摘要

    隨著電力工業的快速發展和國家對發電企業節能減排的力度加大，電能量的產出和投入比已成為衡量現代化率電廠的重要指標。電能管理軟件的應用大大提高了電能量的利用效率和管理水平。本文主要介紹上海市地礦工程勘察院了采用安科瑞智能電力儀表對配電現場的各種電參量的采集，通過總線型組網方式，把數據上傳至后臺，進行智能化組網。系統實現了分散式采集和集中控制管理的智能化、數字化、網絡化電能管理。 

1 項目簡介

    為了加強地礦工程勘察院用電的科學管理和用電設備的技術改造及提高電能的利用率，地礦工程勘察院需設計一套電能管理系統，此項目的監控范圍為：樓層間5個多功能電力儀表。

    安科瑞電氣股份有限公司于2013年7月承接了上海市地礦工程勘察院系統集成工作，并根據上海市地礦工程勘察院現場實際情況，為其選用了我司ACREL-3000電能管理系統。 

    配電回路采用P80-E4/C智能可編程電力儀表，該儀表主要測量所有常規電力參數，如：三相電壓、電流、有功功率、無功功率、功率因數、頻率、有功電度、無功電度。

2 系統設計方案

系統的設計滿足以下所列制造和試驗標準：

    ISO/IEC11801        《綜合布線標準》

    GB/50198            《監控系統工程技術規范》

    GB50052-2009        《供配電系統設計規范》

    GB50054-2011        《低壓配電設計規范》

    IEC 61587           《電子設備機械結構系列》

    DL/T448-2000        《電能計量裝置技術管理規程》

    DL/T 698.1-2009     《部分：總則》

    DL/T 698.2-2010     《第2部分：主站技術規范》

    DL/T 698.31-2010    《第3.1部分：電能信息采集終端技術規范-通用要求》

    DL/T 698.35-2010    《第3-5部分：電能信息采集終端技術規范-低壓集中抄表終端特殊要求》

    DL/T 698.41-2010    《第4-1部分：通信協議-主站與電能信息采集終端通信》

    DL/T 698.42-2010    《第4-2部分：通訊協議-集中器下行通信協議》

    DL/T/814-2002       《配電自動化系統功能規范》

    GB/T/3047.1         《面板、架和柜的基本尺寸系列》

    DL/T5137-2001       《電測量及電能計量裝置設計技術規程》

    GB2887              《計算站場地技術條件》

2.2系統目標設計

    電能管理系統是應用物聯網技術和智能電網理念結合現代電力需求側電能管理思想為企業構建的電能管理ERP系統。其目標是讓通過電能管理系統科學管理電能，實現“安全、可靠、經濟、、潔凈”的用的目標和電能管理“四化”。

    1、實現電能管理可視化。將電、電能這一無形、無色、無味的成本通過傳感技術實現可視化管理

    2、實現電能管理數字化。電難管是人們對它陌生，電好電壞、管好管不好、節約與浪費、要用不要用沒有具體標準和尺度，將用電、管電、節電用數字進行量化，電能數字化的目標是：

    3、實現電能管理化。

    4、實現電能管理網絡化

2.3系統結構

    Acrel-3000電能管理系統采用分層分布式結構，即現場設備層、網絡通訊層、站控管理層，系統拓撲圖如下圖（1）所示：

圖（1）

    整套電能管理系統站控管理部分包括監控管理主機、打印機、UPS電源等；網絡通訊層部分包括USB/485；現場智能儀表監控設備層由P80-E4/KC及P80-E/C組成。該配電系統分布樓層配電間，5臺電力儀表通過RS485總線連接，將數據通過USB/485上傳至監控后臺。

    配電系統采集的數據主要是P可編程智能電測儀表的現場各回路電力系統運行參數，包括電流、電壓、功率等遙測信息以及斷路器分合閘狀態、保護信息以及故障等；現場設備將所采集和處理過的信號經屏蔽雙絞線上傳至站控管理層。P80-E4/KC及P80-E/C網絡多功能儀表采用RS485接口和MODBUS-RTU通訊協議，RS485采用屏蔽線雙絞線傳輸，接線簡單方便；通訊接口是半雙工通信，數據高傳輸速率為10Mbps,RS-485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32個設備，大傳輸距離為1.2km.

