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摘要：本文介紹基于Acrel-3000電能管理軟件和網(wǎng)絡(luò)電力儀表而設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)的一套分散式采集和集中控制管理的配電自動(dòng)化系統(tǒng)，系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了微機(jī)在配電室中無人管理的功能，省去了值班人員現(xiàn)場(chǎng)操作的無序性，提高了供電質(zhì)量和管理水平，具有簡(jiǎn)明實(shí)用、投資少等優(yōu)點(diǎn)。
關(guān)鍵詞：電能管理軟件；網(wǎng)絡(luò)電力儀表；歐木特種紙業(yè)
0 引言
近年來，隨著電網(wǎng)現(xiàn)代化程度的不斷提高，變配電站將向數(shù)字化，智能化發(fā)展。智能電子設(shè)備將會(huì)越來越多地應(yīng)用于變配電站中的保護(hù)，控制和測(cè)量領(lǐng)域。電能管理系統(tǒng)的應(yīng)用能夠明顯提高數(shù)據(jù)的可靠性和真實(shí)有效性，從而提高管理的規(guī)范性，安裝在監(jiān)控側(cè)的網(wǎng)絡(luò)電力儀表與變配電站電能管理系統(tǒng)進(jìn)行通信，可以提供充分的電力系統(tǒng)狀態(tài)數(shù)據(jù)，從而提高整個(gè)變配電站的運(yùn)行和維護(hù)水平。
Acrel-3000電能管理軟在淄博歐木特種紙業(yè)有限公司的應(yīng)用，成功實(shí)現(xiàn)了2個(gè)低壓配電室電力參數(shù)的集中采集，成為淄博歐木特種紙業(yè)有限公司變配電站向數(shù)字化，智能化發(fā)展的標(biāo)志。
1 項(xiàng)目介紹
淄博歐木特種紙業(yè)有限公司是山東齊峰特種紙業(yè)股份有限公司的全資子公司。2003年企業(yè)被國(guó)家科技部命名為國(guó)家新材料產(chǎn)業(yè)化基地骨干企業(yè)，2004 年進(jìn)入全國(guó)私營(yíng)企業(yè)納稅百強(qiáng)排行榜，公司擁有山東省企業(yè)技術(shù)開發(fā)中心、山東省高檔裝飾原紙工程技術(shù)中心和院士工作站，由中國(guó)唯一造紙?jiān)菏筷惪藦?fù)教授擔(dān)任首席專家。企業(yè)是國(guó)家級(jí)重點(diǎn)高新技術(shù)企業(yè)，山東省造紙十強(qiáng)企業(yè)、淄博市明星企業(yè)，“雙峰牌”系列高檔裝飾原紙產(chǎn)品榮獲“山東省著名商標(biāo)”和“山東名牌”的稱號(hào)。公司通過了ISO9001 國(guó)際質(zhì)量、ISO14001 國(guó)際環(huán)境、OHSAS18001 安全三標(biāo)管理體系認(rèn)證，2007年、2008年連續(xù)兩年被國(guó)家統(tǒng)計(jì)局評(píng)為高檔裝飾原紙行業(yè)全國(guó)銷售量、銷售額第一名，被中國(guó)創(chuàng)業(yè)投資界評(píng)為2009中國(guó)最具投資價(jià)值企業(yè)50強(qiáng)，被央視證券資訊頻道評(píng)為2009中國(guó)最具投資潛力企業(yè)。
歐木特種紙業(yè)二期電能管理系統(tǒng)現(xiàn)場(chǎng)為新建的15#車間，2個(gè)低壓配電室：制漿配電室和造紙配電室，配電室內(nèi)采用安科瑞ACR系列電能管理儀表采集各回路的電流、電壓、電能等電參量，然后通過中間層采集設(shè)備經(jīng)局域網(wǎng)傳到監(jiān)控室計(jì)算機(jī)上，實(shí)現(xiàn)遙測(cè)、遙信功能。
2 用戶需求
上海安科瑞電氣股份有限公司系統(tǒng)集成部對(duì)歐木特種紙業(yè)二期電能管理系統(tǒng)要解決的問題進(jìn)行詳細(xì)分析，弄清楚項(xiàng)目發(fā)起人及項(xiàng)目其他干系人的要求¸待開發(fā)的信息系統(tǒng)要解決客戶和用戶的業(yè)務(wù)問題以及問題的來龍去脈后，經(jīng)雙方溝通知電能管理系統(tǒng)應(yīng)實(shí)現(xiàn)各配電室各饋線回路電壓、電流、功率、功率因數(shù)及頻率等監(jiān)測(cè)信息實(shí)時(shí)刷新，配電室整體一次圖形式直觀動(dòng)態(tài)顯示；完成對(duì)各配電回路的電壓、電流或功率實(shí)時(shí)和歷史趨勢(shì)曲線的繪制，便于分析該回路配電運(yùn)行工況；完成對(duì)各回路的電能集抄功能，并自動(dòng)生成符合客戶管理需求的用電報(bào)表，所有報(bào)表或圖表支持查詢打印功能；對(duì)各監(jiān)測(cè)點(diǎn)的通訊狀態(tài)或異常用電進(jìn)行報(bào)警，便于管理人員實(shí)時(shí)掌握并分析配電運(yùn)行情況
