王長(zhǎng)幸

江蘇安科瑞電器制造有限公司

摘要

本文介紹了一種電能管理系統(tǒng)的設(shè)計(jì)、系統(tǒng)構(gòu)成以及系統(tǒng)的功能，Acrel-3000組態(tài)軟件可以實(shí)現(xiàn)對(duì)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備的系統(tǒng)集成，數(shù)據(jù)的采集、傳輸以及存儲(chǔ)，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)工廠用電數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)及分析。系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程精細(xì)化和實(shí)時(shí)性數(shù)據(jù)采集，避免人工采集數(shù)據(jù)的偏差，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；系統(tǒng)集成；安科瑞；東冠紙業(yè)；應(yīng)用

0 引言

       隨著工業(yè)現(xiàn)代化程度的不斷提供，對(duì)工廠供配電系統(tǒng)的可靠性、安全性和連續(xù)性的要求越來(lái)越高，以PC硬件和組態(tài)軟件為代表的計(jì)算機(jī)技術(shù)已在我國(guó)各個(gè)行業(yè)得到廣泛應(yīng)用。目前工廠供電系統(tǒng)計(jì)算機(jī)應(yīng)用主要體現(xiàn)在對(duì)工廠內(nèi)部用電進(jìn)行分析對(duì)比，方便管理層根據(jù)數(shù)據(jù)決策。

       針對(duì)以上問(wèn)題和現(xiàn)狀，本課題提出了利用安科瑞公司網(wǎng)絡(luò)電能管理儀表和Acrel-3000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(shí)施，可實(shí)現(xiàn)工廠高壓變電所的用電數(shù)據(jù)集中管理。對(duì)于提高供電系統(tǒng)的可靠性和經(jīng)濟(jì)運(yùn)行指標(biāo)，促進(jìn)供電系統(tǒng)管理的科學(xué)化、現(xiàn)代化，有著非常重要的現(xiàn)實(shí)意義。

1項(xiàng)目概況

       上海東冠紙業(yè)有限公司電能管理系統(tǒng)是主要針對(duì)改廠區(qū)配電系統(tǒng)進(jìn)行改造，改造的范圍包括高壓配電間部分回路及1-4號(hào)車(chē)間的配電回路，對(duì)回路電參量進(jìn)行監(jiān)測(cè)，強(qiáng)調(diào)對(duì)電度的計(jì)量及分析，為廠區(qū)內(nèi)部考核提供依據(jù)。

2用戶(hù)需求

       根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況，上海東冠紙業(yè)配電管理部，提出以下系統(tǒng)需求：

       1、現(xiàn)場(chǎng)儀表必須實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)顯示功能：電壓、電流、功率、功率因數(shù)、頻率及電度等監(jiān)測(cè)信息實(shí)時(shí)刷新，并以一次圖形式直觀動(dòng)態(tài)顯示。

       2、現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)報(bào)表需滿(mǎn)足自動(dòng)生成日、周、月報(bào)表，并具有導(dǎo)出打印功能。

       3、對(duì)各配電回路的電流具有趨勢(shì)曲線(xiàn)功能。

       4、可以對(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)現(xiàn)場(chǎng)要求，安科瑞電氣股份有限公司為上海東冠紙業(yè)有限公司設(shè)計(jì)了Acrel-3000電能管理軟件，下面針對(duì)Acrel-3000電能管理軟件參數(shù)做具體說(shuō)明。

3.1 Acrel-3000設(shè)計(jì)參照標(biāo)準(zhǔn)

       上海東冠紙業(yè)有限公司電能管理系統(tǒng)以現(xiàn)行國(guó)家及電力行業(yè)的有效標(biāo)準(zhǔn)為依據(jù)，其中國(guó)標(biāo)未列入部分應(yīng)參考IEC標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范。如標(biāo)準(zhǔn)間有矛盾時(shí)，應(yīng)以較高標(biāo)準(zhǔn)為準(zhǔn)。

       系統(tǒng)的設(shè)計(jì)滿(mǎn)足以下所列制造和試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)：

        ISO/IEC11801 《綜合布線(xiàn)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》

        GA/T70-94 《中華人民共和國(guó)公共安全行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)》

        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》

3.2網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)拓?fù)鋱D

1. 高壓配電間內(nèi)我司智能儀表ACR220EL共28臺(tái)，采用1根屏蔽雙絞線(xiàn)連接至通訊管理機(jī)，進(jìn)行數(shù)據(jù)的集中采集；2車(chē)間及3車(chē)間內(nèi)我司智能儀表ACR220EL共11臺(tái)，采用1根屏蔽雙絞線(xiàn)連接至通訊管理機(jī)；1車(chē)間內(nèi)我司智能儀表ACR220EL共5臺(tái)，采用1根屏蔽雙絞線(xiàn)連接至通訊管理機(jī)，進(jìn)行數(shù)據(jù)的集中采集；4車(chē)間內(nèi)我司智能儀表ACR220EL共3臺(tái)，采用1根屏蔽雙絞線(xiàn)連接至通訊管理機(jī)，進(jìn)行數(shù)據(jù)的集中采集；通訊線(xiàn)纜均采取屏蔽線(xiàn)接地，防止強(qiáng)電信號(hào)干擾，末端加裝120歐電阻，增強(qiáng)線(xiàn)路信號(hào)，保障了數(shù)據(jù)傳輸?shù)膶?shí)時(shí)性。
2. 以上我司智能儀表ACR220EL均采用MODBUS-RTU通訊協(xié)議進(jìn)行數(shù)據(jù)上傳，其中數(shù)據(jù)傳輸波特率為9600 bit/s上位機(jī)采用TCP/IP通訊協(xié)議進(jìn)行數(shù)據(jù)采集。

