趙娜

安科瑞電氣股份有限公司，上海 嘉定 201801；

摘要：介紹Acrel-3000電能管理系統(tǒng)，采用智能電力儀表采集配電現場的各種電參量。系統(tǒng)采用現場就地組網的方式，組網后通過現場總線通訊遠傳至監(jiān)控后臺，通過Acrel-3000電能管理系統(tǒng)實現對配電回路用電的實時監(jiān)控、分析及管理。

關鍵詞：變電所;智能電力儀表;電能管理系統(tǒng);

0 概述

    淄博市職業(yè)病防治院始建于1970年，承擔著全市企事業(yè)單位接觸有害作業(yè)人員的健康監(jiān)護、職業(yè)病診斷治療以及工傷（職業(yè)病）病人康復的重要職能，現位于淄博新區(qū)南京路與中潤大道路口西南，是目內地市級zui大的職業(yè)病防治專業(yè)機構。醫(yī)院于2015年5月9日加掛“淄博市六人民醫(yī)院"牌子，正式成為所市級綜合醫(yī)院。

    該醫(yī)院主要有3組變壓器（10KV/0.4KV）及若干0.4KV饋線回路。

1 客戶需求

    醫(yī)院每年在用電方面的投入成本比較大，主要對用電質量和用電明細均不明確，對用電管理人員造成了很多困惑，根據其實際情況提出以下需求：

    ●變壓器的電流越*無法實時被管理人員得知，安全用電存在隱患，系統(tǒng)需能實現短信報*功能。

    ●人工抄表無法到具體科室的用電量，無法真正實現內部績效考核。

    ●需能實時監(jiān)測變壓器的實時電流、電壓、功率及能耗波動情況。

    ●需能夠查看具體某個回路或幾個回路每天的用電量，并可進行對比，形成餅圖、棒圖的形式。

    ●每個變壓器均可查看當日能耗、昨日能耗及同期能耗值。

    ●系統(tǒng)可實現同比、環(huán)比分析功能。

    ●系統(tǒng)可遠程訪問，使管理人員隨時可查看工程系統(tǒng)用電回路工作狀態(tài)。

    根據用戶需求，需要對淄博市職業(yè)病防治院建立Acrel-3000電能管理系統(tǒng)（主要是數據的實時監(jiān)控及能耗數據處理分析），在值班室內設置監(jiān)控平臺，對回路實時監(jiān)測、統(tǒng)計、分析，以保證用電的安全、可靠和。

    安科瑞Acrel-3000電能管理系統(tǒng)，充分利用了現代電子技術、計算機技術、網絡技術和現場總線技術的發(fā)展，對變配電系統(tǒng)進行分散數據采集和集中監(jiān)控管理。對配電系統(tǒng)的二次設備進行組網，通過計算機和通訊網絡，將分散的配電所的現場設備連接為個有機的整體，實現電網運行的遠程監(jiān)控、集中管理及能效分析。

2 系統(tǒng)結構描述

本監(jiān)控系統(tǒng)采用分層分布式結構，即站控層，通訊層與間隔層；如圖（1）所示：

圖（1）Acrel-3000電能管理系統(tǒng)網絡拓撲圖

    間隔設備層主要為：智能電度表、開關量、模擬量采集模塊和框架斷路器等。這些裝置分別對應相應的次設備安裝在電氣柜內，這些裝置均采用RS485通訊接口，通過現場MODBUS總線組網通訊，實現數據現場采集。

    網絡通訊層主要為：通訊服務器，其主要功能為把分散在現場采集裝置集中采集，同時遠傳至站控層，完成現場層和站控層之間的數據交互。

    站控管理層：設有高性能工業(yè)計算機、顯示器、UPS電源、打印機、短信報*模塊、報*蜂鳴器等設備。監(jiān)控系統(tǒng)安裝在計算機上，集中采集顯示現場設備運行狀況，以人機交互的形式顯示給用戶。

    改造后增設的智能電度表均采用RS485接口和MODBUS-RTU通訊協(xié)議，RS485采用屏蔽線傳輸，般都采用二根連線，接線簡單方便；通訊接口是半雙工通信即通信的雙方都可以接收、發(fā)送數據但是在同時刻只能發(fā)送或接收數據，數據zui高傳輸速率為10Mbps。

    RS485接口是采用平衡驅動器和差分接收器的組合，抗噪聲干擾能力增強，總線上允許連接多達32個設備，zui大傳輸距離為1.2km。

3 Acrel-3000電能管理系統(tǒng)主要功能

3.1  數據采集與處理

    數據采集是配電監(jiān)控的基礎，數據采集主要由底層多功能網絡儀表采集完成，實現遠程數據的本地實時顯示。需要完成采集的信號包括：三相電壓U、三相電流I、頻率Hz、功率P、功率因數COSφ、電度Epi、遠程設備運行狀態(tài)等數據。

    數據處理主要是把按要求采集到的電參量實時準確的顯示給用戶，達到配電監(jiān)控的自動化化和智能化要求，同時把采集到的數據存入數據庫供用戶查詢。

3.2  人機交互

    系統(tǒng)提供簡單、易用、良好的用戶使用界面。采用全中文界面，CAD圖形顯示低壓配電系統(tǒng)電氣次主接線圖，顯示配電系統(tǒng)設備狀態(tài)及相應實時運行參數，畫面定時輪巡切換；畫面實時動態(tài)刷新；模擬量顯示；開關量顯示；連續(xù)記錄顯示等。

3.3  歷時事件

    歷時事件查看界面主要為用戶查看曾經發(fā)生過的故障記錄、信號記錄、操作記錄、越限記錄提供方便友好的人機交互，通過歷史事件查看平臺，您可以根據自己的要求和查詢條件方便定位您所要查看的歷史事件，為您把握整個系統(tǒng)的運行情況提供了良好的軟件支持。

