摘要：介紹了ADL導(dǎo)軌式電能表在智能電能管理系統(tǒng)中的實(shí)際應(yīng)用，詳述了該系列儀表的功能及技術(shù)指標(biāo)，并給出了系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、軟件實(shí)現(xiàn)及系統(tǒng)功能。

　　關(guān)鍵詞：ACREL-3000，導(dǎo)軌式安裝，ADL電能表，RS485通訊，電能管理, 電力監(jiān)控

　　0 前言

     為配合《中華人民共和國(guó)節(jié)約能源法》的實(shí)施，國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)委于2008年4月18日在京召開了46項(xiàng)節(jié)能減排國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)新聞發(fā)布會(huì)。國(guó)家“十一五”發(fā)展規(guī)劃更是明確了節(jié)能減排的約束性指標(biāo)。能源是發(fā)展國(guó)民經(jīng)濟(jì)的重要物質(zhì)基礎(chǔ)，為保證經(jīng)濟(jì)可持續(xù)發(fā)展，必須加強(qiáng)能源管理和大力節(jié)約能源消耗。工業(yè)生產(chǎn)是我國(guó)能源消耗的主體，據(jù)統(tǒng)計(jì)，工業(yè)消耗占全國(guó)能源消耗總量的70％左右，工業(yè)中電力是一種使用面廣、消耗量大的能源，它占企業(yè)總能源消耗的比例較大。為響應(yīng)國(guó)家的節(jié)能減排號(hào)召，各行各業(yè)都采取了相應(yīng)的措施進(jìn)行節(jié)能節(jié)電，然而電力節(jié)能方案的實(shí)施、用電節(jié)能設(shè)備的廣泛采用是否真的起到了節(jié)能的作用或達(dá)到了節(jié)能的目的，必須用合理的考核管理機(jī)制進(jìn)行科學(xué)的判斷。

　　上海尤妮佳有限公司（以下簡(jiǎn)稱尤妮佳）位于上海市青浦區(qū)，全廠共有一期配電房一個(gè)、二期配電房?jī)蓚�(gè)，提供全廠的生產(chǎn)用電、照明用電、空調(diào)用電及其它用電等。原有配電系統(tǒng)只在全廠總進(jìn)線回路上裝有電力部門的電度表，管理者只能從每個(gè)月電力部門提供的用電總數(shù)值得知本月電量能耗，至于電能都用在了什么地方、有沒有電能浪費(fèi)，節(jié)能措施有沒有起到相應(yīng)的效果，企業(yè)管理者都不是很清楚，亟待需要一個(gè)合理的電能考核機(jī)制來實(shí)現(xiàn)電能的科學(xué)管理。

　　針對(duì)以上存在問題，并根據(jù)客戶要求，對(duì)原有配電系統(tǒng)進(jìn)行改造，改造后的ACREL-3000電能管理系統(tǒng)，不僅能實(shí)現(xiàn)對(duì)各配電回路的遠(yuǎn)程監(jiān)控和集中管理，而且還實(shí)現(xiàn)了根據(jù)號(hào)機(jī)進(jìn)行分類電能統(tǒng)計(jì)，復(fù)費(fèi)率電能統(tǒng)計(jì)、八小時(shí)班組能耗統(tǒng)計(jì)、日能耗統(tǒng)計(jì)和月耗電能統(tǒng)計(jì)，自動(dòng)計(jì)算出單位產(chǎn)量能耗用電，為科學(xué)地節(jié)能管理提供了依據(jù)。

　　1 項(xiàng)目分析

　　尤妮佳電能管理系統(tǒng)是在原有變配電柜基礎(chǔ)上增加帶通訊接口的電能表，將電量參數(shù)進(jìn)行遠(yuǎn)傳至監(jiān)控中心，從而實(shí)現(xiàn)集中遠(yuǎn)程監(jiān)控和管理的一個(gè)低壓配電改造項(xiàng)目。

　　要實(shí)現(xiàn)對(duì)每一臺(tái)機(jī)器用電量進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，對(duì)每一出線回路電能數(shù)據(jù)采集，必須在每一出線回路均安裝一塊電能計(jì)量表。但目前市場(chǎng)上存在的電能計(jì)量表的安裝普遍采用傳統(tǒng)壁掛式的安裝方式，存在體積大，安裝不方便等缺點(diǎn)。上海尤妮佳公司原有配電系統(tǒng)的配電柜均為抽屜柜，而且在其原有抽屜柜面板上均已經(jīng)安裝電流表和信號(hào)指示燈，其安裝空間非常狹小，不可能在抽屜面板上增加任何傳統(tǒng)的電能表，而且原有電流表離信號(hào)燈距離非常近，也不可能將電流表拆掉擴(kuò)大開孔尺寸安裝多功能電力儀表，抽屜內(nèi)部安裝的元器件也非常緊密，不可能再進(jìn)行任何的線路改造，所以在抽屜上安裝傳統(tǒng)電能表或數(shù)字式電力網(wǎng)絡(luò)儀表都是不可行的。

