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安科瑞電氣股份有限公司 上海嘉定

摘要：介紹江蘇康緣集團總部暨創(chuàng)新中藥研究與GLP安全評價中心二期電能管理系統(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信號。系統(tǒng)采用現(xiàn)場就地組網的方式，組網后通過現(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)配電回路用電的實時監(jiān)控和電能管理。

關鍵詞：辦公樓；變電所；智能電力儀表;Acrel-3000型；電能管理系統(tǒng)

0  概述 
  江蘇康緣集團總部暨創(chuàng)新中藥研究與GLP安全評價中心項目位于南京市建鄴區(qū)康文路以南、云龍路以西、嘉陵江東街以北、泰山路以東?？傆玫孛娣e約24814㎡。
  本項目為江蘇康緣集團總部暨創(chuàng)新中藥研究與GLP安全評價中心二期電能管理系統(tǒng)。根據配電系統(tǒng)管理的要求，需要對大樓內的強電井的低壓箱進行電能管理，以保證用電的安全、可靠和。
  Acrel-3000型智能配電系統(tǒng)充分利用了現(xiàn)代電子技術、計算機技術、網絡技術和現(xiàn)場總線技術的新發(fā)展，對配電系統(tǒng)進行分散數(shù)據采集和集中監(jiān)控管理。對配電系統(tǒng)的二次設備進行組網，通過計算機和通訊網絡，將分散的樓層電表連接為一個有機的整體，實現(xiàn)電網運行的遠程監(jiān)控和集中管理。
1  系統(tǒng)結構描述
  本監(jiān)控系統(tǒng)主要實現(xiàn)大樓樓層配電箱電表進行用電監(jiān)控與電能管理；監(jiān)控范圍為低壓出線柜進行遠程實時監(jiān)控和電能管理。該系統(tǒng)總計3棟獨立的大樓，共有DDSD1352-C   57 只；PZ72L-E4/KC  185只；ADF300-I-9D(3S)   18只；ADF300-I-12D(4S)  11只；ADF300-II-18D(6S)  12只，分24條總線，直接拉至值班室的串口服務器，實現(xiàn)總線上儀表與監(jiān)控主機的數(shù)據連通。
  本監(jiān)控系統(tǒng)采用分層分布式結構，即站控層，通訊層與間隔層；
如圖（1）所示：

圖（1）網絡拓撲圖

  間隔設備層主要為：多功能網絡電力儀表。這些裝置分別對應相應的一次設備安裝在電氣柜內，這些裝置均采用RS485通訊接口，通過現(xiàn)場MODBUS總線組網通訊，實現(xiàn)數(shù)據現(xiàn)場采集。
  網絡通訊層主要為：串口服務器，其主要功能為把分散在現(xiàn)場采集裝置集中采集，同時遠傳至站控層，完成現(xiàn)場層和站控層之間的數(shù)據交互。
  站控管理層：設有高性能工業(yè)計算機、顯示器、UPS電源、打印機等設備。監(jiān)控系統(tǒng)安裝在計算機上，集中采集顯示現(xiàn)場設備運行狀況，以人機交互的形式顯示給用戶。
  以上網絡儀表均采用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)據但是在同一時刻只能發(fā)送或接收數(shù)據，數(shù)據傳輸速率為10Mbps。RS485接口是采用平衡驅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30個設備，大傳輸距離為0.5km。

2  電能管理系統(tǒng)主要功能
  2.1  數(shù)據采集與處理
  數(shù)據采集是配電監(jiān)控的基礎，數(shù)據采集主要由底層多功能網絡儀表采集完成，實現(xiàn)遠程數(shù)據的本地實時顯示。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、遠程設備運行狀態(tài)等數(shù)據。
  數(shù)據處理主要是把按要求采集到的電參量實時準確的顯示給用戶，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)據存入數(shù)據庫供用戶查詢。
  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)設備狀態(tài)及相應實時運行參數(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)據庫，定期生成報表，以供用戶查詢打印。
  2.5  用戶權限管理
  針對不同級別的用戶，設置不同的權限組，防止因人為誤操作給生產，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用戶的需要設計報表樣式，把系統(tǒng)中處理的數(shù)據經過篩選、組合和統(tǒng)計生成用戶需要的報表數(shù)據。本程序還可以根據用戶的需要對報表文件采用定時保存、打印。同時本程序還向用戶提供了對生成的報表文件管理功能。
  報表具有自由設置查詢時間實現(xiàn)日、月、年的電能統(tǒng)計，數(shù)據導出和報表打印等功能。

3  案例分析
  江蘇康緣集團總部暨創(chuàng)新中藥研究與GLP安全評價中心二期電能管理系統(tǒng)包含樓層配電箱電表，對電表的各種電參量進行遠程實時監(jiān)控和電能管理。
  電表采用PZ72L，ADF300多功能儀表，其是針對電力系統(tǒng)、工礦企業(yè)、公共設施、智能大廈、辦公大樓的電力監(jiān)控需求而設計的網絡電力儀表，它能測量常規(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。該系列網絡電力儀表主要應用于變電站自動化、配電網自動化、小區(qū)電力監(jiān)控、工業(yè)自動化、能源管理系統(tǒng)及智能建筑等領域。
  低壓配電一次圖見圖（2），功能有電量遙測主要監(jiān)測運行設備的電參量，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)場設備的運行狀態(tài)，主要包括：開關的分、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）低壓配電一次圖

  遙信和遙測報警功能，主要完成對低壓各出線回路的開關運行狀態(tài)和負載進線監(jiān)控，對開關變位和負載越限彈出報警界面，指示具體的報警位置并聲音報警，提醒值班人員及時處理。 電流越限值在相應權限下可自由設置。具備歷史查詢功能。見圖（3）。

圖（3） 電流曲線

  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)據導出和報表打印等功能。該報表查詢供變電所2臺變壓器出線各低壓回路的電參數(shù)，主要包括：三相電壓、電流、功率因數(shù)、有功功率和有功電度。該報表各回路名稱和數(shù)據庫關聯(lián)，方便用戶修改回路名稱。
  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)據導出和報表打印等功能。為值班人員提供了準確可靠的電能報表。該報表各回路名稱和數(shù)據庫關聯(lián)，方便用戶修改回路名稱。如下圖所示，顯示健身中心某段時間內的各配電回路的準確用電量，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（4）。

圖（4） 電能報表

  系統(tǒng)通訊結構示意圖，主要顯示系統(tǒng)的組網結構，系統(tǒng)采用分層分布式結構，同時監(jiān)測間隔層設備的通信狀態(tài)。見圖（5）。

圖（5）系統(tǒng)通訊結構示意圖

4  結束語
  隨著社會的發(fā)展及電力的廣泛應用，電能管理系統(tǒng)已成為全國各地重點工程項目、標志性建筑/大型公共設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)在江蘇康緣集團總部暨創(chuàng)新中藥研究與GLP安全評價中心的應用，可以實現(xiàn)對樓層配電箱用電的實時監(jiān)控與電能管理，不僅能顯示回路用電狀況，還具有網絡通訊功能，可以與串口服務器、計算機等組成電能管理系統(tǒng)。系統(tǒng)實現(xiàn)對采集數(shù)據的分析、處理，實時顯示變電所內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，取得了較好的社會效益。［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. 智能電網用戶端電力監(jiān)控與電能管理系統(tǒng)產品選型及解決方案[M]. 北京. 機械工業(yè)出版社. 2011.10