王长幸
江苏安科瑞电器制造有限公司，江苏江阴 214405
摘要：介绍安科瑞电能管理系统，采用智能电力仪表采集分布在变电所的66块多功能网络电力仪表的各种电参量。系统采用现场就地组网的方式，组网后通过现场总线通讯远传至监控后台，通过电能管理系统实现对变电所配电回路用电的实时监控和管理。
关键词：变电所;多功能网络电力仪表;电能管理系统;
1 概述
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北京金隅节能保温科技公司是金隅集团(股份)下属的全资子公司，是在集团单向产品做强、做大的经营理念指导下，顺应国家节能降耗政策，将原星牌公司重组为专门研制、生产节能保温墙体材料的科技公司，注册资金3亿元。公司致力于节能、环保、绿色建材的研发、生产及应用推广，目标是成为中国新型节能环保建材规模生产和系统推广的**者，主要产品有岩棉保温板、粒状棉、玻璃反射镜三大类产品。
安科瑞电气股份有限公司于2013年8月承接北京金隅节能保温科技公司河北分公司配电室电能管理系统的设计与实施，配电系统共有2路0.4kV电源进线，64路0.4kV电源出线组成。
2 客户需求
现场66个电压回路的仪表和6块燃气表分布在同一地点，改造前所有数据依靠人工统计，无法保证数据的正确性和统一性，对用电管理带来很大的不便，根据其实际情况提出以下需求：
1.集中采集66个回路低压仪表和6块燃气表的数据并在一次系统图界面显示。
2.各个回路的电流越限时，系统通过声光告警通知被管理人员，及时消除**用电隐患。
3.需实时和历史分析各个回路的用电趋势，便于削峰填谷，错峰供电和生产。
4.能够查看具体某个回路或几个回路每天的用电量，并可通过报表进行对比。
5.采集燃气表的数据进行实时显示。
根据用户需求，需要对现场变配电所通过现场总线进行组网并建立电能管理系统(主要是数据的实时监控)，在控制中心值班室内设置监控平台，对66个回路实时监测、统计、分析，以保证用电的**、可靠和高效。
安科瑞电能管理系统，充分利用了现代电子技术、计算机技术、网络技术和现场总线技术的*新发展，对变配电系统进行分散数据采集和集中监控管理。对配电系统的二次设备进行组网，通过计算机和通讯网络，将分散的配电所的现场设备连接为一个有机的整体，实现电网运行的远程监控、集中管理。
3 系统结构描述
本系统采用分层分布式结构进行设计，即站控管理层、网络通讯层和现场设备层，项目组网图如下，现场66个低压回路的多功能网络电力仪表和6块燃气表经RS485现场总线连接至串口服务器，然后通过以太网传输至现场监控主机，实现数据的采集，存储，处理，显示和上传如图(1)所示：
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图(1)电能管理系统网络拓扑图
间隔设备层主要为：多功能网络电力仪表，分别对应相应的一次设备分散安装在同一配电室的电气柜内，这些装置均采用RS485通讯接口，通过现场MODBUS总线组网通讯，实现数据现场采集。
网络通讯层主要为：通讯服务器，其主要功能为把分散在现场采集装置集中采集，同时远传至站控层，完成现场层和站控层之间的数据交互。
站控管理层：设有高性能工业计算机、显示器、UPS电源、打印机等设备。监控系统安装在计算机上，集中采集显示现场设备运行状况，以人机交互的形式显示给用户。
建设完成后的多功能网络电力仪表均采用RS485接口和MODBUS-RTU通讯协议，RS485采用屏蔽线传输，一般都采用二根连线，接线简单方便;通讯接口是半双工通信通信的双方都可以接收、发送数据但是在同一时刻只能发送或接收数据，数据*高传输速率为10Mbps。
RS485接口是采用平衡驱动器和差分接收器的组合，抗噪声干扰能力增强，总线上允许连接多达32个设备，*大传输距离为1.2km。
4 电能管理系统主要功能
4.1 数据采集与处理
数据采集是电能管理的基础，数据采集主要由底层多功能网络仪表采集完成，实现远程数据的本地实时显示。需要完成采集的信号包括：三相电压U、三相电流I、频率Hz、功率P、功率因数COSφ、电度Epi、远程设备运行状态等数据。
数据处理主要是把按要求采集到的电参量实时准确的显示给用户，达到电能管理的自动化化和智能化要求，同时把采集到的数据存入数据库供用户查询。
4.2 历史事件
历史事件查看界面主要为用户查看曾经发生过的故障记录、信号记录、操作记录、越限记录提供方便友好的人机交互，通过历史事件查看平台，您可以根据自己的要求和查询条件方便定位您所要查看的历史事件，为您把握整个系统的运行情况提供了良好的软件支持。
4.3 数据库建立与查询
主要完成遥测量和遥信量定时采集，并且建立数据库，定期生成报表，以供用户查询打印。
4.4 运行负荷曲线
负荷趋势曲线功能主要负责定时重要回路电流和功率负荷参量，自动生成运行负荷趋势曲线的，方便用户及时了解设备的运行负荷状况。点击画面相应按钮或菜单项可以完成相应功能的切换;可以查看实时趋势曲线或历史趋势线;对所选曲线可以进行平移、缩放、量程变换等操作，帮助用户进线趋
势分析和故障追忆，为分析整个系统的运行状况提供了直观而方便的软件支持。
4.5 远程报表查询
报表理程序的主要功能是根据用户的需要设计报表样式，把系统中处理的数据经过筛选、组合和统计生成用户需要的报表数据。本程序还可以根据用户的需要对报表文件采用定时保存、打印或者召唤保存、打印模式。同时本程序还向用户提供了对生成的报表文件管理功能。
