涂志燕

安科瑞電氣股份有限公司  上海嘉定

摘要：隨著企業(yè)改革的不斷深入，對(duì)用電管理的現(xiàn)代化水平要求越來越高，能夠快速、準(zhǔn)確地獲得各用電環(huán)節(jié)的電能數(shù)據(jù)，用電量分析、負(fù)荷管理、運(yùn)行狀況監(jiān)測(cè)、電費(fèi)自動(dòng)結(jié)算，提高企業(yè)經(jīng)濟(jì)效益的有力手段。為了使監(jiān)控系統(tǒng)斷得到完善，近年來技術(shù)人員對(duì)監(jiān)控系統(tǒng)的研究工作逐步增加，并且開始使用新的技術(shù)對(duì)現(xiàn)有的監(jiān)控系統(tǒng)進(jìn)行改造，為當(dāng)前各部門化監(jiān)控系統(tǒng)的構(gòu)建提供了極大幫助。本文通過（昆山）珀?duì)柭鼨C(jī)電有限公司項(xiàng)目中的變電所的應(yīng)用介紹電能管理系統(tǒng)在企業(yè)用電管理中的應(yīng)用。

關(guān)鍵字：電能管理系統(tǒng)；監(jiān)控系統(tǒng)；集中抄表系統(tǒng)；用電管理系統(tǒng)；

0、引言

  配電自動(dòng)化，是項(xiàng)集計(jì)算機(jī)技術(shù)、數(shù)據(jù)傳輸技術(shù)、控制技術(shù)、現(xiàn)代化設(shè)備及管理于體的綜合信息管理系統(tǒng)。其目的是提高供電可靠性，改善電能質(zhì)量，向用戶提供服務(wù)，降低運(yùn)行費(fèi)用，減輕運(yùn)行人員的勞動(dòng)強(qiáng)度。

  企業(yè)電能管理系統(tǒng)是響應(yīng)家節(jié)能降耗和精細(xì)化能源管理號(hào)召的產(chǎn)物，旨在提高終端用電效率和改變用電方式，在滿足同樣用電功能的同時(shí)，實(shí)現(xiàn)用電和設(shè)備危險(xiǎn)預(yù)警、減少電量消耗和電力需求，達(dá)到安全用電、節(jié)約資源和保護(hù)環(huán)境、實(shí)現(xiàn)“安全用電、經(jīng)濟(jì)用電、有序用電、智能用電”的用電目標(biāo)。本文通過對(duì)（昆山）珀?duì)柭鼨C(jī)電有限公司項(xiàng)目電能管理系統(tǒng)的建設(shè)，介紹電能管理系統(tǒng)在工業(yè)企業(yè)中的應(yīng)用。

1.項(xiàng)目概述及建設(shè)目標(biāo)

  信息時(shí)代的到來，要求不間斷供電的設(shè)備越來越多，給供電提出了更高的要求。停電或限電會(huì)導(dǎo)致減產(chǎn)，而忽然的停電則會(huì)危害工廠的重要設(shè)備。落后的人工配電方式，針對(duì)現(xiàn)代化的制造業(yè)是不適用的。只有實(shí)現(xiàn)配電自動(dòng)化，才可能zui大限度地提高供電質(zhì)量，滿足人們?nèi)粘Ｉ罟ぷ髋c生產(chǎn)的需要。實(shí)現(xiàn)配電站自動(dòng)化可提高供電的可靠性。實(shí)現(xiàn)配電站自動(dòng)化，可減少故障次數(shù)，縮小事故范圍，縮短事故時(shí)間，為恢復(fù)供電、快速分析、診斷、報(bào)告事故原因提供有效的依據(jù)。

  現(xiàn)（昆山）珀?duì)柭鼨C(jī)電有限公司為響應(yīng)家節(jié)能減排政策故對(duì)低壓等級(jí)配電做升級(jí)改造。為保證該設(shè)施供配電可靠故配置電能管理系統(tǒng)，實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)并保存數(shù)據(jù)以便后期管理。

2、電能管理系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

  在監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計(jì)中，要充分考慮客戶的實(shí)際需求，以及電力系統(tǒng)的實(shí)際結(jié)構(gòu)、電力系統(tǒng)的實(shí)際載荷能力等因素，進(jìn)而合理的選擇監(jiān)控設(shè)備，這既有利于減少系統(tǒng)運(yùn)作的成本，同時(shí)也有利于系統(tǒng)功能的實(shí)現(xiàn)。   

