徐霜

安科瑞電氣股份有限公司 上海嘉定

    摘 要：隨著電力工業的快速發展和國家對工業企業節能減排的力度加大，企業用電成本已成為衡量現代化高效率工廠的重要指標。電能管理軟件的應用大大提高了電能量的利用效率和管理水平，本文介紹基于網絡電力儀表的Acrel-3000電能管理系統在小松鑄造有限公司電能管理中的應用，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。

    1、項目概況

    小松（常州）鑄造有限公司是小松集團在中國投資設立的生產鑄造產品的工廠之一，位于江蘇省常州市，是小松集團在中國最早投資設立的三家工廠之一。

    整個項目共包括2個25kV變電所以及9個0.4kV變電所，各變電所分散的分布于廠內，整個系統采用分層分布式結構，分為現場測控層、網絡通訊層以及系統管理層。系統管理層位于1#35kV變電所內，實現各配電室電力設備的集中監視和管理。

    2、初步方案設想

    小松鑄造有限公司每月電力成本支出較高，但是缺乏有效的能源計量系統，無法準確了解本企業的電能流向，因此需要建立一套有效的電能管理系統，用于企業內部考核管理，并此基礎上逐步整理完善電力運行參數數據庫，對數據進行多層次多方面的開發利用（如決策需要、電能分析、數據報送）。同時通過網絡技術使之成為作為小松鑄造有限公司信息化系統的重要子系統，以實現智慧廠區和數字廠區。

    1）部分回路在特定時期功率會非常大，需要對該部分回路進行有功功率監視，當功率達到一定值（該值可以由用戶確定后并設定好），可以通過聲光報警提醒系統管理人員；

    2）需要對企業生產用電進行記錄，根據企業的實際生產需要，制定相應的電能統計報表，并將各生產線用電數據與總進線進行對比，每月與供電局提供的數據進行對比，以此作為考核各班組產能能耗的依據；

    3）計算出各設備使用時間以及設備空載時間；

    4）設計復費率電能管理報表，將不同時間段不同費率的用電量分別進行統計。

    3、設計方案

    3.1整體方案設計

    整個企業共有兩個35kV變電所，9個0.4kV變電所，其中1#變電所共9個回路，2#變電所21個回路，3#變電所共12個回路，4#變電所15個回路，5#變電所共13個回路，6#變電所20個回路，7#變電所12個回路，8#變電所9個回路，9#變電所22個回路，10#變電所（35kV變電所1）9個回路，35kV變電所2共計3個回路需要納入本次電能管理系統。由于企業成立時間較久，各變電所在設計之初只有部分變電所安裝了數字式電能表，其余均未安裝智能電表，不符合企業智能化需求，因此此需要對該部分回路進行改造，加裝智能電表。

    考慮整個項目的安裝方便以及用戶自身的需求，本項目為各配電回路加裝導軌式電度表DTSD1352，所有智能儀表直接通過485總線接入通訊管理機。由于企業內部已經建設內部局域網，本著節約成本，充分利用現有的資源的原則，本項目各變電所內通訊管理機通過網線接入就近局域網接口，經廠內局域網傳輸至在變電室值班室。在變電所值班室內配置通訊管理屏并配置網絡交換機、UPS不間斷電源網絡交換機等設備

    3.2系統結構

    整個系統采設計了一套Acrel3000電能管理系統，采用分層分布式結構，即現場設備層、網絡管理層、監控管理層，如圖1所示：

圖1

    整套電能管理系統監控管理層包括電能管理主機、打印機、UPS電源等，整個系統的核心Acrel3000電能管理軟件安裝于電能管理主機，UPS電源作為不間斷電源，當設備供電出現故障時，可以保證電能管理主機正常運行，電能數據不丟失。電能管理值班室位于35kV變電所值班室內。

    各用電回路電能數據的采集主要通過DTSD1352、DTSF1352、PD284E-9S4（8#、9#配電室）、ACR320EFK（4#配電室）等進行電能信息的基礎采集，這些采集設備可獨立完成數據采集、計算、通訊等功能，一個設備出現問題時，不會影響其他設備正常運行。所有這些設備均有485通訊接口，可以通過RS485總線連接到網絡層。