　　如果說從每個(gè)回路互感器引出測(cè)量線路，重新制作新電表箱放置在配電柜旁邊，將電能表集中安裝在電表箱里呢？這種方法一方面會(huì)使電表箱到配電柜的線纜特別多，鑒于尤妮佳公司回路數(shù)較多，安裝接線比較麻煩，對(duì)于以后的檢修維護(hù)也會(huì)比較困難，增加如此多的電纜線和新增加的電表箱也會(huì)增加了用戶不少經(jīng)濟(jì)成本，因此這種方法也是不可取的。

　　經(jīng)過綜合考慮儀表安裝、調(diào)試及后期維護(hù)等多種因素，最終選用ADL系列導(dǎo)軌式安裝電能表，該系列儀表可以很方便地安裝在配電柜背面的導(dǎo)軌上，不需要對(duì)配電柜重新進(jìn)行開孔，也不用將大量的電纜引出到新的電表箱中，即安裝方便又節(jié)約了大量電纜和電表箱的成本，而且這種回路一對(duì)一式的測(cè)量，對(duì)于將來系統(tǒng)的檢修維護(hù)也是非常清晰方便的。

　　ADL系列導(dǎo)軌式電能表均帶有標(biāo)準(zhǔn)的RS485通訊接口，采用Modbus-RTU國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)通訊協(xié)議，通過儀表的通訊接口進(jìn)一步將儀表組網(wǎng)，最終實(shí)現(xiàn)在監(jiān)控中心進(jìn)行集中監(jiān)控和管理。

　　2 ADL導(dǎo)軌式安裝電表

　　ADL系列導(dǎo)軌式安裝電能表，體積小巧，外形美觀，結(jié)構(gòu)模數(shù)化，可安裝于35mm標(biāo)準(zhǔn)導(dǎo)軌上。該系列電能表包括：?jiǎn)蜗鄰?fù)費(fèi)率電能表和三相復(fù)費(fèi)率電能表。圖1為ADL系列儀表外形及安裝方式。

　　ADL系列導(dǎo)軌式安裝電能表支持一次接入和二次接入兩種接線方式，不僅可靈活應(yīng)用于電氣開關(guān)柜，而且可以用在終端配電箱，直接接入最大電流為20（80）A。

　　ADL系列導(dǎo)軌式安裝電能表不僅在外形和接線上具有靈活方便的特點(diǎn)，而且在功能和性能上也具有不可比擬的優(yōu)越性：

　　（1）  電量計(jì)量功能。計(jì)量正反向有功電量，功能潮流方向自動(dòng)識(shí)別并指示，具有四費(fèi)率及總電能計(jì)量功能。

　　（2）  分時(shí)復(fù)費(fèi)率功能。日時(shí)段可設(shè)四費(fèi)率、八時(shí)段，時(shí)段區(qū)內(nèi)的最小時(shí)間單位為1min。

　　（3） 按月凍結(jié)轉(zhuǎn)存功能。按月凍結(jié)轉(zhuǎn)存功能可以統(tǒng)計(jì)上上月、上月及本月的用電量和分時(shí)電量，用于月用電費(fèi)的結(jié)算及監(jiān)測(cè)用電情況。

　　（4）  實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)功能。可提供電壓、電流、頻率、功率、功率因數(shù)的測(cè)量，并可參與顯示或借由通訊協(xié)議讀出。

　　（5） 輸出接口。帶光電隔離的電量脈沖數(shù)據(jù)輸出接口，可用于校表和實(shí)現(xiàn)DCS遠(yuǎn)傳，RS-485通訊接口可以實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程抄表和負(fù)荷監(jiān)測(cè)。

　　表1  ADL系列導(dǎo)軌式安裝電能表性能指標(biāo)

項(xiàng)目		指標(biāo)
		ADL100	ADL300
精度等級(jí)		有功：1級(jí)
額定電壓Un		220V	3×220/380V
電流規(guī)格		1.5(6)A、5(20)A、10(40)A、20(80)A
參比頻率		50Hz或60Hz
工作電壓		正常工作電壓范圍：0.9～1.1Un， 極限工作電壓范圍：0.7～1.2Un
起動(dòng)電流	直接接入	0.004Ib
	經(jīng)CT接入	0.002In
功耗	電壓線路	≤5VA/相
	電流線路	<4VA/相
電能脈沖輸出		脈沖寬度：80ms±20ms 光耦隔離，集電極開路輸出
數(shù)字通信		RS485，MODBUS-RTU（其他協(xié)議可定制）
時(shí)鐘誤差		≤0.5s/d
溫度范圍		正常工作溫度：-10℃～+45℃， 極限工作溫度：-20℃～+55℃， 存儲(chǔ)溫度：    -40℃～+70℃
相對(duì)濕度		≤95%（無凝露）
外型尺寸（長(zhǎng)×寬×高）		76×89×74（mm）	126×89×74（mm）
平均無故障工作時(shí)間（h）		≥50000