3 設(shè)計(jì)方案
根據(jù)可靠性和高效率配電管理的要求，以及實(shí)用性，安全性，實(shí)時(shí)性，穩(wěn)定性，可擴(kuò)展性和易維護(hù)性的原則，上海安科瑞電氣股份有限公司對(duì)中化平原化工有限公司的智能配電系統(tǒng)的改造提供如下設(shè)計(jì)方案
3.1 參考標(biāo)準(zhǔn)
系統(tǒng)的設(shè)計(jì)滿足以下所列制造和試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)：
ISO/IEC11801 《國(guó)際綜合布線標(biāo)準(zhǔn)》
JGJ/T 16-92 《民用建筑電氣設(shè)計(jì)規(guī)范》
GB/J63-90 《電力裝置的電測(cè)量?jī)x表裝置設(shè)計(jì)規(guī)范》
GB/T13730 《地區(qū)電網(wǎng)數(shù)據(jù)采集與監(jiān)控系統(tǒng)通用技術(shù)條件》
GBJ63-93 《電力裝置電測(cè)量?jī)x表裝置設(shè)計(jì)規(guī)程》
GB2887 《計(jì)算站場(chǎng)地技術(shù)要求》
GB/50198-94 《監(jiān)控系統(tǒng)工程技術(shù)規(guī)范》
GB50254/59-96 《電氣裝置安裝工程施工及驗(yàn)收規(guī)范》
IEC-61131-3 《圖形可編程標(biāo)準(zhǔn)》
3.2 組網(wǎng)結(jié)構(gòu)圖拓?fù)鋱D
為滿足配電室統(tǒng)一監(jiān)控的要求，配電室現(xiàn)場(chǎng)安裝安科瑞公司網(wǎng)絡(luò)電力儀表通過屏蔽雙絞線手拉手相連至串口服務(wù)器，串口服務(wù)器通過五類線接入網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)，進(jìn)而傳輸至后臺(tái)主機(jī)實(shí)現(xiàn)對(duì)現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)的采集，存儲(chǔ)，處理，實(shí)時(shí)顯示以及歷史查詢。
3.3 儀表，通訊線纜，交換機(jī)及串口服務(wù)器選型
對(duì)歐木特種紙業(yè)有限公司提出的需求和我們確定的組網(wǎng)方案，站控管理層設(shè)備層采購華北工控的工業(yè)主機(jī)，聯(lián)想的顯示器，SANTAK的UPS以及HP的打印機(jī)；網(wǎng)絡(luò)通訊層使用MOXA的NPORT5630-8串口服務(wù)器，3C16470網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)；現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備層采上海安科瑞公司ACR系列網(wǎng)絡(luò)電力儀表，總線鋪設(shè)屏蔽雙絞線，以滿足系統(tǒng)組網(wǎng)的要求，具體設(shè)備如下表：
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應(yīng)用場(chǎng)合 |
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型號(hào) |
主要功能 |
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站控管理層 |
工作站主機(jī) |
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RPC-610 |
● 4U、19英寸可上架，歐美風(fēng)格，符合
EIARS-310C 標(biāo)準(zhǔn)
● 前面板帶鎖，防止誤操作
● 尺寸482mm×460mm×177mm(W×D×H)
● 前面板帶鎖，防止誤操作 |