    針對各低壓變電所比較分散，底層各智能電表具備RS485接口，網絡通訊介質采用屏蔽雙絞線，通訊協議采用Modbus通訊規約，通過RS485總線方式將數據傳送至通訊管理機，并經過企業內部局域網將數據上傳至電能管理主機。

    整個配電系統以計算機站控管理系統為核心，采用現代通訊技術，對整個配電系統的用電狀況進行統一管理，實時監測每個環節、每種設備的用電量；實時監測、監督電能質量，及時發現用電故障，避免用電的浪費。

    3.3系統功能

    數據采集與管理

    數據采集與處理是電能管理系統電能管理實現的基礎，系統能實時和定時采集電氣設備的模擬量（電流、電壓、功率、電度、頻率、）。系統管理軟件可以通過網絡直接讀取各變電所智能電表采集的數據，并可以對采集的所有數據進行顯示、統計、分析、計算和存儲。 實時計算各線路的功率因數。

    實時計算各線路的有功、無功功率值。

    實時計算每日、每月各條線路的有功，無功最大、最小及平均值。

    實時顯示、統計各回路各時段的電度值,對電能數據進行分時計費統計,根據用戶要求具有多種分時計費(尖、峰、谷、平值等)方案和費率的種類。實時顯示、統計各回路每日、每月、每年的有功電度總值和無功電度總值

    實時顯示電容的投切狀態以及手動/自動狀態。

    數據采集周期、方式、參數等可由用戶在線定義，狀態量的變化優先傳送。

    信息處理

    對信號采集系統所采集實時數據進行統計、分析、計算，將數據進行定時存儲。對同用電單位不同時期、不同用電單位同一時期用電量進行統計；作為電費的管理平臺，與實際發生電費進行比較。

    清晰的反映整個企業各個部門的用電構成，幫助企業建立合理的用電管理考核制度，對不同的班組、不同車間分別設計用電管理報表。對于各用電設備使用時間進行統計，計算出各設備單位時間耗能，為今后能源改造提供數據依據。

    電能報表實現了實現了所有電能數據的按時間查詢，分為分鐘、小時、日、月年等多種類型，通過電能管理報表，對各分線電能分別計量統計并與總進線進行匹配，建立完整的電能計量體系，找出用電管理的盲區、誤區。電能匯總如圖2所示

圖2

    畫面顯示

    19寸彩色液晶顯示作為人機交互界面，實時顯示配電系統各種信息畫面，包括廠區平面圖、一次配電系統圖、實時參數顯示、負荷趨勢查詢、設備運行時間、事件報警等。

    圖3所示為傳染病房低壓一次配電系統圖：

圖3

    用電趨勢

    對任何測量參數繪制趨勢圖：如電流、電壓、功率等。通過用電曲線圖可以顯示需量的峰值情況，發現危險地負荷趨勢或系統的剩余容量。可以將不同時間段的負荷曲線進行匯總或比較，追蹤每個用電單位每個回路所需消耗的電力成本。用電趨勢如圖4所示：

圖4

    告警與控制

    當出現通訊故障、遙測越限或其他報警信號時，系統發出音響提示，并自動彈出報警畫面，報警需操作員確認后方可復位，報警系統記錄入監控數據庫。 當發生開關變位時，自動推出時間報警窗和故障相關畫面，畫面中變位開關閃爍，變色提示并在報警框內有漢字提示的報警語句及當前的變位狀態，并指明變位開關名稱，運行編號和性質（正常操作或事故跳閘）。 當發生電流/電壓越限時，畫面閃爍提示，并在報警提示框里顯示當前越限值。 監控系統自動存儲歷史數據和歷史事件，用戶可以按照設備，數據類型，時間段等等項目自定義查詢。 除計算機報警外，系統還設有專門的聲光報警器，以提醒值班人員。報警界面如下圖所示：

    4 結束語

    該項目所采用的Acrel300電能管理系統已經于2013年正式投入運行，整個系統運行穩定、安全，極大的方便了用戶的使用，提供了大量實時、準確的電力數據，為管理者進行內部計量考核、安全用電做出了只管依據，進一步保證了企業供電系統的科學性及穩定性，為今后的節能管理的實施打下了基礎。

    作者簡介：

    徐霜，女，本科，安科瑞電氣股份有限公司，主要研究方向為電能管理<