徐玉麗

3.1整體方案設計

整個企業(yè)的配電系統(tǒng)包括13個電氣室，其中1線原料高壓室內(nèi)共計15個回路、1線窯尾電氣室內(nèi)共計11個回路、1線窯頭電器室內(nèi)共計9個回路、1線水泥電氣室內(nèi)共計7個回路、2線原料電器室內(nèi)共計25個回路、2線原料配料電氣室內(nèi)共計4個回路、2線窯尾電氣室內(nèi)共計1個回路、石灰石電氣室內(nèi)共計7個回路、2線水泥磨電氣室內(nèi)共計21個回路、2線窯頭電氣室內(nèi)共計20個回路、廠前區(qū)戶外變壓器內(nèi)共計3個回路、1線余熱電氣室內(nèi)共計2個回路、2線余熱電氣室內(nèi)共計2個回路，各電氣室在設計之初只有部分回路安裝了數(shù)字式電能表，其余均未安裝智能電表，不符合企業(yè)智能化需求，因此此需要對該部分回路進行改造，加裝智能電表。

本著實用性的原則，本方案對已經(jīng)安裝電力儀表的回路不做改造，系統(tǒng)能夠很好的兼容原配電柜內(nèi)安裝的電力儀表，對于未安裝智能電表的回路全部加裝數(shù)字式多功能電表，通過485總線接入通訊管理機。

3.2網(wǎng)絡結構

整個系統(tǒng)采設計了一套Acrel3000電能管理系統(tǒng)，采用分層分布式結構，即現(xiàn)場設備層、網(wǎng)絡管理層、監(jiān)控管理層，如圖1所示：

 

整套電能管理系統(tǒng)監(jiān)控管理層包括電能管理主機、打印機、UPS電源等，整個系統(tǒng)的核心Acrel3000電能管理軟件安裝于電能管理主機，UPS電源作為不間斷電源，當設備供電出現(xiàn)故障時，可以保證電能管理主機正常運行，電能數(shù)據(jù)不丟失。監(jiān)控中心設置在辦公樓中央控制室，各電氣室內(nèi)儀表通過485總線連接至環(huán)網(wǎng)交換機IES605-2F-2D，IES605-2F-2D具有2個485接口、3個以太網(wǎng)接口以及2對光纖接口。各電器室與中央控制是之間通過光纖環(huán)網(wǎng)傳輸數(shù)據(jù)。光纖環(huán)形網(wǎng)是目前最先進的網(wǎng)絡拓撲結構，它的自愈性功能好，具有生存能力強，網(wǎng)絡傳輸穩(wěn)定性和可靠性高，當線路干線中有一個點出現(xiàn)問題時（比如主干線某處被車掛斷），系統(tǒng)可以利用它的自愈功能自動切換到備用線路上，保持信號暢通。

各用電回路電能數(shù)據(jù)的采集主要通過ACR以及PZ系列網(wǎng)絡多功能儀表進行電能信息的基礎采集，這些采集設備可獨立完成數(shù)據(jù)采集、計算、通訊等功能，一個設備出現(xiàn)問題時，不會影響其他設備正常運行。所有這些設備均有485通訊接口，可以通過RS485總線連接到網(wǎng)絡層。

針對各低壓變電所比較分散，底層各智能電表具備RS485接口，網(wǎng)絡通訊介質(zhì)采用屏蔽雙絞線，通訊協(xié)議采用Modbus通訊規(guī)約，通過RS485總線方式將數(shù)據(jù)傳送至環(huán)網(wǎng)交換機，并經(jīng)過建設的光線專網(wǎng)將數(shù)據(jù)上傳至電能管理主機。

整個配電系統(tǒng)以計算機站控管理系統(tǒng)為核心，采用現(xiàn)代通訊技術，對整個配電系統(tǒng)的用電狀況進行統(tǒng)一管理，實時監(jiān)測每個環(huán)節(jié)、每種設備的用電量；實時監(jiān)測、監(jiān)督電能質(zhì)量，及時發(fā)現(xiàn)用電故障，避免用電的浪費。

3.3軟件設計及系統(tǒng)功能

企業(yè)電能管理系統(tǒng)核心是一套強大的用電及能效分析管理系統(tǒng)，通過在線的用電數(shù)據(jù)信息采集、處理、分析和統(tǒng)計，幫助企業(yè)全面的了解真實用電情況、用電環(huán)境及生產(chǎn)效率水平。但是電能管理系統(tǒng)的建立只是起到一個管理工具的作用，企業(yè)需要建立一套符合企業(yè)實際情況的考核制度，企業(yè)的節(jié)能大目標層層分解、逐級落實，全員參與，能源計量體系是基礎，節(jié)能設備是輔助，節(jié)能管理制度才是根本，因此本系統(tǒng)中為設計了部分定額和績效考核方案：

制訂全廠的綜合能耗指標

依據(jù)《綜合能耗計算通則》（GB/T2589-2008）中的定義，綜合能耗分為四種：綜合能耗、單位產(chǎn)值綜合能耗、產(chǎn)品單位產(chǎn)量綜合能耗、產(chǎn)品單位產(chǎn)量可比綜合能耗，綜合能耗需將各類能源消耗實物量折算成標準煤，折算系數(shù)可參照該標準。

通過系統(tǒng)可以查詢每個月或整個年度的綜合能耗，相關報表如下：

 