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UPS電源 |
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C1K/1KVA |
輸入保護(hù) 可復(fù)位斷路器 輸出保護(hù) 短路、電池低電壓、過載、輸出高電壓、UPS過溫 工作溫度 0℃～40℃ 存放溫度 -25℃～55℃ 執(zhí)行標(biāo)準(zhǔn) Q/ZYDZ 1-2002備案號(hào)：QB/440600 29 1555-2002 濕度 0～90℃不凝結(jié) |
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網(wǎng)絡(luò)通訊層 |
串口服務(wù)器 |
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NPORT5630-8 |
NPort 5600系列的串口設(shè)備聯(lián)網(wǎng)服務(wù)器可讓工業(yè)串口設(shè)備立即連上網(wǎng)絡(luò)。NPort 5600系列的串口設(shè)備聯(lián)網(wǎng)服務(wù)器體積小巧，將RS-232或RS-422/485串口設(shè)備，如PLC，測(cè)量?jī)x，和傳感器連接到IP-based Ethernet LAN。 |
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網(wǎng)絡(luò)交換機(jī) |
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3C16470 |
桌面級(jí),二層,非網(wǎng)管型交換機(jī),存儲(chǔ)轉(zhuǎn)發(fā)方式,16口,10M/100Mbps,支持網(wǎng)絡(luò)標(biāo)準(zhǔn) IEEE 802.3,IEEE 802.3u,IEEE 802.1d,IEEE 802.3x,支持全雙工。 |
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現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備層 |
網(wǎng)絡(luò)電力儀表 |
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ACR系列 |
全電參量測(cè)量（U、I、P、Q、PF、F）；四象限電能計(jì)量、復(fù)費(fèi)率電能統(tǒng)計(jì)、最大需量統(tǒng)計(jì)；2DI+2DO；RS485通訊接口、Modbus協(xié)議。 |
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現(xiàn)場(chǎng)總線 |
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RVVP2*1.0 |
屏蔽雙絞線：中距離傳輸 RS485通訊方式時(shí)傳輸距離≤1200m，沒跟現(xiàn)場(chǎng)總線理論上手拉手連接32塊網(wǎng)絡(luò)電力儀表。 |
4 系統(tǒng)功能
上位機(jī)軟件采用Acrel -3000電能管理軟件，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。該組態(tài)軟件是對(duì)現(xiàn)場(chǎng)電力參數(shù)進(jìn)行采集與過程控制的專用軟件，它提供了良好的用戶開發(fā)界面和簡(jiǎn)捷的工程實(shí)現(xiàn)方法，只要將其預(yù)設(shè)置的各種軟件模塊進(jìn)行簡(jiǎn)單的“組態(tài)”，便可以非常容易地實(shí)現(xiàn)和完成監(jiān)控層的各項(xiàng)功能，比如在分布式網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用中，所有應(yīng)用（例如趨勢(shì)曲線、報(bào)警等）對(duì)遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)的引用方法與引用本地?cái)?shù)據(jù)完全相同，通過“組態(tài)”的方式可以縮短自動(dòng)化工程師的系統(tǒng)集成的時(shí)間，提高集成效率。
4.1. 一次圖顯示：
