電能管理系統(tǒng)改造方案介紹
楊小琴（華東建筑設(shè)計(jì)研究院有限公司， 上海市 200002）
李 華（哈爾濱市城鄉(xiāng)規(guī)劃設(shè)計(jì)研究院，哈爾濱市 150010）
曹雪華（上海安科瑞電氣股份有限公司， 上海市 201801）
Introduction of Electric Management System Reconstruction Scheme
Yang Xiaoqin（East China Architectural Design&Research Institute Co., Ltd.,Shanghai 200002,China）
Li Hua（Harbin Urban Planning and Desige Research Institute, Harbin 150010,China）
Cao Xuehua（Shanghai Acrel Ltd.,Shanghai 201801,China）
Abstract Acrel-3000 electric energy managent system for a factory distribution system has been Reconstructed to achieve various power distribution circuits for remote monitoring and centralized management,it can automatically calculate the energy consumption per unit output in order to provide a scientific basis for energy-saving management.The structure,functions and sofeware implementation of the electric energy management system are introducted.The characteristics and communication cable wiring of the ADL rail-installation election energy meter are especially introducted.
Key words Electric energy management system Electric energy meter Rail-installation RS485 communication
摘 要 采用Acrel-3000電能管理系統(tǒng)對(duì)某廠配電系統(tǒng)進(jìn)行了改造，實(shí)現(xiàn)了各配電回路的遠(yuǎn)程監(jiān)控和集中管理，能自動(dòng)計(jì)算出單位產(chǎn)量能耗用電，為科學(xué)的節(jié)能管理提供了依據(jù)。介紹該電能管理系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)、功能及軟件實(shí)現(xiàn)。特別介紹了ADL導(dǎo)軌式安裝電能表的特點(diǎn)及其通訊電纜的接線方式。
關(guān)鍵詞 電能管理系統(tǒng) 電能表 導(dǎo)軌式安裝 RS485通訊
1 前言
為響應(yīng)*制定的一系列促進(jìn)節(jié)能減排的政策措施，全國(guó)各行各業(yè)都積極采取措施節(jié)能節(jié)電，取得了積極進(jìn)展。然而電力節(jié)能方案的實(shí)施、用電節(jié)能設(shè)備的廣泛采用是否真的起到了節(jié)能的作用，必須用合理的考核管理機(jī)制進(jìn)行科學(xué)的判斷。
某公司廠房共有一期配電房1個(gè)、二期配電房2個(gè)，提供全廠的生產(chǎn)、照明、空調(diào)用電及其它用電等。原有配電系統(tǒng)只在全廠總進(jìn)線回路上裝有電力部門的電度表，管理者只能從每個(gè)月電力部門提供的用電總數(shù)值得知本月電量能耗，至于電能都用在了什么地方，有沒有電能浪費(fèi)，節(jié)能措施有沒有收到應(yīng)有的效果，企業(yè)管理者不是很清楚。亟待一個(gè)合理的電能考核機(jī)制來(lái)實(shí)現(xiàn)電能的科學(xué)管理。
針對(duì)以上問題，并根據(jù)客戶要求，對(duì)原有配電系統(tǒng)進(jìn)行了改造，改造后的Acrel-3000電能管理系統(tǒng)，不僅能實(shí)現(xiàn)對(duì)各配電回路的遠(yuǎn)程監(jiān)控和集中管理，而且還實(shí)現(xiàn)了根據(jù)各監(jiān)控設(shè)備進(jìn)行分類電能統(tǒng)計(jì)、復(fù)費(fèi)率電能統(tǒng)計(jì)、8小時(shí)班組能耗統(tǒng)計(jì)、日能耗統(tǒng)計(jì)和月耗電能統(tǒng)計(jì)，自動(dòng)計(jì)算出單位產(chǎn)量能耗用電，為科學(xué)地節(jié)能管理提供了依據(jù)。
