電能管理系統改造方案

楊小琴（華東建筑設計研究院有限公司， 上海市 200002）

李 華（哈爾濱市城鄉規劃設計研究院，哈爾濱市 150010）

曹雪華（上海安科瑞電氣股份有限公司， 上海市 201801）

    摘 要：采用Acrel-3000電能管理系統對某廠配電系統進行了改造，實現了各配電回路的遠程監控和集中管理，能自動計算出單位產量能耗用電，為科學的節能管理提供了依據。介紹該電能管理系統的結構、功能及軟件實現。特別介紹了ADL導軌式安裝電能表的特點及其通訊電纜的接線方式。

    1　 前言

    為響應國務院制定的一系列促進節能減排的政策措施，全國各行各業都積極采取措施節能節電，取得了積極進展。然而電力節能方案的實施、用電節能設備的廣泛采用是否真的起到了節能的作用，必須用合理的考核管理機制進行科學的判斷。

    某公司廠房共有一期配電房1個、二期配電房2個，提供全廠的生產、照明、空調用電及其它用電等。原有配電系統只在全廠總進線回路上裝有電力部門的電度表，管理者只能從每個月電力部門提供的用電總數值得知本月電量能耗，至于電能都用在了什么地方，有沒有電能浪費，節能措施有沒有收到應有的效果，企業管理者不是很清楚。亟待一個合理的電能考核機制來實現電能的科學管理。

    針對以上問題，并根據客戶要求，對原有配電系統進行了改造，改造后的Acrel-3000電能管理系統，不僅能實現對各配電回路的遠程監控和集中管理，而且還實現了根據各監控設備進行分類電能統計、復費率電能統計、8小時班組能耗統計、日能耗統計和月耗電能統計，自動計算出單位產量能耗用電，為科學地節能管理提供了依據。

    2　 項目分析

    該電能管理系統是在原有變配電柜基礎上增加帶通訊接口的電能表，將電量參數遠傳至監控中心，從而實現集中遠程監控和管理的一個低壓配電改造項目。

    要實現對每一臺機器用電量的統計，及對每一出線回路電能數據的采集，必須在每一出線回路安裝一塊電能計量表，但目前市場上的電能計量表普遍采用傳統的壁掛式安裝方式，體積大，安裝不方便。該公司原有配電系統的配電柜均為抽屜柜，在原有抽屜柜面板上已經安裝了電流表和信號指示燈，安裝空間非常狹小，不可能在抽屜面板上增加任何傳統的電能表。抽屜內部安裝的元器件已非常緊密，再安裝傳統電能表或數字式電力網絡儀表都是不可能的。

    如果從每個回路互感器引出測量線路，重新制作新電表箱放置在配電柜旁邊，將電能表集中安裝在電表箱里呢？這種方法會使電表箱到配電柜的線纜特別多，鑒于該公司廠房配電回路數較多，安裝接線比較麻煩，且以后的檢修維護也會比較困難，增加如此多的電纜線和新增加的電表箱也會增加了用戶的經濟成本，因此這種方法是不可取的。

    綜合考慮儀表安裝、調試及后期維護等多種因素，最終選用ADL系列導軌式安裝電能表。該系列儀表可以很方便地安裝在配電柜背面的導軌上，不需要對配電柜重新開孔，也不用將大量的電纜引出到新的電表箱中，安裝方便又節約了大量電纜和電表箱的成本，而且這種一對一式的測量，對于將來系統的檢修維護也是非常清晰方便的。

    ADL系列導軌式電能表均帶有標準的RS485通訊接口，采用Modbus RTU國際標準通訊協議，通過儀表的通訊接口將儀表組網，最終實現在監控中心進行集中監控和管理。

    3　 ADL導軌式安裝電能表

    ADL系列導軌式安裝電能表包括單相復費率電能表和三相復費率電能表。該系列電能表體積小巧，外形美觀，結構模數化，可安裝于35mm標準導軌上。圖1為ADL系列儀表外形及安裝方式。