报表具有自由设置查询时间实现日、月、年的电能统计，数据导出和报表打印等功能。
4.6 采集燃气表数据进行实时显示
5 案例分析
本监控系统主要实现金隅节能保温科技公司变电所66个回路配电实时监测、分析及管理，监控范围如下表1所示：
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1#变配电室
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序号
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柜号
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回路名称
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仪表型号
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1
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AA1
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进线柜
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ACR330ELH
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2
|
AA2
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电容柜
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PZ80-E4
|
|
3
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AA3
|
电容柜
|
PZ80-E4
|
|
4
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AA4
|
备用
|
PZ72-E
|
|
5
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固化炉
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PZ72-E
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6
|
备用
|
PZ72-E
|
|
7
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AA5
|
备用
|
PZ72-E
|
|
8
|
备用
|
PZ72-E
|
|
9
|
固化炉排气系统
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PZ72-E
|
|
10
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飞锯、铡刀-末端
|
PZ72-E
|
|
11
|
备用
|
PZ72-E
|
|
12
|
备用
|
PZ72-E
|
|
13
|
AA6
|
备用
|
PZ72-E
|
|
14
|
电炉及成纤维配电柜
|
PZ72-E
|
|
15
|
空压机房配电柜
|
PZ72-E
|
|
16
|
检修配电柜1
|
PZ72-E
|
|
17
|
AA7
|
主车间照明
|
PZ80-E4
|
|
18
|
主车间照明
|
PZ80-E4
|
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19
|
库区照明
|
PZ80-E4
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20
|
办公区照明
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PZ72-E
|
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21
|
实验室
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PZ80-E4
|
|
22
|
备用
|
PZ80-E4
|
|
23
|
备用
|
PZ80-E4
|
|
24
|
备用
|
PZ80-E4
|
|
25
|
AA8
|
锅炉房配电柜
|
PZ72-E
|
|
26
|
冷却水系统
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PZ72-E
|
|
27
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制胶准备
|
PZ72-E
|
|
28
|
备用
|
PZ72-E
|
|
29
|
制胶车间
|
PZ72-E
|
|
30
|
AA9
|
ACSD1
|
PZ72-E
|
|
31
|
ACSD2
|
PZ80-E4
|
|
32
|
路灯
|
PZ72-E
