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趙斌
上海安科瑞電氣股份有限公司 嘉定 201801
1 概述
隨著全球能源供應的日趨緊張，各種能源費用都呈上升趨勢，成為企業成本的重要組成部分，在今后企業的發展和生存中將成為一個決定性因素。另外能源動力系統的安全運行，是企業正常生產、經營的重要保證。因此，建立企業能源動力系統的綜合監控，在保證能源動力供給安全可靠的基礎上，通過對能源動力系統的自動化監控、信息化管理，降低產品能源成本，對企業的經營發展和提高經濟效益具有重要意義；通過節能技術的引進，大幅度降低企業能源消耗，不僅具有經濟意義，而且具有更大的社會效益。
根據Acrel(安科瑞)在電力自動化、工業自動化及節能技術領域的研究和多年工程實踐，開發設計了智能電力監控與電能管理系統，提出一系列相關的節能技術。
Acrel-2000電力監控系統是基于10kV及以下變配電系統的監測與管理，該系統由管理層（站控層）、通信層（中間層）、間隔層（現場監控層）三部分組成，見下圖。
1）站控管理層
站控管理層針對電力監控系統的管理人員，是人機交互的直接窗口，也是系統的最上層部分。主要由系統軟件和必要的硬件設備，如工業級計算機、打印機、UPS 電源等組成。監測系統軟件具有良好的人機交互界面，對采集的現場各類數據信息計算、分析與處理，并以圖形、數顯、聲音等方式反映現場的運行狀況。
監控主機：用于數據采集、處理和數據轉發。為系統內或外部提供數據接口，進行系統管理、維護和分析工作。
打印機：系統召喚打印或自動打印圖形、報表等。
UPS：保證計算機監測系統的正常供電，在整個系統發生供電問題時，保證站控管理層設備的正常運行，提供足夠的時間進行數據存儲。
2）網絡通訊層
通訊層設備為由串口擴展卡。該層是數據信息交換的橋梁，負責對現場設備回送的數據信息進行采集、分類和傳送等工作的同時，轉達上位機對現場設備的各種控制命令。
通訊介質：系統主要采用屏蔽雙絞線，以RS485 接口，MODBUS 通訊協議實現現場設備與上位機的實時通訊。
3）現場設備層
現場設備層是數據采集終端，主要由智能儀表組成，采用具有高可靠性、帶有現場總線連接的分布式I/O 控制器構成數據采集終端，向數據中心上傳采集的數據。測量儀表擔負著最基層的數據采集任務，其監測的數據必須完整、準確并實時傳送至監控主機。
2 系統特點
●電力能源監控：
采用自主研發的高性能ACR系列網絡電力儀表、M系列微機保護裝置、溫濕控制器、電動機保護器和集成化監控系統軟件包，實現變配電系統的綜合自動化監控。
●非電類能源監控：
采用國內外先進的過程儀表和控制器，實現對鍋爐及蒸汽系統、空壓站及壓縮空氣系統、水泵房及供水系統、換熱站、空調系統的智能控制、工藝流程監控、運行狀態監控、故障報警、歷史數據記錄等功能。
●安防監控：
建立完善的安防監控系統，在重要設備或部門設置視頻監控、紅外線探測報警、門禁等設備，可以提供重要設備實時的、直觀的視頻監控，對重要部門或設備布防，有效阻止非法人員的闖入，采用數字化視頻技術將安防系統與能源管理信息系統聯網，支持管理者在網絡上任何站點瀏覽和監控。
●分層分布式網絡結構：
采用分層分布式網絡結構，監控管理層采用先進的冗余光纖環網結構，便于將分散在企業各處的水、電、汽、氣等子系統集成為一體，現地監控層各子系統采用現場總線與各種檢測儀表和智能裝置連接，具有良好的適應能力和強大的擴展能力。
●能源計量與統計考核：
通過能源動力監控系統實時采集各種能源信息，取代手工抄表、人工統計、手工錄入、計算機打印報表的落后模式，自動完成記錄、計量、統計、考核等功能。
●經濟運行分析：
通過對動力設備運行狀態信息的采集、記錄、統計，分析設備運行效率，自動控制系統負荷和工況的轉換，實現動力系統優化運行。
●能源決策分析：
通過一定時間的數據累積，從不同角度對能源消耗進行分析預測，提供防止能源浪費、降低能源消耗、合理規劃使用能源的決策支持。
●系統管理與信息發布：
能源信息管理系統，可以全面提供實時、可靠、有效的各種能源信息，支持WEB發布，可以通過企業信息管理網絡實現能源信息的瀏覽和查詢。
3 主要監控與計量表計
3.1 高壓回路或低壓進線回路選ACR330ELH儀表
該表為電能質量分析儀表，主要功能有：LCD顯示、全電參量測量（U、I、P、Q、PF、F、S）；四象限電能計量、復費率電能統計；THDu，THDi、2-31次各次諧波分量；電壓波峰系數、電話波形因子、電流K系數、電壓與電流不平衡度計算；電網電壓電流正、負、零序分量（含負序電流）測量；4DI+3DO（DO3做過壓、欠壓、過流、不平衡報警）；RS485通訊接口、Modbus協議或DL/T645規約。外形尺寸：120×120mm，開孔尺寸：108×108mm。適用于高壓重要回路或低壓進線柜，見圖1。
