓變電所比較分散，底層各智能電表具備RS485接口，網(wǎng)絡(luò)通訊介質(zhì)采用屏蔽雙絞線，通訊協(xié)議采用Modbus通訊規(guī)約，通過RS485總線方式將數(shù)據(jù)傳送至通訊管理機，并經(jīng)過企業(yè)內(nèi)部局域網(wǎng)將數(shù)據(jù)上傳至電能管理主機。

    整個配電系統(tǒng)以計算機站控管理系統(tǒng)為核心，采用現(xiàn)代通訊技術(shù)，對整個配電系統(tǒng)的用電狀況進行統(tǒng)一管理，實時監(jiān)測每個環(huán)節(jié)、每種設(shè)備的用電量；實時監(jiān)測、監(jiān)督電能質(zhì)量，及時發(fā)現(xiàn)用電故障，避免用電的浪費。

    3.3系統(tǒng)功能

    數(shù)據(jù)采集與管理

    數(shù)據(jù)采集與處理是電能管理系統(tǒng)電能管理實現(xiàn)的基礎(chǔ)，系統(tǒng)能實時和定時采集電氣設(shè)備的模擬量（電流、電壓、功率、電度、頻率、）。系統(tǒng)管理軟件可以通過網(wǎng)絡(luò)直接讀取各變電所智能電表采集的數(shù)據(jù)，并可以對采集的所有數(shù)據(jù)進行顯示、統(tǒng)計、分析、計算和存儲。 實時計算各線路的功率因數(shù)。

    實時計算各線路的有功、無功功率值。

    實時計算每日、每月各條線路的有功，無功最大、最小及平均值。

    實時顯示、統(tǒng)計各回路各時段的電度值,對電能數(shù)據(jù)進行分時計費統(tǒng)計,根據(jù)用戶要求具有多種分時計費(尖、峰、谷、平值等)方案和費率的種類。實時顯示、統(tǒng)計各回路每日、每月、每年的有功電度總值和無功電度總值

    實時顯示電容的投切狀態(tài)以及手動/自動狀態(tài)。

    數(shù)據(jù)采集周期、方式、參數(shù)等可由用戶在線定義，狀態(tài)量的變化優(yōu)先傳送。

    信息處理

    對信號采集系統(tǒng)所采集實時數(shù)據(jù)進行統(tǒng)計、分析、計算，將數(shù)據(jù)進行定時存儲。對同用電單位不同時期、不同用電單位同一時期用電量進行統(tǒng)計；作為電費的管理平臺，與實際發(fā)生電費進行比較。

    清晰的反映整個企業(yè)各個部門的用電構(gòu)成，幫助企業(yè)建立合理的用電管理考核制度，對不同的班組、不同車間分別設(shè)計用電管理報表。對于各用電設(shè)備使用時間進行統(tǒng)計，計算出各設(shè)備單位時間耗能，為今后能源改造提供數(shù)據(jù)依據(jù)。

    電能報表實現(xiàn)了實現(xiàn)了所有電能數(shù)據(jù)的按時間查詢，分為分鐘、小時、日、月年等多種類型，通過電能管理報表，對各分線電能分別計量統(tǒng)計并與總進線進行匹配，建立完整的電能計量體系，找出用電管理的盲區(qū)、誤區(qū)。電能匯總?cè)鐖D2所示

圖2

    畫面顯示

    19寸彩色液晶顯示作為人機交互界面，實時顯示配電系統(tǒng)各種信息畫面，包括廠區(qū)平面圖、一次配電系統(tǒng)圖、實時參數(shù)顯示、負荷趨勢查詢、設(shè)備運行時間、事件報警等。

    圖3所示為傳染病房低壓一次配電系統(tǒng)圖：

圖3

    用電趨勢

    對任何測量參數(shù)繪制趨勢圖：如電流、電壓、功率等。通過用電曲線圖可以顯示需量的峰值情況，發(fā)現(xiàn)危險地負荷趨勢或系統(tǒng)的剩余容量�？梢詫⒉煌瑫r間段的負荷曲線進行匯總或比較，追蹤每個用電單位每個回路所需消耗的電力成本。用電趨勢如圖4所示：

圖4

    告警與控制

    當(dāng)出現(xiàn)通訊故障、遙測越限或其他報警信號時，系統(tǒng)發(fā)出音響提示，并自動彈出報警畫面，報警需操作員確認后方可復(fù)位，報警系統(tǒng)記錄入監(jiān)控數(shù)據(jù)庫。 當(dāng)發(fā)生開關(guān)變位時，自動推出時間報警窗和故障相關(guān)畫面，畫面中變位開關(guān)閃爍，變色提示并在報警框內(nèi)有漢字提示的報警語句及當(dāng)前的變位狀態(tài)，并指明變位開關(guān)名稱，運行編號和性質(zhì)（正常操作或事故跳閘）。 當(dāng)發(fā)生電流/電壓越限時，畫面閃爍提示，并在報警提示框里顯示當(dāng)前越限值。 監(jiān)控系統(tǒng)自動存儲歷史數(shù)據(jù)和歷史事件，用戶可以按照設(shè)備，數(shù)據(jù)類型，時間段等等項目自定義查詢。 除計算機報警外，系統(tǒng)還設(shè)有專門的聲光報警器，以提醒值班人員。報警界面如下圖所示：

    4 結(jié)束語

    該項目所采用的Acrel300電能管理系統(tǒng)已經(jīng)于2013年正式投入運行，整個系統(tǒng)運行穩(wěn)定、安全，極大的方便了用戶的使用，提供了大量實時、準確的電力數(shù)據(jù)，為管理者進行內(nèi)部計量考核、安全用電做出了只管依據(jù)，進一步保證了企業(yè)供電系統(tǒng)的科學(xué)性及穩(wěn)定性，為今后的節(jié)能管理的實施打下了基礎(chǔ)。

    作者簡介：

    徐霜，女，本科，安科瑞電氣股份有限公司，主要研究方向為電能管理<