趙斌
安科瑞電氣股份有限公司 上海嘉定

摘要：本文主要介紹了浙江臺州路橋廣電中心數據機房采用安科瑞智能電力儀表及Acrel-3000電能管理系統對數據機房配電系統進行監測，儀表通過總線型組網方式，把數據上傳至后臺，進行智能化組網。系統實現了分散式采集和集中控制管理的智能化、數字化、網絡化電能管理。

關鍵詞：智能電力儀表；觸摸屏；電能管理；Acrel-3000；臺州路橋廣電中心

0 項目概述

    臺州廣播電視總臺路橋廣電中心大廈位于路北街道徐翁村，占地總面積5863平方米，設計總建筑面積13461.3平方米。其中地上建筑面積9997.5平方米（包括技術業務用房8345.3平方米，辦公面積1652.2平方米），地下車庫面積3463.8平方米。本項目設計范圍為廣電中心數據機房低壓配電系統，包括設備輸入配電ATS柜、機房設備配電柜、機房UPS一期配電柜、機房UPS二期配電柜、設備列頭配電柜1、設備列頭配電柜2、設備列頭配電柜3、設備列頭配電柜4。

1 用戶需求

    系統設計要求如下：

   1.1 實時顯示：初始界面采用系統圖，界面可以實時顯示每個回路的三相電流，實時顯示回路的通斷狀態，可通過連接查看回路詳細參數。

    1.2 報警及事件：

①遙測實時報警功能：22只ACR120EL/K以及2只AMC16-3E3/K電壓、電流（或功率）、頻率、功率因數越限報警；限額值可以僅限由使用方管理用戶設定。

②遙測歷史報警功能：可查詢遙測歷史報警記錄。

③遙信實時報警功能：22只ACR120EL/K和2只AMC16-3E3/K及2只ARTU-K16斷路器通斷狀態報警。

④遙信歷史報警功能：可查詢遙信歷史報警記錄。

⑤通訊及系統故障報警：系統通訊出現故障須有報警及記錄功能。

⑥系統歷史操作記錄：包括各個用戶的登錄記錄、操作記錄。

    1.3 趨勢分析：提供22只ACR120EL/K和2只AMC16-3E3/K的24只表28個回路的電流（或功率）日曲線圖和周曲線圖；曲線圖可以根據要求手動選擇時間范圍內進行查看及打印。

    1.4 報表管理：電力參數抄表：可查詢歷史時刻各回路的有功功率值、無功功率值、用電量（kWh）、功率因素、每相電流及電壓值。

    1.5 電能管理：綜合的電能統計報表功能，包含系統中24只低壓電力儀表所監測回路的用電量，可以根據需求進行不同時間段內的用電量查詢。

    1.6 權限控制功能：系統用戶及操作權限：設置管理員和操作員2個用戶及設置不同的權限，管理員可以設置報警越限值、關閉程序；操作員僅有查看打印權限。

    1.7 HMI，現場3臺觸摸屏實現以下功能：

①現場實時監測功能，實時顯示各回路的電壓、電流、功率。

②遙測及遙信報警功能。

③數據轉發功能，將現場采集的儀表數據轉發到后臺電能管理系統。

    1.8 短信報警：將遙測或遙信報警信息短信通知用戶。

    1.9 WEB發布：遠程用戶可通過局域網瀏覽器訪問查看電能管理系統。

2 設計原則引用標準

    2.1 設計原則

    1）開放性：本系統中將涉及到不同廠商的設備技術，以及系統的擴展需求，在本項目的產品技術選型中，避免采用專有技術，從而使系統的軟硬件平臺具有充分的開放性.

    2）先進性：系統的軟硬件平臺建設、應用系統的設計開發以及系統的維護管理所采用的產品技術均綜合考慮當今技術發展趨勢，采用相對先進同時市場相對成熟的產品技術，以滿足系統未來的發展需求.

