徐霜

安科瑞電氣股份有限公司，上海 嘉定 201801

    摘要：介紹安科瑞電能管理系統(tǒng)，采用智能電力儀表采集分布在變電所的66塊多功能網(wǎng)絡(luò)電力儀表的各種電參量。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(yuǎn)傳至監(jiān)控后臺，通過電能管理系統(tǒng)實現(xiàn)對變電所配電回路用電的實時監(jiān)控和管理。

    1 概述

    北京金隅節(jié)能保溫科技公司是金隅集團（股份）下屬的全資子公司，是在集團單向產(chǎn)品做強、做大的經(jīng)營理念指導(dǎo)下，順應(yīng)國家節(jié)能降耗政策，將原星牌公司重組為專門研制、生產(chǎn)節(jié)能保溫墻體材料的科技公司，注冊資金3億元。公司致力于節(jié)能、環(huán)保、綠色建材的研發(fā)、生產(chǎn)及應(yīng)用推廣，目標(biāo)是成為中國新型節(jié)能環(huán)保建材規(guī)模生產(chǎn)和系統(tǒng)推廣的引領(lǐng)者，主要產(chǎn)品有巖棉保溫板、粒狀棉、玻璃反射鏡三大類產(chǎn)品。

    安科瑞電氣股份有限公司于2013年8月承接北京金隅節(jié)能保溫科技公司河北分公司配電室電能管理系統(tǒng)的設(shè)計與實施，配電系統(tǒng)共有2路0.4kV電源進線，64路0.4kV電源出線組成。

    2 客戶需求

    現(xiàn)場66個電壓回路的儀表和6塊燃?xì)獗矸植荚谕�一地點，改造前所有數(shù)據(jù)依靠人工統(tǒng)計，無法保證數(shù)據(jù)的正確性和統(tǒng)一性，對用電管理帶來很大的不便，根據(jù)其實際情況提出以下需求：

    1.集中采集66個回路低壓儀表和6塊燃?xì)獗淼臄?shù)據(jù)并在一次系統(tǒng)圖界面顯示。

    2.各個回路的電流越限時，系統(tǒng)通過聲光告警通知被管理人員，及時消除安全用電隱患。

    3.需實時和歷史分析各個回路的用電趨勢，便于削峰填谷，錯峰供電和生產(chǎn)。

    4.能夠查看具體某個回路或幾個回路每天的用電量，并可通過報表進行對比。

    5.采集燃?xì)獗淼臄?shù)據(jù)進行實時顯示。

    根據(jù)用戶需求，需要對現(xiàn)場變配電所通過現(xiàn)場總線進行組網(wǎng)并建立電能管理系統(tǒng)（主要是數(shù)據(jù)的實時監(jiān)控），在控制中心值班室內(nèi)設(shè)置監(jiān)控平臺，對66個回路實時監(jiān)測、統(tǒng)計、分析，以保證用電的安全、可靠和高效。

    安科瑞電能管理系統(tǒng)，充分利用了現(xiàn)代電子技術(shù)、計算機技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)和現(xiàn)場總線技術(shù)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(shè)備進行組網(wǎng)，通過計算機和通訊網(wǎng)絡(luò)，將分散的配電所的現(xiàn)場設(shè)備連接為一個有機的整體，實現(xiàn)電網(wǎng)運行的遠(yuǎn)程監(jiān)控、集中管理。

    3 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)描述

    本系統(tǒng)采用分層分布式結(jié)構(gòu)進行設(shè)計，即站控管理層、網(wǎng)絡(luò)通訊層和現(xiàn)場設(shè)備層，項目組網(wǎng)圖如下，現(xiàn)場66個低壓回路的多功能網(wǎng)絡(luò)電力儀表和6塊燃?xì)獗斫?jīng)RS485現(xiàn)場總線連接至串口服務(wù)器，然后通過以太網(wǎng)傳輸至現(xiàn)場監(jiān)控主機，實現(xiàn)數(shù)據(jù)的采集，存儲，處理，顯示和上傳如圖（1）所示：

圖（1）電能管理系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)鋱D

    間隔設(shè)備層主要為：多功能網(wǎng)絡(luò)電力儀表，分別對應(yīng)相應(yīng)的一次設(shè)備分散安裝在同一配電室的電氣柜內(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(luò)通訊層主要為：通訊服務(wù)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(yuǎn)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(shè)有高性能工業(yè)計算機、顯示器、UPS電源、打印機等設(shè)備。監(jiān)控系統(tǒng)安裝在計算機上，集中采集顯示現(xiàn)場設(shè)備運行狀況，以人機交互的形式顯示給用戶。

    建設(shè)完成后的多功能網(wǎng)絡(luò)電力儀表均采用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(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(shè)備，最大傳輸距離為1.2km。

    4 電能管理系統(tǒng)主要功能

    4.1 數(shù)據(jù)采集與處理

    數(shù)據(jù)采集是電能管理的基礎(chǔ)，數(shù)據(jù)采集主要由底層多功能網(wǎng)絡(luò)儀表采集完成，實現(xiàn)遠(yuǎn)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(yuǎn)程設(shè)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(zhǔn)確的顯示給用戶，達到電能管理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。

    4.2 歷史事件

    歷史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。

    4.3 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。

    4.4 運行負(fù)荷曲線

    負(fù)荷趨勢曲線功能主要負(fù)責(zé)定時重要回路電流和功率負(fù)荷參量，自動生成運行負(fù)荷趨勢曲線的，方便用戶及時了解設(shè)備的運行負(fù)荷狀況。點擊畫面相應(yīng)按鈕或菜單項可以完成相應(yīng)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。

    4.5 遠(yuǎn)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(shè)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(shè)置查詢時間實現(xiàn)日、月、年的電能統(tǒng)計，數(shù)據(jù)導(dǎo)出和報表打印等功能。

    4.6 采集燃?xì)獗頂?shù)據(jù)進行實時顯示

    5 案例分析

    本監(jiān)控系統(tǒng)主要實現(xiàn)金隅節(jié)能保溫科技公司變電所66個回路配電實時監(jiān)測、分析及管理，監(jiān)控范圍如下表1所示：

    表1 監(jiān)測點位分布表

    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(shè)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）