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摘要：介紹上海日立電器有限公司電力需求側管理系統(tǒng)，采用智能電力儀表對公司原有配電現(xiàn)場的改造，通過總線型組網(wǎng)方式，將現(xiàn)場各種電參量集中采集，上傳至后臺監(jiān)控主機，進行智能化組網(wǎng)。Acrel-2000系統(tǒng)在上海日立電器有限公司的應用，加強了公司配電系統(tǒng)的安全可靠性，也為公司節(jié)約了大量了人力成本，實現(xiàn)了公司配電系統(tǒng)智能化。
關鍵詞： （DSM）電力需求側管理系統(tǒng) 智能電力儀表 Acrel-2000型 MD
0 引言
九十年代中后期隨著計算機、網(wǎng)絡、通信技術的發(fā)展，以及微機型繼電保護裝置的大量采用和變電站監(jiān)控系統(tǒng)在功能和可靠性方面的逐漸完善和提高，變電站監(jiān)控系統(tǒng)在新建和擴建的變電站建設中得到較為廣泛采用。該系統(tǒng)通常采用分層分布式結構，按間隔設計，擴充性好，安裝比較方便，各種控制電纜直接到繼電保護小室，小室內(nèi)I/O單元通過現(xiàn)場總線連接，并與站控層通過光纖連接，抗干擾能力強，大大地減少了控制電纜的使用和敷設數(shù)量。
本課題提出了利用安科瑞公司網(wǎng)絡電能管理儀表和Acrel-2000組態(tài)軟件研制了一套適用于工廠的高、低壓配電的集中監(jiān)控系統(tǒng)。該課題的研究和實施，可實現(xiàn)工廠高低壓變電所的用電數(shù)據(jù)集中管理。對于提高供電系統(tǒng)的可靠性和經(jīng)濟運行指標，促進供電系統(tǒng)管理的科學化、現(xiàn)代化，有著非常重要的現(xiàn)實意義。
1 項目概況
上海日立電器有限公司創(chuàng)建于1993年1月，位于浦東金橋出口加工區(qū)，由上海海立（集團）股份有限公司投資、日本國日立家用電器公司合資組建而成。是當今國內(nèi)最大的空調壓縮機生產(chǎn)企業(yè)。上海安科瑞電氣股份有限公司于2011年2月承接了上海日立電器有限公司電力監(jiān)控系統(tǒng)項目。整個系統(tǒng)采用Acrel-2000型電力監(jiān)控系統(tǒng)，完成對配電室內(nèi)主要設備和輸配電線路的監(jiān)測與管理。
本項目為改造項目，供配電分為高壓和低壓部分，高壓以35kV/10kV變電和10kV配電為主，而低壓部分以10/0.4kV變電站及低壓配電為主。針對上海日立電器有限公司內(nèi)的11個降壓站/變配電站所（其中4個降壓站平均分布在2個配電室內(nèi)，其它各降壓站均為獨立配電室）、204個監(jiān)測點、178個待改造回路進行設計改造。監(jiān)控室設置在其中一個降壓站2樓值班室。
系統(tǒng)采用分層分布式結構，各配電室內(nèi)為我公司各系列帶通訊網(wǎng)絡儀表共計184只，項目在每個配電室設置一臺通訊管理機，采用RS485總線將網(wǎng)絡儀表接入通訊管理機，再通過光纖傳輸，將采集的所有現(xiàn)場設備的數(shù)據(jù)傳至監(jiān)控主機，實現(xiàn)遠程電參量實時監(jiān)測與電能計量。
2 用戶需求
根據(jù)與甲方溝通，共同確定現(xiàn)場系統(tǒng)需求如下：
1、實時數(shù)據(jù)采集功能及處理：系統(tǒng)能夠對現(xiàn)場現(xiàn)有的模擬量、脈沖量及開關量、測量量、外部輸入信號等進行實時和定時數(shù)據(jù)采集，定時數(shù)據(jù)可根據(jù)設定的時間間隔自動轉存與硬盤，生成歷史數(shù)據(jù)庫。
2、屏幕顯示功能：系統(tǒng)動態(tài)刷新顯示主接線圖，對各開關運行狀體，在線運行參數(shù)，網(wǎng)絡通訊狀態(tài)，曲線趨勢等，對實時及歷史時間，復費率統(tǒng)計采用模擬圖的方式實時顯示。運行狀態(tài)監(jiān)視圖分為主接線圖（主畫面、分畫面）、負荷曲線圖、波形分析圖以及用戶推出的其它需要顯示的運行狀態(tài)畫面。
3、報表記錄及打印功能：系統(tǒng)可以定時、隨機、召喚打印各類故障及事故報警信息打印、事件順序記錄打印、報表及曲線等。
4、報警功能：當出現(xiàn)開關事故變位、遙測越限、保護動作、開關跳閘時，系統(tǒng)能發(fā)出聲音報警，并在主界面上顯示報警內(nèi)容，報警聲音根據(jù)報警信號的不同而不同。
5、歷史數(shù)據(jù)管理功能：周期性存儲運行數(shù)據(jù)，保存操作記錄、設備運行狀態(tài)、保護動作記錄、事故記錄等信息，形成完備歷史數(shù)據(jù)庫。
6、用戶管理功能：系統(tǒng)提供完善的用戶權限及口令控制，對不同等級的用戶設置不同的查看環(huán)境，方便用戶管理。
