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）

    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。

    1　 前言

    為響應(yīng)國務(wù)院制定的一系列促進(jìn)節(jié)能減排的政策措施，全國各行各業(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，最終選用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國際標(biāo)準(zhǔn)通訊協(xié)議，通過儀表的通訊接口將儀表組網(wǎng)，最終實(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。

圖1　ADL系列儀表外形及安裝方式

    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，電流表最大規(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)的最小時(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。

圖2　電能管理系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖

    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。

圖3　ADL儀表通訊電纜接線示意圖

    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�、總電能以及按各監(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。

圖4　單片能耗報(bào)表

    6　 結(jié)束語

    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)完全按照客戶要求對(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. 中國電力出版社， 2007： <