    3）高性能：系統設計應從服務器處理能力、網絡帶寬傳輸能力、軟件系統效率等角度綜合分析，合理設計結構、使系統具有足夠的處理能力，以適應大數量量數據處理和用戶訪問需求，保障系統服務質量。

    4）安全性：系統對安全性問題予以高度重視，從操作系統層，網絡層，應用層每個層次都有相應的措施以解決傳輸安全，系統安全和信息安全的需求。

    5）可靠性：系統應從系統結構、網絡結構、技術措施、設備選型等方面綜合考慮，以確保系統中沒有單故障節點，實現7X24不間斷服務。

    6）擴展性：在本系統中，所有的網絡、服務器、存貯、應用軟件的設計遵循可擴充的原則，以實現隨著需求的發展而擴展。系統采用模塊化結構，具有很好的兼容性和可擴充性，即可使不同的廠商的設備和系統集成到同一個平臺中，又可使系統在日后可以根據用戶需求方便地擴展。

    2.2 引用標準

    1）ISO/IEC11801《國際綜合布線標準》

    2）GB/50198《監控系統工程技術規范》

    3）GB50052-2009《供配電系統設計規范》

    4）GB50054-2011《低壓配電設計規范》

    5）IEC 61587《電子設備機械結構系列》

    6）DL/T448-2000《電能計量裝置技術管理規程》

    7）DL/T 698.1-2009《第1部分：總則》

    8）DL/T 698.2-2010《第2部分：主站技術規范》

    9）DL/T 698.31-2010《第3.1部分：電能信息采集終端技術規范-通用要求》

    10）DL/T 698.35-2010《第3-5部分：電能信息采集終端技術規范-低壓集中抄表終端特殊要求》

    11）DL/T 698.41-2010《第4-1部分：通信協議-主站與電能信息采集終端通信》

    12）DL/T 698.42-2010《第4-2部分：通訊協議-集中器下行通信協議》

    13）DL/T 698.41-2010《第4-1部分：通信協議-主站與電能信息采集終端通信》

    14）DL/T 698.42-2010《第4-2部分：通訊協議-集中器下行通信協議》

3 解決方案

    浙江臺州路橋廣電中心機房電能管理系統采用分層分布式結構進行設計，即現場設備層、網絡通訊層和站控管理層：

    3.1 現場設備層

    現場設備層儀表選型按照滿足用戶電能管理系統要求的原則，同時結合公司多年配電自動化系統工程經驗進行配置。現場主回路監測采用多功能網絡電力儀表ACR120EL/K以及多回路監控裝置AMC16-3E3/K，可進行回路電參量測量和開關量監測；列頭柜出線回路不需計量，只需進行開關量監測，配置ARTU-16K。

    3.2 網絡通訊層

    通訊介質：系統主要采用屏蔽雙絞線，儀表以RS485總線連接。數據中心現場增加集中顯示裝置觸摸屏TPC1062K,機房設備配電柜、機房UPS一期配電柜、機房UPS二期配電柜各配置一臺作為現場HMI。HMI接收儀表數據，同時將數據通過以太網上傳到后臺電能管理系統。

    3.3 站控管理層

    站控管理層是針對配電網絡的管理人員，該層直接面向用戶。該層也是系統的最上層部分，主要是由電能管理系統軟件和必要的硬件設備如計算機、打印機、UPS等。其中軟件部分具有良好的人機交互界面，通過數據傳輸協議讀取前置機采集的現場各類數據信息，自動經過計算處理，以圖形、數顯、聲音等方式反映現場的運行狀況，并可接受管理人員的操作命令，實時發送并檢測操作的執行狀況，以保證供用電單位的正常工作；電能計量管理功能設計各種符合用戶的報表格式，報表內數據嚴格按照各種標準進行計量，用戶只需查找打印即可，極大的方便了操作，提高了工作效率。系統結構拓撲圖如下：