4 系統(tǒng)變更

       在系統(tǒng)調(diào)試階段，業(yè)主要求，為了更好的方便管理車(chē)間內(nèi)的能耗數(shù)據(jù)，希望我司將采集到得數(shù)據(jù)上傳至車(chē)間內(nèi)原有的ERP系統(tǒng)內(nèi)。

        我司根據(jù)客戶(hù)的實(shí)際要求，對(duì)原有軟件方案進(jìn)行變更，將我司數(shù)據(jù)庫(kù)的數(shù)據(jù)上傳至SQL數(shù)據(jù)庫(kù)中，定時(shí)(默認(rèn)15分鐘1次)上傳至ERP系統(tǒng)，可把能耗量和產(chǎn)值進(jìn)行對(duì)比，方便了工廠內(nèi)部考核指標(biāo)的定制。具體數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)儲(chǔ)對(duì)應(yīng)表格如下圖所示：

5系統(tǒng)功能

       根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)對(duì)系統(tǒng)需求，安科瑞電氣股份有限公司針對(duì)性的對(duì)該項(xiàng)目系統(tǒng)界面及功能進(jìn)行了設(shè)計(jì)，具體顯示界面如下：

5.1 系統(tǒng)主界面

       配電示意界面：以一次圖形式直觀動(dòng)態(tài)顯示電壓、電流、功率、功率因數(shù)及頻率等監(jiān)測(cè)信息，滿(mǎn)足了現(xiàn)場(chǎng)需求。

5.2 報(bào)表統(tǒng)計(jì)

       系統(tǒng)采集的有功電度數(shù)據(jù)，按照回路名稱(chēng)的不同自動(dòng)生成報(bào)表并有報(bào)表打印功能，可對(duì)某一回路某一時(shí)間段內(nèi)的用電量進(jìn)行查詢(xún)與打印，同時(shí)這些報(bào)表也能以Excel的格式導(dǎo)出。

實(shí)時(shí)報(bào)表

歷史報(bào)表

5.3 趨勢(shì)曲線(xiàn)

       曲線(xiàn)趨勢(shì)：實(shí)現(xiàn)了用戶(hù)所要求的通過(guò)對(duì)各配電回路的電流繪制趨勢(shì)曲線(xiàn)，分析該回路配電運(yùn)行狀況。曲線(xiàn)中可對(duì)測(cè)量數(shù)據(jù)量程進(jìn)行設(shè)置，方便查看，曲線(xiàn)還可設(shè)置開(kāi)始時(shí)間和時(shí)間間隔，方便用戶(hù)進(jìn)行任意時(shí)間的曲線(xiàn)查看。

5.4事件報(bào)警

       事件報(bào)警：越限報(bào)警內(nèi)容，報(bào)警數(shù)值，值班人員以及動(dòng)作類(lèi)型和時(shí)間，同時(shí)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。如下圖所示，可以自動(dòng)記錄事件發(fā)生的時(shí)間和回路名稱(chēng)，以便用戶(hù)查詢(xún)，追憶故障原因。

5.5通訊狀態(tài)

       系統(tǒng)監(jiān)控現(xiàn)場(chǎng)所有點(diǎn)的通訊狀態(tài)，紅色綠色分別代表儀表通訊正常和異常，便于用戶(hù)查看各監(jiān)測(cè)點(diǎn)通訊狀態(tài)。

6運(yùn)行效果

1. 實(shí)時(shí)性：項(xiàng)目實(shí)施前現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)主要靠人工抄錄，1天2次，各回路時(shí)間不統(tǒng)一，可對(duì)性差；項(xiàng)目實(shí)施后后臺(tái)實(shí)時(shí)采集，50ms一次，可比性強(qiáng)。
2. 存儲(chǔ)管理：項(xiàng)目實(shí)施前紙質(zhì)記錄，查詢(xún)時(shí)翻箱倒柜，年久易失，數(shù)據(jù)日期管理復(fù)雜；項(xiàng)目實(shí)施后計(jì)算機(jī)存儲(chǔ)，數(shù)據(jù)可存儲(chǔ)10年以上，查詢(xún)速度快，只需鼠標(biāo)一點(diǎn)，迅速準(zhǔn)確。
3. 整體分析：項(xiàng)目實(shí)施前各個(gè)時(shí)段用電量以及各個(gè)回路用電橫向和豎向無(wú)法對(duì)比；項(xiàng)目實(shí)施后通過(guò)曲線(xiàn)分析，三相用電的調(diào)配相對(duì)均衡。
4. 數(shù)據(jù)安全：項(xiàng)目實(shí)施前分散管理，手工定時(shí)備份，對(duì)連續(xù)數(shù)據(jù)備份不準(zhǔn)確；項(xiàng)目實(shí)施后同步集中管理，系統(tǒng)自動(dòng)即時(shí)備份。
5. 負(fù)荷調(diào)整：項(xiàng)目實(shí)施前調(diào)整三相回路負(fù)荷平衡比較困難；項(xiàng)目實(shí)施后實(shí)時(shí)管理分配各個(gè)回路電流任務(wù)，使三相電流平衡，日志記錄。

6結(jié)束語(yǔ)

        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，提率。同時(shí)，根據(jù)建立的電能計(jì)量體系，可以了解、分析車(chē)間能耗，提出降耗計(jì)劃，采取節(jié)能降耗措施，逐步提高用電效率。

參考文獻(xiàn)：

[1].任致程 周中. 電力電測(cè)數(shù)字儀表原理與應(yīng)用指南[M]. 北京. 中國(guó)電力出版社. 2007. 4

作者簡(jiǎn)介：

王長(zhǎng)幸 (1985-)，女，本科，就職于江蘇安科瑞電器制造有限公司

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