圖1　ADL系列儀表外形及安裝方式

    ADL系列導軌式安裝電能表支持一次接入和二次接入兩種接線方式，不僅可用于低壓配電柜，還可以用在終端配電箱，電流表最大規格為20(80)A。

    ADL系列導軌式安裝電能表不僅在外形和接線上具有靈活方便的特點，而且在功能和性能上也具有下述優點：

    a. 計量正反向有功電量，功率潮流方向自動識別并指示，具有4費率及總電能計量功能。

    b. 分時復費率功能，日時段可設4費率、8時段，時段內的最小時間單位為1min。

    c. 按月凍結轉存功能，可統計上上月、上月及本月的總用電量和分時電量，用于月用電費的結算及監測用電情況。

    d. 實時監測功能，測量顯示電壓、電流、頻率、功率、功率因數。

    e. 輸出接口。帶光電隔離的電量脈沖數據輸出接口，可用于校表和實現DCS（集散控制系統）遠傳，RS485通訊接口可以實現遠程抄表和負荷監測。

    4　 系統構成

    該電能管理改造系統采用分層分布式計算機網絡結構，即間隔層、通訊層和站控層，如圖2所示。

圖2　電能管理系統結構示意圖

    儀表之間采用屏蔽雙絞線進行總線型連接，通過通訊擴展卡進入監控主機。圖3所示為ADL儀表通訊電纜接線示意圖。通過對配電系統的二次設備進行組網，經由通訊網絡到達監控主機，將分散的配電所的現場設備連接為一個整體。

圖3　ADL儀表通訊電纜接線示意圖

    監控中心配置監控計算機、打印機、UPS電源及必要的輔助設備，Acrel - 3000電能管理軟件完成對各臺電能表的遠程采集和數據的集中處理。

    5　 軟件實現及系統功能

    5. 1 軟件實現

    上位機軟件采用Acrel - 3000組態軟件，通過軟件進行設備配置、數據庫變量配置、界面設計等，完成了在上位機軟件監控及電能管理的功能。

    5. 2 系統功能

    整個系統實現了對一期配電房和二期配電房所有回路電能的采集和統計，遠程自動抄表、電能統計等功能，包括：

    a. 遠程電量參數測量，包括實時電能、分攤電能、總電能以及按各監控設備統計電能。

    b. 運行狀態監測，通訊異常報警提示。

    c. 用戶管理，不同用戶權限具備不同操作功能，各級權限具有口令修改操作功能和權限防誤功能。

    d. 電能報表，實現了所有電能報表的按時間查詢，分為分鐘、小時、班組、日、月五種類型，包括總、尖、峰、平、谷復費率電能及用電量。

    e. 電能柱形圖，任意回路電能實時電能柱形圖顯示，包括總、尖、峰、平、谷電能。

    f. 匯總表，所有監控設備電能匯總，按時間段查詢，自動計算任意時段用電量。

    g. 單位能耗，自動計算單位產量能耗，并可打印及導出。單位產量能耗計算界面如圖4所示。

    h. 打印及導出，所有報表及界面均可打印，或以EXCEL、WORD格式導出。

圖4　單片能耗報表

    6　 結束語

    該系統已調試完畢并驗收，目前已成功投入運行，系統軟件畫面刷新時間小于1s，遙信處理準確率大于99.9％，整個系統運行安全、穩定，極大地方便了用戶的使用。

    ADL導軌式電能表的應用對于準確計量電能、節省安裝空間、節約工程成本，均具有現實意義，對比傳統的壁掛式電度表，其體積小巧、外形簡潔、接線方式靈活、安裝方便，為電能管理系統的改造簡單化、集中化提供了方便。

    該系統完全按照客戶要求對各個監控設備進行分別計算，計算共同設備的電能分攤數及單位產量能耗數，并做了分鐘、小時、日、月4種類型報表。方便的電能數據庫報表極大地減少了用戶進行電能抄表人力的投入，為管理者進行內部計量考核提供了直觀的依據，為進一步的節能管理及節能措施的實施打下了基礎。

    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. 北京. 中國電力出版社， 2007： <