2 項(xiàng)目分析
該電能管理系統(tǒng)是在原有變配電柜基礎(chǔ)上增加帶通訊接口的電能表，將電量參數(shù)遠(yuǎn)傳至監(jiān)控中心，從而實(shí)現(xiàn)集中遠(yuǎn)程監(jiān)控和管理的一個(gè)低壓配電改造項(xiàng)目。
要實(shí)現(xiàn)對(duì)每一臺(tái)機(jī)器用電量的統(tǒng)計(jì)，及對(duì)每一出線回路電能數(shù)據(jù)的采集，必須在每一出線回路安裝一塊電能計(jì)量表，但目前市場(chǎng)上的電能計(jì)量表普遍采用傳統(tǒng)的壁掛式安裝方式，體積大，安裝不方便。該公司原有配電系統(tǒng)的配電柜均為抽屜柜，在原有抽屜柜面板上已經(jīng)安裝了電流表和信號(hào)指示燈，安裝空間非常狹小，不可能在抽屜面板上增加任何傳統(tǒng)的電能表。抽屜內(nèi)部安裝的元器件已非常緊密，再安裝傳統(tǒng)電能表或數(shù)字式電力網(wǎng)絡(luò)儀表都是不可能的。
如果從每個(gè)回路互感器引出測(cè)量線路，重新制作新電表箱放置在配電柜旁邊，將電能表集中安裝在電表箱里呢？這種方法會(huì)使電表箱到配電柜的線纜特別多，鑒于該公司廠房配電回路數(shù)較多，安裝接線比較麻煩，且以后的檢修維護(hù)也會(huì)比較困難，增加如此多的電纜線和新增加的電表箱也會(huì)增加了用戶的經(jīng)濟(jì)成本，因此這種方法是不可取的。
綜合考慮儀表安裝、調(diào)試及后期維護(hù)等多種因素，zui終選用ADL系列導(dǎo)軌式安裝電能表。該系列儀表可以很方便地安裝在配電柜背面的導(dǎo)軌上，不需要對(duì)配電柜重新開孔，也不用將大量的電纜引出到新的電表箱中，安裝方便又節(jié)約了大量電纜和電表箱的成本，而且這種一對(duì)一式的測(cè)量，對(duì)于將來(lái)系統(tǒng)的檢修維護(hù)也是非常清晰方便的。
ADL系列導(dǎo)軌式電能表均帶有標(biāo)準(zhǔn)的RS485通訊接口，采用Modbus RTU標(biāo)準(zhǔn)通訊協(xié)議，通過儀表的通訊接口將儀表組網(wǎng)，zui終實(shí)現(xiàn)在監(jiān)控中心進(jìn)行集中監(jiān)控和管理。
3 ADL導(dǎo)軌式安裝電能表
ADL系列導(dǎo)軌式安裝電能表包括單相復(fù)費(fèi)率電能表和三相復(fù)費(fèi)率電能表。該系列電能表體積小巧，外形美觀，結(jié)構(gòu)模數(shù)化，可安裝于35mm標(biāo)準(zhǔn)導(dǎo)軌上。圖1為ADL系列儀表外形及安裝方式。
儀表之間采用屏蔽雙絞線進(jìn)行總線型連接，通過通訊擴(kuò)展卡進(jìn)入監(jiān)控主機(jī)。圖3所示為ADL儀表通訊電纜接線示意圖。通過對(duì)配電系統(tǒng)的二次設(shè)備進(jìn)行組網(wǎng)，經(jīng)由通訊網(wǎng)絡(luò)到達(dá)監(jiān)控主機(jī)，將分散的配電所的現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備連接為一個(gè)整體。
監(jiān)控中心配置監(jiān)控計(jì)算機(jī)、打印機(jī)、UPS電源及必要的輔助設(shè)備，Acrel - 3000電能管理軟件完成對(duì)各臺(tái)電能表的遠(yuǎn)程采集和數(shù)據(jù)的集中處理。
5 軟件實(shí)現(xiàn)及系統(tǒng)功能
5. 1 軟件實(shí)現(xiàn)
上位機(jī)軟件采用Acrel - 3000組態(tài)軟件，通過軟件進(jìn)行設(shè)備配置、數(shù)據(jù)庫(kù)變量配置、界面設(shè)計(jì)等，完成了在上位機(jī)軟件監(jiān)控及電能管理的功能。
5. 2 系統(tǒng)功能
整個(gè)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了對(duì)一期配電房和二期配電房所有回路電能的采集和統(tǒng)計(jì)，遠(yuǎn)程自動(dòng)抄表、電能統(tǒng)計(jì)等功能，包括：
a. 遠(yuǎn)程電量參數(shù)測(cè)量，包括實(shí)時(shí)電能、分?jǐn)傠娔堋⒖傠娔芤约鞍锤鞅O(jiān)控設(shè)備統(tǒng)計(jì)電能。