3 設計方案
上海安科瑞公司根據(jù)上海日立電器有限公司的實際情況為其選用了ACREL-2000電力監(jiān)控系統(tǒng)。
3.1 Acrel -2000符合的標準
本技術方案以現(xiàn)行國家及電力行業(yè)的有效標準為依據(jù)，國標未列入部分應參考IEC最新標準和規(guī)范。如標準間有矛盾時，應以較高標準為準。
GB2887-2000 《計算站場地技術要求》
GB/T13729-2002 《遠動終端通用技術條件》
DL478-2001 《靜態(tài)繼電保護及安全自動裝置通用技術條件》
DL/T400-2010 《繼電器和安全自動裝置技術規(guī)程》
DL/T 814-2002 《配電自動化系統(tǒng)功能規(guī)范》
DL/T634-2002 《遠動設備和系統(tǒng)傳輸規(guī)約基本遠動任務配套標準》
DL/T721-2000 《配電網(wǎng)自動化系統(tǒng)遠方終端》
DL/T770-2001 《微機變壓器保護裝置通用技術條件》
GB/T50063-2008 《電力裝置的電測量儀表裝置設計規(guī)范》
GB-14285-2006 《繼電保護和安全自動裝置技術規(guī)程》
GBJ232-2002 《建筑電氣工程施工質量驗收規(guī)范》
GB/T15145-2001 《微機線路保護裝置通用技術條件》
GB50171-2006 《電氣裝置安裝工作盤、柜及二次回路結線施工及驗收規(guī)范》
GB/50198-2011 《監(jiān)控系統(tǒng)工程技術規(guī)范》
GB/T17626.5 《浪涌（沖擊）抗擾度試驗》
DL/T5003-2005 《電力系統(tǒng)調度自動化設計技術規(guī)程》
IEC-61131-3 《圖形可編程標準》
3.2 Acrel-2000設計方案
上圖為安科瑞電氣股份有限公司為上海日立電器該著系統(tǒng)設計的Acrel-2000變配電監(jiān)控系統(tǒng)拓撲圖，現(xiàn)場中的IO設備的通訊線纜均采用RVSP 2*1.5屏蔽雙絞線。
上海日立電器需改造的部分主要包括：1#降壓站、2#降壓站、3#降壓站、4#降壓站、監(jiān)控中心降壓站、5#降壓站、6#降壓站、7#降壓站和8#降壓站。其中監(jiān)控中心降壓站距離中心值班室距離比較近，采用屏蔽雙絞線直接上傳的模式（把屏蔽雙絞線直接拉到監(jiān)控中心的1臺通訊管理機上）；其余降壓站距離監(jiān)控中心距離比較遠，均采用單模光線數(shù)據(jù)上傳（每個降壓站的通訊管理機位于該站房內(nèi)，通過單模光纖連接至監(jiān)控中心交換機上，進行數(shù)據(jù)上傳）；該項目總共用到9臺通訊管理機，其中1~8#降壓站均通過單模光纖上傳數(shù)據(jù)，在距離比較遠的情況下，保障了現(xiàn)場數(shù)據(jù)傳輸?shù)膶崟r性與穩(wěn)定性。
4 系統(tǒng)變更
4.1一階段項目變更：
增加周報表、增加MD曲線（各低壓回路和總進線）、日報表和月報表增加時間欄、增加峰、平、谷用電量查詢功能、支持各用電回路名稱更改
根據(jù)客戶對項目的變更需求，上海安科瑞電氣股份有限公司項目組對項目變更進行評審和估算，由該項目軟件部門對原方案進行修改，除原有的日報表和月報表，為用戶增加了周報表功能，在原有的曲線功能基礎上，增加了MD曲線查詢功能，對原有的日報表和月報表進行修改，增加了了時間欄，增加了峰、平、谷用電量查詢，對回路名稱采用權限設定更改功能。軟件更改設計經(jīng)過檢測后滿足了客戶提出的項目變更要求。
4.2 二階段項目變更：
可查詢?nèi)我蛔儔浩骰蛉我豢偩�的MD歷史曲線、在MD曲線界面上需加時間點設置（單一回路和總回路都需要）、加一個UTE字段、在周報表、日報表、月報表中對10KV電能數(shù)據(jù)進行刪除。
根據(jù)客戶對項目的變更需求，上海安科瑞電氣股份有限公司項目組對項目變更進行評審和估算，再由該項目軟件部門對原方案進行修改，對MD曲線加設了時間點，增加了UTE字段，對周報表、日報表、月報表進行了修改。
5 項目難點
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現(xiàn)場情況 |
一、查看儀表安裝情況如下:
1． C1B配電室C1B-5-1有功功率A相為負、C1B-8-1有功功率A、C相為負、C1B-8-4有功功率B相為負;
2． C2B配電室C2B-1有功功率A、B相為負、C2B-5-2有功功率B相為負;
3． C3B配電室C3B-1有功功率A相為負、C3B-4無功功率為負;
4． C4B配電室C4B-5-1無功功率為負;
5． A1B配電室A1B-4-2有功功率A、B、C相為負、A1B-11-1有功功率A、C相為負;