ACREL-3000軟件通過中間采集設(shè)備采集現(xiàn)場(chǎng)電能管理儀表數(shù)據(jù)，并在系統(tǒng)一次圖顯示出來。如下圖所示，各個(gè)回路三相電流、三相電壓、有功功率、無功功率、功率因數(shù)、有功電能等電參量實(shí)時(shí)刷新顯示，能直觀反映該系統(tǒng)各進(jìn)出線回路運(yùn)行狀況。
4.2 遠(yuǎn)程抄表查詢：
各個(gè)配電室各個(gè)回路按照時(shí)間段進(jìn)行歷史數(shù)據(jù)查詢。選擇回路后，可選擇時(shí)間間隔、時(shí)間長(zhǎng)度對(duì)該回路進(jìn)行歷史數(shù)據(jù)精確查詢，包括電壓、電流、功率、功率因數(shù)和電能等常用數(shù)據(jù)。查詢結(jié)果可導(dǎo)出成EXCEL表格進(jìn)行保存，也可打印保存。
4.3 趨勢(shì)曲線：
各重要回路電流、功率實(shí)時(shí)趨勢(shì)顯示及歷史趨勢(shì)查詢功能。選擇回路后，該回路實(shí)時(shí)趨勢(shì)曲線會(huì)不斷刷新，選擇“起始時(shí)間”可查看該回路歷史趨勢(shì)曲線，選擇“時(shí)間長(zhǎng)度”可查看歷史日、月、年趨勢(shì)曲線，能更加直觀反映該回路運(yùn)行情況。
5 項(xiàng)目實(shí)施后的效果分析
實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)集中采集,降低管理費(fèi)用：可以實(shí)現(xiàn)各種電參量數(shù)據(jù)的集中采集記錄,集中數(shù)據(jù)分析,減少分支變電所數(shù)據(jù)的沉淀，集中信息反映。
兼容性和可擴(kuò)展性分析：Acrel-3000智能電能管理系統(tǒng)充分考慮了與BA系統(tǒng)之間的互連互通，避免成為信息孤島，只要稍做調(diào)整即可與正在實(shí)施或即將實(shí)施的樓宇自動(dòng)化系統(tǒng)對(duì)接，可以充分保護(hù)企業(yè)的投資。
保持?jǐn)?shù)據(jù)的原始性，防止被修改：原始的由現(xiàn)場(chǎng)電工抄表后送交管理層的方式,增加了因數(shù)據(jù)抄送過程中被修改而使領(lǐng)導(dǎo)讀臟數(shù)據(jù)的幾率，Acrel-3000智能電能管理系統(tǒng)保持了數(shù)據(jù)的原始性，便于領(lǐng)導(dǎo)層了解真實(shí)的數(shù)據(jù)。
6 結(jié)束語
本文以Acrel-3000智能電能管理系統(tǒng)的三層網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)為核心，分析了網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的選型，以及Acrel-3000電能管理系統(tǒng)的功能和性能指標(biāo)。在電能管理系統(tǒng)中，配置網(wǎng)絡(luò)電力儀表具有實(shí)施簡(jiǎn)明、投資少等顯著優(yōu)點(diǎn)，可以方便和實(shí)時(shí)地監(jiān)控配電系統(tǒng)的運(yùn)行狀態(tài)，對(duì)現(xiàn)場(chǎng)的用電設(shè)備進(jìn)行統(tǒng)一管理，免去工作人員到現(xiàn)場(chǎng)記錄的繁瑣工作，系統(tǒng)對(duì)各種用電設(shè)備的歷史運(yùn)行數(shù)據(jù)和狀態(tài)進(jìn)行管理分析，便于維護(hù)人員明確設(shè)備狀況，制定詳細(xì)的設(shè)備維護(hù)計(jì)劃，減少工作人員，提高效率。同時(shí)，根據(jù)建立的電能計(jì)量體系，可以了解、分析建筑總體能耗，提出降耗計(jì)劃，采取節(jié)能降耗措施，逐步提高用電效率。
作者簡(jiǎn)介：
倪中明 (1982-)，男，本科，畢業(yè)于青島科技大學(xué)自動(dòng)化學(xué)院，從事變配電監(jiān)控系統(tǒng)工作。
楊興媚（1988-） 本科 江蘇安科瑞電器制造有限公司 主要研究方向?yàn)橹悄茈娏ΡO(jiān)控與電能管理系統(tǒng)，技術(shù)交流：0510-86189371 手機(jī)：13626237782 http://www.jyacrel.cn
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