徐霜

安科瑞電氣股份有限公司，上海 嘉定 201801；

    摘要：介紹安科瑞能效管理系統(tǒng)，采用智能電力儀表采集35KV配電現(xiàn)場的各種電參量。系統(tǒng)采用現(xiàn)場就地組網(wǎng)的方式，組網(wǎng)后通過現(xiàn)場總線通訊遠傳至監(jiān)控后臺，通過能效管理系統(tǒng)實現(xiàn)對變電所配電回路用電的實時監(jiān)控、分析及管理。

    概述

    安徽金禾化工有限責任公司建成投產(chǎn)于1975年，當時合成氨僅為年產(chǎn)3000噸，經(jīng)過多年不斷改造，現(xiàn)已發(fā)展成為年產(chǎn)10萬噸合成氨，10萬噸尿素，6萬噸碳酸氫銨，2萬噸甲醇，5萬噸甲醛，5萬噸復混肥，500噸香精香料的綜合性化工企業(yè)。企業(yè)占地面積15萬平方米，總資產(chǎn)1.6億元,1080名員工。

    該工廠主要有1路35KV進線、6路直變（35KV/6.3KV）、6路直變（35KV/0.4KV）及若干0.4KV饋線回路。

    客戶需求

    公司每年在用電方面的投入成本比較大，主要對用電質(zhì)量和用電明細均不明確，對用電管理人員造成了很多困惑，根據(jù)其實際情況提出以下需求：

    由于工廠對斷電時間限制比較嚴格，本次改造主要針對35KV變電所主變和直變回路，0.4KV回路數(shù)比較多，后續(xù)再陸續(xù)改造。

    主變和直變的電流越限時無法實時被管理人員得知，安全用電存在隱患，系統(tǒng)需能實現(xiàn)短信告警功能。

    35KV出線回路均是指針電度表，靠人工定期抄表，無法統(tǒng)計每時每刻的具體用電量。

    沒有監(jiān)測35KV每個出線回路的功率因數(shù)，當進線回路功率因數(shù)比較低時，無法進行排查，往往會接到供電局的罰單，新增表計需具有功率因數(shù)測量功能。

    該工廠工人為3個班組，人工抄表無法精確到具體每個班組的用電量，無法真正實現(xiàn)內(nèi)部績效考核。

    需實時監(jiān)測主變和直變的實時電流、電壓、功率及能耗波動情況。

    能夠查看具體某個回路或幾個回路每天的用電量，并可進行對比，形成餅圖、棒圖的形式。

    每個主變和直變均可查看當日能耗、昨日能耗及同期能耗值。

    可人工設置時間段，進行峰、平、谷能耗統(tǒng)計。

    系統(tǒng)可實現(xiàn)同比、環(huán)比分析功能。

    系統(tǒng)可遠程訪問，使管理人員隨時可查看工程系統(tǒng)用電回路工作狀態(tài)。

    根據(jù)用戶需求，需要對安徽金禾化工35KV變電所進行改造并建立能效管理系統(tǒng)（主要是數(shù)據(jù)的實時監(jiān)控及能耗數(shù)據(jù)處理分析），在35KV隔壁的值班室內(nèi)設置監(jiān)控平臺，對改造后的回路實時監(jiān)測、統(tǒng)計、分析，以保證用電的安全、可靠和高效。

    安科瑞能效管理系統(tǒng)，充分利用了現(xiàn)代電子技術、計算機技術、網(wǎng)絡技術和現(xiàn)場總線技術的最新發(fā)展，對變配電系統(tǒng)進行分散數(shù)據(jù)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(wǎng)，通過計算機和通訊網(wǎng)絡，將分散的配電所的現(xiàn)場設備連接為一個有機的整體，實現(xiàn)電網(wǎng)運行的遠程監(jiān)控、集中管理及能效分析。

    2 系統(tǒng)結(jié)構描述

    本監(jiān)控系統(tǒng)采用分層分布式結(jié)構，即站控層，通訊層與間隔層；如圖（1）所示：

圖（1）能效管理系統(tǒng)網(wǎng)絡拓撲圖

    間隔設備層主要為：智能電度表、開關量、模擬量采集模塊和框架斷路器等。這些裝置分別對應相應的一次設備安裝在電氣柜內(nèi)，這些裝置均采用RS485通訊接口，通過現(xiàn)場MODBUS總線組網(wǎng)通訊，實現(xiàn)數(shù)據(jù)現(xiàn)場采集。

    網(wǎng)絡通訊層主要為：通訊服務器，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(jù)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、短信報警模塊、報警蜂鳴器等設備。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。

    改造后增設的智能電度表均采用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(jù)但是在同一時刻只能發(fā)送或接收數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)最高傳輸速率為10Mbps。

    RS485接口是采用平衡驅(qū)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，最大傳輸距離為1.2km。

    3 能效管理系統(tǒng)主要功能

    3.1 數(shù)據(jù)采集與處理

    數(shù)據(jù)采集是配電監(jiān)控的基礎，數(shù)據(jù)采集主要由底層多功能網(wǎng)絡儀表采集完成，實現(xiàn)遠程數(shù)據(jù)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(jù)。

    數(shù)據(jù)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(jù)存入數(shù)據(jù)庫供用戶查詢。

    3.2 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。

    3.3 歷時事件

    歷時事件查看界面主要為用戶查看曾經(jīng)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(jù)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。

    3.4 數(shù)據(jù)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(jù)庫，定期生成報表，以供用戶查詢打印。

    3.5 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(chǎn)，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。

    3.6 運行負荷曲線

    負荷趨勢曲線功能主要負責定時重要回路電流和功率負荷參量，自動生成運行負荷趨勢曲線的，方便用戶及時了解設備的運行負荷狀況。點擊畫面相應按鈕或菜單項可以完成相應功能的切換；可以查看實時趨勢曲線或歷史趨勢線；對所選曲線可以進行平移、縮放、量程變換等操作，幫助用戶進線趨勢分析和故障追憶，為分析整個系統(tǒng)的運行狀況提供了直觀而方便的軟件支持。

    3.7 遠程報表查詢

    報表管理程序的主要功能是根據(jù)用戶的需要設計報表樣式，把系統(tǒng)中處理的數(shù)據(jù)經(jīng)過篩選、組合和統(tǒng)計生成用戶需要的報表數(shù)據(jù)。本程序還可以根據(jù)用戶的需要對報表文件采用定時保存、打印或者召喚保存、打印模式。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(jù)導出和報表打印等功能。

    3.8 系統(tǒng)能耗分析功能

    可實現(xiàn)對能耗系統(tǒng)同比、環(huán)比分析；根據(jù)自定義時間段查詢峰、平、谷電度值；根據(jù)班組能耗可核算某個班組的能效比。

    4 案例分析

    本監(jiān)控系統(tǒng)主要實現(xiàn)安徽金禾化工35KV變電所實時監(jiān)測、分析及管理，監(jiān)控范圍如下：

    1路35KV進線、6路直變（35KV/6.3KV）、6路直變（35KV/0.4KV）。

    安科瑞電氣股份有限公司為其選用DTSD1352-CF的多功能電度表，互感器采用高壓柜原有互感器進行項目改造。

    DTSD1352-CF尺寸及詳細參數(shù)：

    根據(jù)其改造的回路，系統(tǒng)可實時顯示一次回路運行狀況，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。見圖（2）