6． A3B配電室A3B-14-4有功功率A、C相為負、A3B-15-1有功功率B相為負、A3B-15-2有功功率A相負;
7． A3B配電室A3B-14-4有功功率A、C相為負、A3B-15-1有功功率B相為負、A3B-15-2有功功率A相負;
8． B1B配電室B1B-2-2有功功率A相為負;
9． D1B配電室B1B-11-1有功功率A、C相為負;
10．B3B、B4B配電室分相及總功率都很正常,就是電流、有功、無功功率波動比較大5-10s可以由0A-750A、OA-1600左右,0Kw-160Kw負載端為焊機;
11．C2B-1、C3B-1、C4B、E1B、B3B、B4B都是總進線
12．抽查部分回路CT變比與儀表設置一致; |
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情況分析 |
1. E1B總進線為其它公司儀表,前期已經(jīng)提出此儀表通訊不正常;
2. B3B、B4B儀表接線正常,就是電流、有功、無功功率波動比較大5-10s可以由0A-750A、OA-1600左右,0Kw-160Kw負載端為焊機,可能采集數(shù)據(jù)有誤;
3. 其它10只儀表由于施工時原二次線路標示不清楚,改造時電壓、電流信號接錯;
4. 系統(tǒng)報表數(shù)據(jù)可能有誤需查看; |
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解決方案 |
1. 其它公司儀表請聯(lián)系售后解決通訊問題;
2. 儀表接線錯誤已經(jīng)聯(lián)系施工人員進行跳線調試;
3. 必須與研發(fā)部進行儀表分析;更改儀表采集頻率
4. 系統(tǒng)工程師再次進行軟件分析,找出問題盡快處理; |
經(jīng)過安科瑞電氣股份有限公司各方面協(xié)調，對現(xiàn)場情況進行更改，所有問題均已解決。
6 系統(tǒng)功能
6.1系統(tǒng)主界面
系統(tǒng)開機后會自動進入操作系統(tǒng)和配電監(jiān)控系統(tǒng)。本系統(tǒng)采用全中文界面，操作簡單方便；運行穩(wěn)定可靠的特點。點擊相應快捷按鈕即可進入相應的系統(tǒng)功能模塊；系統(tǒng)具有一次系統(tǒng)圖顯示，模擬圖顯示和網(wǎng)絡結構圖顯示；系統(tǒng)具有人機界面友好，顯示數(shù)據(jù)直觀，方便用戶查閱。
6.2報表查詢功能
系統(tǒng)采集的有功電度數(shù)據(jù)，按照回路名稱的不同，自動生成日報表、周報表、月報表，并有報表打印功能，可對某一回路的某一時間段內(nèi)的用電量進行查詢與打印，同時這些報表也能以Excel的格式導出。
6.3趨勢曲線功能
曲線趨勢：實現(xiàn)了用戶所要求的通過對各配電回路的電流、功率及MD繪制趨勢曲線，分析該回路配電運行狀況。曲線可對測量數(shù)據(jù)量程進行設置，還可設置開始時間和時間間隔，方便用戶進行任意時間的曲線查看。
6.4 系統(tǒng)遙信狀態(tài)報警
在配電系統(tǒng)發(fā)生運行故障時，會及時發(fā)出聲光報警提示用戶及時響應故障回路，同時自動記錄事件發(fā)生的時間和回路名稱，以便用戶查詢，追憶故障原因。
6.5通訊狀態(tài)
系統(tǒng)監(jiān)控現(xiàn)場所有點的通訊狀態(tài)，紅色和綠色分別代表儀表通訊異常和正常，便于用戶查看各監(jiān)測點通訊狀態(tài)。
6.6 用戶權限管理
針對不同級別的用戶，設置不同的權限，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。可以通過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。
7 運行效果
7.1項目施工前：每日、每周、每月抄表耗費人力較大；項目施工后：報表自動生成，打印、上傳方便，人員大大優(yōu)化，實現(xiàn)智能化抄表。
7.2項目施工前：故障后查找問題點，分析問題耗費人力物力；項目施工后：實時監(jiān)測用電參數(shù)，歷史曲線分析，實時報警聲光提示，報警歷史查詢，可具體到某線路，報警時間，故障類型。
7.3項目施工前：用電調度負載投入使用不明確，耗費資金大；項目施工后：實現(xiàn)峰、谷、平時間段的負載投切合理化，大大節(jié)約了用電成本。
7.4項目施工前：負載用電功率可視化程度差；項目施工后：負荷曲線可實時調取，查看任意時刻用電量，有利于分析、分類負載。
參考文獻：
[1].任致程 周中. 電力電測數(shù)字儀表原理與應用指南[M]. 北京. 中國電力出版社. 2007. 4
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