b. 運(yùn)行狀態(tài)監(jiān)測(cè)，通訊異常報(bào)警提示。
c. 用戶管理，不同用戶權(quán)限具備不同操作功能，各級(jí)權(quán)限具有口令修改操作功能和權(quán)限防誤功能。
d. 電能報(bào)表，實(shí)現(xiàn)了所有電能報(bào)表的按時(shí)間查詢，分為分鐘、小時(shí)、班組、日、月五種類型，包括總、尖、峰、平、谷復(fù)費(fèi)率電能及用電量。
e. 電能柱形圖，任意回路電能實(shí)時(shí)電能柱形圖顯示，包括總、尖、峰、平、谷電能。
f. 匯總表，所有監(jiān)控設(shè)備電能匯總，按時(shí)間段查詢，自動(dòng)計(jì)算任意時(shí)段用電量。
g. 單位能耗，自動(dòng)計(jì)算單位產(chǎn)量能耗，并可打印及導(dǎo)出。單位產(chǎn)量能耗計(jì)算界面如圖4所示。
h. 打印及導(dǎo)出，所有報(bào)表及界面均可打印，或以EXCEL、WORD格式導(dǎo)出。
6 結(jié)束語(yǔ)
該系統(tǒng)已調(diào)試完畢并驗(yàn)收，目前已成功投入運(yùn)行，系統(tǒng)軟件畫面刷新時(shí)間小于1s，遙信處理準(zhǔn)確率大于99.9％，整個(gè)系統(tǒng)運(yùn)行安全、穩(wěn)定，極大地方便了用戶的使用。
ADL導(dǎo)軌式電能表的應(yīng)用對(duì)于準(zhǔn)確計(jì)量電能、節(jié)省安裝空間、節(jié)約工程成本，均具有現(xiàn)實(shí)意義，對(duì)比傳統(tǒng)的壁掛式電度表，其體積小巧、外形簡(jiǎn)潔、接線方式靈活、安裝方便，為電能管理系統(tǒng)的改造簡(jiǎn)單化、集中化提供了方便。
該系統(tǒng)*按照客戶要求對(duì)各個(gè)監(jiān)控設(shè)備進(jìn)行分別計(jì)算，計(jì)算共同設(shè)備的電能分?jǐn)倲?shù)及單位產(chǎn)量能耗數(shù)，并做了分鐘、小時(shí)、日、月4種類型報(bào)表。方便的電能數(shù)據(jù)庫(kù)報(bào)表極大地減少了用戶進(jìn)行電能抄表人力的投入，為管理者進(jìn)行內(nèi)部計(jì)量考核提供了直觀的依據(jù)，為進(jìn)一步的節(jié)能管理及節(jié)能措施的實(shí)施打下了基礎(chǔ)。
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. 北京. 中國(guó)電力出版社， 2007：
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ADL系列導(dǎo)軌式安裝電能表支持一次接入和二次接入兩種接線方式，不僅可用于低壓配電柜，還可以用在終端配電箱，電流表zui大規(guī)格為20（80）A。
ADL系列導(dǎo)軌式安裝電能表不僅在外形和接線上具有靈活方便的特點(diǎn)，而且在功能和性能上也具有下述優(yōu)點(diǎn)：
a. 計(jì)量正反向有功電量，功率潮流方向自動(dòng)識(shí)別并指示，具有4費(fèi)率及總電能計(jì)量功能。
b. 分時(shí)復(fù)費(fèi)率功能，日時(shí)段可設(shè)4費(fèi)率、8時(shí)段，時(shí)段內(nèi)的zui小時(shí)間單位為1min。
c. 按月凍結(jié)轉(zhuǎn)存功能，可統(tǒng)計(jì)上上月、上月及本月的總用電量和分時(shí)電量，用于月用電費(fèi)的結(jié)算及監(jiān)測(cè)用電情況。
d. 實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)功能，測(cè)量顯示電壓、電流、頻率、功率、功率因數(shù)。
e. 輸出接口。帶光電隔離的電量脈沖數(shù)據(jù)輸出接口，可用于校表和實(shí)現(xiàn)DCS（集散控制系統(tǒng)）遠(yuǎn)傳，RS485通訊接口可以實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程抄表和負(fù)荷監(jiān)測(cè)。
4 系統(tǒng)構(gòu)成
該電能管理改造系統(tǒng)采用分層分布式計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，即間隔層、通訊層和站控層，如圖2所示。
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