　　
    3 系統(tǒng)構(gòu)成

　　上海尤妮佳電能管理改造系統(tǒng)主要采用分層分布式計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，即間隔層、通訊層和站控層，如圖2所示。

　　儀表之間采用屏蔽雙絞線進(jìn)行總線型連接，通過通訊擴(kuò)展卡進(jìn)入監(jiān)控主機(jī)。圖3所示為ADL儀表通訊電纜接線示意圖。通過對(duì)配電系統(tǒng)的二次設(shè)備進(jìn)行組網(wǎng)，經(jīng)由通訊網(wǎng)絡(luò)到達(dá)監(jiān)控主機(jī)，將分散的配電所的現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備連接為一個(gè)有機(jī)的整體。　　

    監(jiān)控中心配置監(jiān)控計(jì)算機(jī)、打印機(jī)、UPS電源及必要的輔助設(shè)備，ACREL-3000電能管理軟件完成對(duì)各臺(tái)電能表的遠(yuǎn)程采集和數(shù)據(jù)的集中處理。

　　4 軟件實(shí)現(xiàn)及系統(tǒng)功能

　　4.1 軟件實(shí)現(xiàn)

　　上位機(jī)軟件采用ACREL-3000組態(tài)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。圖4為系統(tǒng)變量配置表。

　　4.2 系統(tǒng)功能

　　整個(gè)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了對(duì)一期配電房和二期配電房所有回路電能的采集和統(tǒng)計(jì)，實(shí)現(xiàn)了遠(yuǎn)程自動(dòng)抄表、電能統(tǒng)計(jì)等功能。圖5所示為系統(tǒng)主界面。

　　（1）  遠(yuǎn)程電參測(cè)量：包括實(shí)時(shí)電能、分?jǐn)傠娔堋⒖傠娔芤约鞍凑仗?hào)機(jī)統(tǒng)計(jì)電能。

　　（2）  運(yùn)行狀態(tài)監(jiān)測(cè)：通訊異常報(bào)警提示。

　　（3）  用戶管理：不同用戶權(quán)限具備不同操作功能，各級(jí)權(quán)限的口令修改操作功能，具有權(quán)限防誤功能。

　　（4）  電能報(bào)表：實(shí)現(xiàn)了所有電能報(bào)表的按時(shí)間查詢，分為分鐘、小時(shí)、班組、日、月五種類型，包括總、尖、峰、平、谷復(fù)費(fèi)率電能及用電量。

　　（5）  電能棒圖：任意回路電能實(shí)時(shí)電能棒圖顯示，包括總、尖、峰、平、谷電能。

　　（6）  匯總表：所有號(hào)機(jī)電能匯總，按時(shí)間段查詢，自動(dòng)計(jì)算任意時(shí)段用電量。

　　（7）  單片能耗：自動(dòng)計(jì)算單位產(chǎn)量能耗，并可打印及到處。單片能耗計(jì)算界面如圖6所示。

　　（8）  打印及導(dǎo)出：所有報(bào)表及界面可打印，或以EXCEL、WORD格式進(jìn)行導(dǎo)出。

　　5 結(jié)束語

　　該系統(tǒng)已經(jīng)在尤妮佳調(diào)試完成并驗(yàn)收，目前已成功投入運(yùn)行，系統(tǒng)軟件畫面刷新時(shí)間小于1s，遙信處理準(zhǔn)確率大于99.9％，整個(gè)系統(tǒng)運(yùn)行安全、穩(wěn)定，極大地方便了用戶的使用。

　　ADL導(dǎo)軌式電能表的應(yīng)用對(duì)于準(zhǔn)確計(jì)量電能、節(jié)省安裝空間、節(jié)約工程成本，均具有現(xiàn)實(shí)意義，對(duì)比傳統(tǒng)的壁掛式電度表，其體積小巧、外形簡(jiǎn)潔、接線方式靈活、安裝方便，為電能管理系統(tǒng)的改造的簡(jiǎn)單化、集中化提供了方便。

　　該系統(tǒng)完全按照客戶要求對(duì)各個(gè)號(hào)機(jī)進(jìn)行分別計(jì)算，計(jì)算共同設(shè)備的電能分?jǐn)倲?shù)及單片能耗數(shù)，并做了分鐘、小時(shí)、日、月四種類型報(bào)表。方便的電能數(shù)據(jù)庫報(bào)表極大地減少了用戶進(jìn)行電能抄表人力的投入，為管理者進(jìn)行內(nèi)部計(jì)量考核提供了直觀的依據(jù)，為進(jìn)一步的節(jié)能管理及節(jié)能措施的實(shí)施打下了基礎(chǔ)。到目前為止，用戶對(duì)整個(gè)系統(tǒng)及及所實(shí)現(xiàn)的功能都很滿意。

　　參考文獻(xiàn)

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