3.2 低壓聯絡或出線回路選ACR220EL電力儀表
該表主要功能有：LCD顯示、全電參量測量（U、I、P、Q、PF、F）；四象限電能計量、復費率電能統計、最大需量統計；4DI+2DO；RS485通訊接口、Modbus協議。外形尺寸：96×96mm，開孔尺寸：88×88mm。適用于低壓聯絡柜、出線柜，見圖2。
3.3 動力柜、照明箱選ACR120EL電力儀表或導軌式電表
ACR120EL電力儀表主要功能有：LCD顯示、全電參量測量（U、I、P、Q、PF、F）；四象限電能計量、復費率電能統計、最大需量統計；2DI+2DO；RS485通訊接口、Modbus協議。外形尺寸：開孔尺寸80×80mm，開孔尺寸72×72mm。適用于動力柜，見圖3。
DTSD1352導軌式電表主要功能：LCD顯示、全電參量測量（U、I、P、Q、PF、F、S）；四象限電能計量、復費率電能統計、最大需量統計；電流規格1.5(6)A、5(20)A、10(40)A、20(80)A可選、RS485通訊接口、Modbus協議或DL/T 645規約可選。外形尺寸：126×89×74mm，7模數。適用于動力柜，見圖4。
DTSF1352導軌式電表主要功能：電流規格1.5(6)A、5(20)A、10(40)A、20(80)A可選、復費率電能統計、電能脈沖輸出、RS485通訊接口、Modbus協議或DL/T 645規約可選。外形尺寸：126×89×74mm，7模數。適用于照明箱的三相電能計量，見圖5。
照明箱DDSF1352電表主要功能：電流規格1.5(6)A、5(20)A、10(40)A、20(80)A可選、復費率電能統計、電能脈沖輸出、RS485通訊接口、Modbus協議或DL/T 645規約可選。外形尺寸：76×89×74mm，4模數。適用于照明箱的電流、電壓測量；單相電能計量，見圖6。
4 節能技術
除了通過能源動力監控與能源信息管理系統實現能源系統的節能運行外，還可以通過各種節能技術的應用達到節能目的。企業可以通過節能技術改造達到大幅節能效果，以下是我公司近期重點研究和推廣的節能技術：
●變頻節能技術
還有許多企業在進行系統設計時，為了保證生產的可靠性，各種生產機械在設計配用動力時，都留有一定的富余量。這時如果采用變頻調速技術，使電機輸出功率與負載匹配，就可以達到節能目的。
特別是水泵、風機類變轉矩設備，電機功率消耗與轉速的3次方成正比，所以通過變頻技術節能非常有效。考慮減速后效率下降和調速裝置的附加損耗，通過實踐的統計，風機泵類通過調速控制可節能20％～50％，有些風機負載節能比例達60%以上。
●電力系統優化節能技術
Acrel(安科瑞)公司在多年電力自動化系統研發、設計和工程實施的基礎上，推出一系列用于企業供配電系統的優化節能技術，目前，我們重點研究推廣的主要節能技術如下：
○動態無功補償SVC：基于TCR技術，采用DSP/CPLD/FPGA全數字化控制系統，可以實現供配電系統的動態無功補償、抑制諧波、消除三相不平衡，保證電氣設備安全運行，減少對弱電設備的干擾，從而達到優化供電質量、節能降耗的目的。
○變壓器經濟運行：在傳輸電量相同的條件下，通過擇優選取最佳運行方式和調整負載，使變壓器電能損失最低。我們根據變壓器運行的這一特點，開發了變壓器經濟運行分析軟件，能夠對變壓器器的運行效率進行實時分析、跟蹤，并可以根據分析結果自動控制變壓器的投切，使系統盡可能運行在高效率狀態，從而達到節約電能、降低能源成本的目的。
●空調系統優化節能技術
我們認為一個建筑物只有一個特定的空調系統能滿足它的要求（最舒適、最節能），而不是所有類型的空調系統都能滿足它的要求。在進行空調系統設計時要根據當地能源結構、經濟政策、建筑物周邊自然環境、管理方式和使用者的需求，采用合理節能技術手段，才能達到節能與節約能源成本的目的。
目前，我們重點研究推廣的主要節能技術如下：
○溫濕度獨立(控制)技術；
○新風余熱回收及CO2濃度控制技術；
○復式水泵應用及采暖水泵
○最低單位制冷成本控制
○趨勢化預測控制
○專家診斷系統
5 監控系統報價
單位：元（RMB）
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名稱 |
型號 |
單位 |
面價 |
備注 |
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監控主機 |
IPC610H/PIV2.8G/1G/120G/166x DVD/KB+MS/D-Link530+外設 |
臺 |