    整個配電系統以計算機站控管理系統為核心，采用現代通訊技術，對整個配電系統的用電狀況進行統一管理，實時監測每個環節、每種設備的用電量；實時監測、監督電能質量，及時發現用電故障，避免用電的浪費。

2.4系統主要實現功能

2.4.1用戶權限管理

    針對不同級別的用戶，設置不同的權限，方便不同權限的管理人員對系統的不同操作，實現配電系統的安全，可靠運行。通過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。

2.4.2系統主界面

圖（3） 

    系統提供簡單、易用、良好的用戶使用界面。采用全中文界面，CAD圖形顯示配電系統電氣一次主接線圖，顯示配電系統設備狀態及相應實時運行參數，畫面定時輪巡切換；畫面實時動態刷新；模擬量顯示；開關量顯示；連續記錄顯示等，通過畫面顏色的變化（紅色表示合閘狀態、綠色表示分閘狀態）可以看到各回路的分合閘狀態。

    登錄普通權限用戶，通過主界面的操作，可以查看各回路運行的電參量（電流、電壓、有功、無功、功率因數、電度）；登錄高權限用戶，可以實現系統內部電度報表、電流曲線、報警信息的打印及導出功能。

2.4.3 趨勢曲線分析

圖（4）

    Acrel-3000電能管理系統提供了實時曲線和歷史趨勢兩種曲線的分析界面，通過調用相關回路實時曲線界面分析該回路當前的負荷運行狀況,如通過調用某配出回路的實時曲線可分析該回路的電氣設備所引起的信號波動情況,系統的歷史趨勢即系統對所有已存儲數據均可查看其歷史趨勢，方便工程人員對監測的配電網絡進行質量分析。

2.4.4 報表統計

    上海市地礦工程勘察院系統中電能報表方便管理員查看分析，同時系統將采集的有功電度數據，按照回路名稱的不同，自動生成報表并有報表打印功能，可對任意回路的某一時間段內的用電量進行查詢與打印，這些報表均支持Excel導出功能。

2.4.5 報警功能

    遙信和遙測報警功能，主要完成對各出線回路的開關運行狀態和負載進線監控，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。遙測報警值設置界面可以看到每個監控點的實時值和報警設置值，負載越限值在相應權限下可自由設置,具備歷史查詢功能。

3 運行效果

    1、 實時性：項目實施前現場數據主要靠人工抄錄，1天2次，各回路時間不統一，可對性差；項目實施后后臺實時采集，50mS一次，可比性強。

    2、 存儲管理：項目實施前紙質記錄，查詢時翻箱倒柜，年久易失，數據日期管理復雜；項目實施后計算機存儲，數據可存儲10年以上，查詢速度快，只需鼠標一點，迅速準確。

    3、 整體分析：項目實施前各個時段用電量以及各個回路用電橫向和豎向無法對比；項目實施后通過曲線分析，峰平谷時段對比明顯，便于削峰填谷，而且三相用電的調配相對均衡。

    4、 數據安全：項目實施前分散管理，手工定時備份，對連續數據備份不準確；項目實施后同步集中管理，系統自動即時備份。

    5、 設備管理：項目實施前各個回路通斷電要現場去查看，斷電時無報警；項目實施后通過后臺一次系統圖清晰展示，回路跳閘時，后臺自動記錄，并伴隨自動報警。

4 結束語

    隨著社會的發展及電力的廣泛應用，智能電能管理系統已成為大型公共建造的必然選擇，本文介紹的電力儀表及Acrel-3000電能管理系統在上海市地礦工程勘察院項目的應用，可以實現遠程遙測、遙信功能，實時顯示了現場電參量，方便值班人員查看；給用戶設置定值修改功能同樣人性化地提高了值班人員操作的安全系數；同時系統實現對采集數據的分析、處理，并生成各種電能報表、分析曲線、棒圖等，便于電能的遠程抄表以及分析、研究；報警窗口的彈出有助于提醒值班人員及時檢查現場設備的運行狀況。

    該項目所采用的Acrel-3000電能管理系統已經于2013年10月底正式投入運行整個系統運行穩定、安全，極大的方便了用戶的使用，提供了大量實時、準確的電能數據，為管理者進行內部計量考核提供了依據，為進一步節能管理及節能措施的實施打下了基礎。

5 參考文獻

[1]《電力電測數字儀表原理與應用指南》， 任致程、周中，中國電力出版社