制訂針對班組用能的績效考核方案：

 

數(shù)據(jù)采集與管理

數(shù)據(jù)采集與處理是電能管理系統(tǒng)電能管理實現(xiàn)的基礎，系統(tǒng)能實時和定時采集電氣設備的模擬量（電流、電壓、功率、電度、頻率、）。系統(tǒng)管理軟件可以通過網(wǎng)絡直接讀取各變電所智能電表采集的數(shù)據(jù)，并可以對采集的所有數(shù)據(jù)進行顯示、統(tǒng)計、分析、計算和存儲。 實時計算各線路的功率因數(shù)。

實時計算各線路的有功、無功功率值。

實時計算每日、每月各條線路的有功，無功最大、最小及平均值。

實時顯示、統(tǒng)計各回路各時段的電度值,對電能數(shù)據(jù)進行分時計費統(tǒng)計,根據(jù)用戶要求具有多種分時計費(尖、峰、谷、平值等)方案和費率的種類。實時顯示、統(tǒng)計各回路每日、每月、每年的有功電度總值和無功電度總值

實時顯示電容的投切狀態(tài)以及手動/自動狀態(tài)。

數(shù)據(jù)采集周期、方式、參數(shù)等可由用戶在線定義，狀態(tài)量的變化優(yōu)先傳送。

信息處理

對信號采集系統(tǒng)所采集實時數(shù)據(jù)進行統(tǒng)計、分析、計算，將數(shù)據(jù)進行定時存儲。對同用電單位不同時期、不同用電單位同一時期用電量進行統(tǒng)計；作為電費的管理平臺，與實際發(fā)生電費進行比較。

清晰的反映整個企業(yè)各個部門、班組的用電構成，幫助企業(yè)建立合理的用電管理考核制度，對不同的班組、不同車間分別設計用電管理報表。對于各用電設備使用時間進行統(tǒng)計，計算出各設備單位時間耗能，為今后能源改造提供數(shù)據(jù)依據(jù)。

電能報表實現(xiàn)了實現(xiàn)了所有電能數(shù)據(jù)的按時間查詢，分為分鐘、小時、日、月年等多種類型，通過電能管理報表，對各分線電能分別計量統(tǒng)計并與總進線進行匹配，建立完整的電能計量體系，找出用電管理的盲區(qū)、誤區(qū)。電能匯總如圖2所示 

 

 

畫面顯示

19寸彩色液晶顯示作為人機交互界面，實時顯示配電系統(tǒng)各種信息畫面，包括廠區(qū)平面圖、一次配電系統(tǒng)圖、實時參數(shù)顯示、負荷趨勢查詢、設備運行時間、事件報警等。圖3所示為傳染病房低壓一次配電系統(tǒng)圖：

 

 

 

用電趨勢

對任何測量參數(shù)繪制趨勢圖：如電流、電壓、功率等。通過用電曲線圖可以顯示需量的峰值情況，發(fā)現(xiàn)危險地負荷趨勢或系統(tǒng)的剩余容量。可以將不同時間段的負荷曲線進行匯總或比較，追蹤每個用電單位每個回路所需消耗的電力成本。用電趨勢如圖4所示：

 

 

 

告警與控制

當出現(xiàn)通訊故障、遙測越限或其他報警信號時，系統(tǒng)發(fā)出音響提示，并自動彈出報警畫面，報警需操作員確認后方可復位，報警系統(tǒng)記錄入監(jiān)控數(shù)據(jù)庫。 當發(fā)生開關變位時，自動推出時間報警窗和故障相關畫面，畫面中變位開關閃爍，變色提示并在報警框內(nèi)有漢字提示的報警語句及當前的變位狀態(tài)，并指明變位開關名稱，運行編號和性質(zhì)（正常操作或事故跳閘）。 當發(fā)生電流/電壓越限時，畫面閃爍提示，并在報警提示框里顯示當前越限值。 監(jiān)控系統(tǒng)自動存儲歷史數(shù)據(jù)和歷史事件，用戶可以按照設備，數(shù)據(jù)類型，時間段等等項目自定義查詢。 除計算機報警外，系統(tǒng)還設有專門的聲光報警器，以提醒值班人員。報警界面如下圖所示：

 

 

4結束語

該項目所采用的Acrel300電能管理系統(tǒng)已經(jīng)于2014年正式投入運行，整個系統(tǒng)運行穩(wěn)定、安全。系統(tǒng)為各重點用電回路安裝多功能電表，建立電能管理體系，制定用能績效考核方案，通過計算機網(wǎng)絡和信息化技術，對重點用電回路進行用電量計量，提供了大量實時、準確的電力數(shù)據(jù)，摸清能源流向、了解能源組成，同時通過電能管理軟件提供的各類圖表、報表，為管理者進行內(nèi)部計量考核、安全用電做出了數(shù)據(jù)依據(jù)用，方便用戶的找到用能不合理之處，指導用戶進行有針對性的管理措施和節(jié)能改造措施。

 

作者簡介：

徐玉麗 (1984-)，女，本科，江蘇安科瑞電器制造有限公司，技術工程師，主要研究方向為智能電力監(jiān)控與電能管理系統(tǒng)。技術交流：0510-86179968 傳真：0510-86179975 手機：18860995108  QQ:2880157873