3.4  數據庫建立與查詢

    主要完成遙測量和遙信量定時采集，并且建立數據庫，定期生成報表，以供用戶查詢打印。

3.5  用戶權限管理

    針對不同級別的用戶，設置不同的權限組，防止因人為誤操作給生產，生活帶來的損失，實現配電系統(tǒng)的安全，可靠運行。可以通過用戶管理進行用戶登錄、用戶注銷、修改密碼、添加刪除等操作，方便用戶對賬號和權限的修改。

3.6  運行負荷曲線

    負荷趨勢曲線功能主要負責定時重要回路電流和功率負荷參量，自動生成運行負荷趨勢曲線的，方便用戶及時了解設備的運行負荷狀況。點擊畫面相應按鈕或菜單項可以完成相應功能的切換；可以查看實時趨勢曲線或歷史趨勢線；對所選曲線可以進行平移、縮放、量程變換等操作，幫助用戶進線趨勢分析和故障追憶，為分析整個系統(tǒng)的運行狀況提供了直觀而方便的軟件支持。

3.7  遠程報表查詢

    報表管理程序的主要功能是根據用戶的需要設計報表樣式，把系統(tǒng)中處理的數據經過篩選、組合和統(tǒng)計生成用戶需要的報表數據。本程序還可以根據用戶的需要對報表文件采用定時保存、打印或者召喚保存、打印模式。同時本程序還向用戶提供了對生成的報表文件管理功能。

    報表具有自由設置查詢時間實現日、月、年的電能統(tǒng)計，數據導出和報表打印等功能。

3.8  系統(tǒng)能耗分析功能

    可實現對能耗系統(tǒng)同比、環(huán)比分析；根據自定義時間段查詢峰、平、谷電度值；根據班組能耗可核算某個班組的能效比。

4 案例分析

    根據本項目現場的回路，系統(tǒng)可實時顯示次回路運行狀況，功能有電量遙測主要監(jiān)測運行設備的電參量，其中包括：線三相電壓、電流、功率、功率因數、電能，頻率等電參量。見圖（2）

圖（2）系統(tǒng)配電二次圖

    遙測報*功能，主要完成對變壓器和主變負載越限彈出報*界面指示具體的報*位置并聲音報*，提醒值班人員及時處理。負載越限值在相應權限下可自由設置。具備歷史查詢功能，見圖（3）。

圖（3） 越限報*信息

    用電量報表功能，可選擇時間段進行查詢，支持任意時間段電度累計查詢，具備數據導出和報表打印等功能。為值班人員提供了可靠的電能報表。該報表各回路名稱和數據庫關聯，方便用戶修改回路名稱，用戶可以直接打印報表，可以以EXCEL格式另存到其他位置，圖（4）變壓器電能統(tǒng)計報表。

圖（4） 電能報表

    參數抄表功能，主要所有回路的電參數進線查詢。支持任意時刻電參數查詢，具備數據導出和報表打印等功能。該報表查詢個配電回路的電參數，主要包括：三相電壓、三相電流、有功功率、無功功率、頻率和有功電度。該報表各回路名稱和數據庫關聯，方便用戶修改回路名稱，如圖（5）所示。

 
圖（5） 參數抄表

    實時功率因數監(jiān)測功能，功率因數過低系統(tǒng)實時告*，用戶根據功率因數狀況對該回路的設備進行維修或換。功率因數報表如圖（6）所示。

圖（6）功率因數趨勢圖

    負荷趨勢曲線界面中可直觀的查看回路的負荷運行情況。查看實時和歷史趨勢曲線，點擊畫面相應按鈕或菜單項可以完成相應功能的切換；幫助用戶進線趨勢分析和故障追憶，具備曲線打印功能。為分析整個系統(tǒng)的運行狀況提供了直觀而方便的軟件支持，見圖（7）。

圖（7）電流趨勢曲線圖

    系統(tǒng)可針對不同級別的用戶，設置不同的權限組，防止因人為誤操作給生產，生活帶來的損失，實現配電系統(tǒng)的安全，可靠運行。可以通過用戶管理進行用戶登錄、用戶注銷、修改密碼、添加刪除等操作，方便用戶對賬號和權限的修改。

    整個系統(tǒng)的投入后，根據后續(xù)管理節(jié)能和設備改造節(jié)能，其公司每年可節(jié)省大量成本。

4 結束語

    該Acrel-3000電能管理系統(tǒng)可以實時采集整個企業(yè)在生產過程中主變和變壓器能耗數據，并對所有數據在線實施監(jiān)測，并對過程中出現能耗異常的數據進行報*提示。還可以對過程中的能耗信息以圖表或者數據表格方式提供數據分析和比較功能，通過設備與設備之間、科室與科室之間的橫向對比，或者周與周、月與月之間的縱向比較，找出能源消耗過程中存在的浪費和隱患。通過向用戶設計各種統(tǒng)計報表建立醫(yī)院能耗設備評估系統(tǒng)和科室能耗考核管理體系，來化醫(yī)院的能源消耗，讓員工從由過去被動節(jié)能向主動節(jié)能的思想意識轉變，來提高醫(yī)院能耗使用效率。

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. 中電力出版社. 2007. 4

[2].周中等編著. 智能電網用戶端電力監(jiān)控與電能管理系統(tǒng)產品選型及解決方案[M]. 北京. 機械工業(yè)出版社. 2011.10

作者簡介：趙娜，女，本科。
任職單位：現任職于安科瑞電氣股份有限公司