8500 |
均可用戶自備，以當時市場價格為準，該報價僅供參考 |
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顯示器 |
三星19寸液晶顯示器 |
臺 |
3000 |
|
三星22寸液晶顯示器 |
臺 |
3800 |
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打印機 |
HP LaserJet 1020 A4 |
臺 |
2500 |
|
EPSON-LQ1600KIIIH A3 |
臺 |
4000 |
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UPS電源 |
山特C1KS |
臺 |
5000 |
|
山特C2KS |
臺 |
6500 |
|
通訊線纜 |
五類線 |
米 |
4.6 |
|
屏蔽雙絞線RVVP 2×1.0 |
米 |
5.6 |
|
光纖（多模） |
米 |
6.6 |
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通訊機柜 |
1200×600×600 |
面 |
3000 |
|
2200×600×600 |
面 |
5000 |
|
光電轉換 |
HTB-1000 |
只 |
750 |
遠距離傳輸 |
|
終端盒 |
只 |
60 |
|
尾纖 |
面 |
50 |
|
耦合器 |
面 |
50 |
|
熔接點 |
個 |
50 |
|
通訊轉換 |
擴展卡ACRNET-PCI/4 |
塊 |
3000 |
擴展卡 |
|
串口服務器ACRNET-PORT(2口) |
只 |
3000 |
串口服務器 |
|
串口服務器ACRNET-PORT(4口) |
只 |
5500 |
|
通訊前置機ACRNET-UC02(2口) |
只 |
4000 |
通訊前置機 |
|
通訊前置機ACRNET-UC04(4口) |
只 |
6000 |
|
通訊前置機ACRNET-UC08(8口) |
只 |
11500 |
|
通訊管理機ACRHMI |
臺 |
30000 |
人機界面 |
|
組網設備 |
網絡交換機EDS-208 |
臺 |
3000 |
局域組網 |
|
網絡交換機EDS-408 |
臺 |
8500 |
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監控軟件 |
Acrel監控組態軟件V6.0 |
系統組態軟件
圖形組態軟件
電能管理軟件
數據庫軟件 |
套 |
3萬 |
設備數量1～10 |
|
4萬 |
設備數量11～20 |
|
6萬 |
設備數量21～40 |
|
8萬 |
設備數量41～80 |
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10萬元以上 |
設備數量80以上 |
|
雙機版 |
|
套 |
|
單機價格×1.5 |
|
數據轉發 |
每+1用戶 |
套 |
3000 |
|
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Web發布 |
每+1用戶（總用戶數≤5） |
套 |
5000 |
|
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電力儀表 |
ACR330ELH |
臺 |
4860 |
|
|
ACR220ELH |
臺 |
4280 |
|
|
ACR120EL |
臺 |
3580 |
|
|
導軌式電表 |
DTSD1352 |
臺 |
2050 |
|
|
DTSF1352 |
臺 |
1200 |
|
|
DDSF1352 |
臺 |
600 |
|
注：電力儀表和導軌式安裝電表可按上述報價的70%優惠供應。
6 結束語
能源日益緊張，節能降耗是社會發展的必然選擇，Acrel-2000電力監控系統具有通用性好、可靠性高、組態靈活等優點。系統對各種用電設備的歷史運行數據和狀態進行管理分析，便于維護人員明確設備狀況，制定詳細的設備維護計劃，減少工作人員，提高效率，從而降低整個系統的運營成本。
參考文獻：
[1]上海安科瑞電氣股份有限公司產品手冊.2010.08版.
作者簡介：趙斌，男，本科，上海安科瑞電氣股份有限公司，主要研究方向為智能電力監控與電能管理系統，Email: acrelsh@126.com 手機：13917437076
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