4 系統功能

    4.1 觸摸屏功能

    1）主界面

    2）實時顯示界面，實時顯示回路電參量及開關狀態。

    3）通訊界面顯示儀表和觸摸屏軟件通訊狀態。

    4）報警記錄查詢

    4.2 電能管理系統功能

    1）配電監測：以配電一次干線圖的形式直觀顯示配電線路的分布情況，同時將實時采集的各回路的電參量信息，以及配電回路開關的分合閘狀態。

    2）電能報表：安科瑞Acrel-3000電能管理系統以豐富的數據報表體現計量體系的完整性。系統具備各回路定時抄表匯總統計功能，用戶可以自由查詢自系統正常運行以來任意時間段內各配電節點的用電情況，即該節點進線用電量與各分支回路消耗電量的統計分析報表。該功能使得用電可視透明，并在用電誤差偏大時可追溯，維護計量體系的正確性。

    3）負荷曲線：安科瑞Acrel-3000電能管理系統對配電系統總進線回路（或重要負荷的出線）設計了負荷趨勢曲線。便于配電維護人員及時掌握用電需求與供電系統負荷占比，確保供電可靠性，為用戶單位的用能權益提供保障。

    4）電參量報表：安科瑞Acrel-3000電能管理系統具有對實時電力參數和歷史電力參數的存儲和管理功能，所有實時采集的數據、順序事件記錄等均可保存到實時數據庫。在監控畫面中能夠自定義需要查詢的參數、查詢的時間段或選擇查詢最近更新的記錄數等，并通過報表方式顯示出來。該功能方便用戶進行事故追溯查詢。

    5）遙信實時報警：系統能夠對配電回路斷路器的分合閘動作進行實時監測并報警。系統報警時能夠進行信息語音提示，自動彈出報警畫面。

    6）遙測實時報警：系統具備遙測報警配置功能，報警類型包括電壓越限、電流越限、頻率越限、功率因數越限、斷路器分合閘。系統報警時能夠進行信息語音提示，自動彈出報警畫面。

    7）遙信、遙測歷史報警查詢：安科瑞Acrel-3000電能管理系統能夠對遙信、遙測報警數據進行存儲，方便用戶對系統報警事件進行追溯查詢。

    8）用戶權限管理：系統為保障系統安全穩定運行，設置了用戶權限管理功能。通過用戶權限管理能夠防止未經授權的操作（如配電回路名稱修改等）。可以定義不同級別用戶的登錄名、密碼及操作權限，為系統運行維護管理提供可靠的安全保障。

    9）基于B/S的網絡應用：系統配置了強大的WEB頁面發布功能，從而使得用戶可以通過基于Windows平臺的IE或其他主流瀏覽器，查看系統實時數據、監控畫面、歷史數據，瀏覽效果與在Acrel-3000服務器端看到的系統畫面完全相同。

    10）手機短信報警：系統支持手機短信報警功能，系統遙信、遙測實時報警信息可以通過短信報警模塊發送到指定的系統管理人員手機上，使得用戶能夠及時了解現場配電情況，消除可能發生的配電隱患。

5 結束語

    隨著經濟的飛速發展，能源緊張、環境惡化已受到全球的密切關注，能源是發展國民經濟的重要基礎，為了響應國家號召，走可持續發展的道路，節能降耗是首要任務。其中，電能在所有能源中消耗量比較大，對電能的統一管理顯得尤為重要。只有對電能進行準確可靠的計量，才能從真正意義上節約電能。
    Acrel-3000系列電能管理系統是我公司緊密把握電力系統用戶的需求，遵循電力系統的標準規范而二次開發的一套具有專業性強、自動化程度高、易使用、高性能、高可靠等特點的適用于低壓配電系統的電能管理系統。通過遙測和遙控可以合理調配負荷，實現優化運行，有效節約電能，為用電的合理管理提供了數據依據。

參考文獻

[1].任致程 周中. 電力電測數字儀表原理與應用指南[M]. 北京. 中國電力出版社. 2007. 4

[2].周中.電力儀表在大型公共建筑電能分項計量中的應用[J].現代建筑電氣 2010. 6

作者簡介：趙斌，男，本科。
任職單位：現任職于安科瑞電氣股份有限公司。技術交流：021-69158305 手機：18702111892 郵箱：2880157852@qq.com