|
|
33
|
警卫室1
|
PZ72-E
|
|
34
|
警卫室2
|
PZ72-E
|
|
35
|
备用电源
|
PZ72-E
|
|
36
|
备用
|
PZ72-E
|
|
2#变配电室
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|
序号
|
柜号
|
回路名称
|
仪表型号
|
|
1
|
AA10
|
备用
|
PZ72-E
|
|
2
|
电炉收尘系统配电柜
|
PZ72-E
|
|
3
|
吸风机1
|
PZ72-E
|
|
4
|
吸风机2
|
PZ72-E
|
|
5
|
AA11
|
联络柜
|
PZ80-E4
|
|
6
|
AA12
|
备用
|
PZ72-E
|
|
7
|
充电机房
|
PZ72-E
|
|
8
|
维修间
|
PZ72-E
|
|
9
|
检修配电柜1
|
PZ72-E
|
|
10
|
备用
|
PZ72-E
|
|
11
|
备用
|
PZ72-E
|
|
12
|
AA13
|
备用
|
PZ72-E
|
|
13
|
冷端收尘系统
|
PZ72-E
|
|
14
|
冷段设备
|
PZ72-E
|
|
15
|
底部辊加热系统
|
PZ72-E
|
|
16
|
备用
|
PZ72-E
|
|
17
|
AA14
|
备用
|
PZ72-E
|
|
18
|
备用
|
PZ72-E
|
|
19
|
剥离风机
|
PZ72-E
|
|
20
|
纤维回收系统
|
PZ72-E
|
|
21
|
备用
|
PZ72-E
|
|
22
|
AA15
|
上料系统配电柜
|
PZ72-E
|
|
23
|
干燥系统配电柜
|
PZ72-E
|
|
24
|
包装系统
|
PZ72-E
|
|
25
|
成型及摆锤系统
|
PZ72-E
|
|
26
|
备用
|
PZ72-E
|
|
27
|
备用
|
PZ72-E
|
|
28
|
AA16
|
电容柜
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PZ80-E4
|
|
29
|
AA17
|
电容柜
|
PZ80-E4
|
|
30
|
AA18
|
进线柜
|
ACR330ELH
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表1 监测点位分布表
根据其改造的回路，系统可实时显示一次回路运行状况，功能有电量遥测主要监测运行设备的电参量，其中包括：线三相电压、电流、功率、功率因数、电能，频率等电参量。见图(2)
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图(2) 一次系统图
系统监控现场所有点的通讯状态，红色绿色分别代表仪表通讯异常和正常，便于用户查看各监测点通讯状态，如图3：
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图(3) 通讯状态图
遥测报警功能，主要完成对直变和主变负载越限弹出报警界面指示具体的报警位置并声音报警，提醒值班人员及时处理。负载越限值在相应权限下可自由设置。具备历史查询功能，见图(4)。
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图(4) 越限报警信息
用电量报表功能，可选择时间段进行查询，支持任意时间段电度累计查询，具备数据导出和报表打印等功能。为值班人员提供了**可靠的电能报表。该报表各回路名称和数据库关联，方便用户修改回路名称，用户可以直接打印报表，并导出为EXCEL格式如图(5)所示：
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图(5) 电能报表
参数抄表功能，主要所有回路的电参数进线查询。支持任意时刻电参数查询，具备数据导出和报表打印等功能。电参数主要包括：三相电压、三相电流、有功功率、无功功率、频率和有功电度。如图(6)所示。
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图(6) 参数抄表
负荷趋势曲线界面中可直观的查看回路的负荷运行情况。查看实时和历史趋势曲线，点击画面相应按钮或菜单项可以完成相应功能的切换;帮助用户进线趋势分析和故障追忆，具备曲线打印功能。为分析整个系统的运行状况提供了直观而方便的软件支持，见图(7)。
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图(7)电流趋势曲线图
系统采集6块燃气仪表的数据进行实时显示，如图(8)所示。
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图(8)燃气表数据展示
6 结束语
1)本系统于2013年12月完成现场调试，顺利通过用户验收并投入运行，系统稳定可靠，至今未出现任何故障，得到用户好评。
2)本项目的成功实施表明：本项目的技术方案是科学的、合理的、可行的。
3)本系统采用对分布式配电的集中监控，达到了预期的效果，电能管理软件运行界面满足了用户需求，并有效降低了设计和施工成本。
作者简介：王长幸(1985-)，女，江苏安科瑞电器制造有限公司 ,汉族，本科，工程师，主要研究方向为智能建筑供配电监控系统
QQ:2880263323