  本項(xiàng)目的電能管理系統(tǒng)，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)變電站低壓配電回路的實(shí)時(shí)監(jiān)控，有利于電能管理。另方面，電能管理系統(tǒng)不僅能夠準(zhǔn)確的表示出回路的用電狀況，它還具備網(wǎng)絡(luò)通訊等功能，能夠與計(jì)算機(jī)、串口服務(wù)器等設(shè)備進(jìn)行組合，及時(shí)的顯示站內(nèi)各個(gè)配電回路的運(yùn)作狀態(tài)，當(dāng)站內(nèi)電力系統(tǒng)的負(fù)載越標(biāo)時(shí)，電力監(jiān)控系統(tǒng)能夠迅速報(bào)警，發(fā)出語音提示。另外，電能管理系統(tǒng)還能夠生成報(bào)表、曲線圖等統(tǒng)計(jì)信息，便于有關(guān)人員分析站內(nèi)各部分的用電狀況，使站內(nèi)的用電活動(dòng)更加安全，從而保證站內(nèi)人員的生命安全，提高車站工作人員的工作效率。

  2.1 系統(tǒng)結(jié)構(gòu) 依據(jù)（昆山）珀?duì)柭鼨C(jī)電有限公司的配電情況分布情況，在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)建設(shè)采用分層分布式結(jié)構(gòu)，系統(tǒng)包括：站控管理層、網(wǎng)絡(luò)通訊層、現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備層。系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)如圖所示：

  站控管理層管理人員與計(jì)算機(jī)進(jìn)行人機(jī)交互的直接窗口，對(duì)采集的現(xiàn)場(chǎng)各類數(shù)據(jù)信息計(jì)算、分析與處理，并以圖形、數(shù)顯、聲音等方式反映現(xiàn)場(chǎng)的運(yùn)行狀況，是系統(tǒng)的zui上層部分。主要由系統(tǒng)軟件和必要的硬件設(shè)備，如工業(yè)級(jí)計(jì)算機(jī)、打印機(jī)、UPS電源等組成。

  通訊層使用的設(shè)備為串口服務(wù)器。該層是數(shù)據(jù)信息交換的橋梁，負(fù)責(zé)對(duì)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備回送的數(shù)據(jù)信息進(jìn)行采集、分類和傳送等工作的同時(shí)，轉(zhuǎn)達(dá)上位機(jī)對(duì)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備的各種控制命令。

  現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備層主要是連接于網(wǎng)絡(luò)中用于電參量采集測(cè)量的各類型的安科瑞APMD730、ACR330ELH、PZ80L-E4/C及PZ72L-E4/C儀表，也是構(gòu)建該配電系統(tǒng)必要的基本組成元素。現(xiàn)場(chǎng)配置居正的電能表，實(shí)現(xiàn)低壓回路三相電流、三相電壓、頻率、功率、四象限電能等電參量監(jiān)測(cè)；并對(duì)每個(gè)回路斷路器分合閘狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)測(cè)。

  2.2 網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)

  電能管理系統(tǒng)中的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)能夠及時(shí)的對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行傳輸，并迅速傳遞操作指令，是實(shí)現(xiàn)電力監(jiān)控系統(tǒng)各項(xiàng)功能的基礎(chǔ)。把現(xiàn)場(chǎng)每個(gè)設(shè)備就地與總線連接，之后在把各條總線全部接入串口服務(wù)器，來實(shí)現(xiàn)與主機(jī)的傳遞。

  2.3監(jiān)控系統(tǒng)軟件功能設(shè)計(jì)

  系統(tǒng)依據(jù)客戶實(shí)際需求進(jìn)行設(shè)計(jì)，并實(shí)現(xiàn)了次主接線圖界面顯示及廠區(qū)電能占比餅圖；電參量遙測(cè)及電參量越限報(bào)警；事件記錄；系統(tǒng)運(yùn)行異常監(jiān)測(cè)；故障報(bào)警及操作記錄；報(bào)表查詢與打印；系統(tǒng)負(fù)荷實(shí)時(shí)、歷史曲線，用戶權(quán)限管理等主要功能。

  2.3.1配電次圖顯示

  電能管理系統(tǒng)具備友好的人機(jī)界面，能夠以配電次干線圖的形式直觀顯示配電線路的分布情況且數(shù)據(jù)采集頻率為1S，同時(shí)將實(shí)時(shí)采集的各回路的電參量信息，以及配電回路開關(guān)的分合閘狀態(tài)，實(shí)時(shí)顯示在系統(tǒng)界面中。如下圖所示：

  2.3.2變壓器運(yùn)行狀態(tài)監(jiān)測(cè)

  電能管理系統(tǒng)提供變壓器實(shí)時(shí)運(yùn)行參量，如功率曲線、電流曲線、變壓器溫度曲線，且能根據(jù)客戶容量需求實(shí)時(shí)展示變壓器負(fù)荷率即提醒客戶變壓器是否正常運(yùn)行，并實(shí)時(shí)顯示在系統(tǒng)界面中。如下圖所示：

  2.3.3電能質(zhì)量分析

  電能管理系統(tǒng)可以對(duì)整個(gè)配電系統(tǒng)范圍內(nèi)的電能質(zhì)量和電能可靠性狀況進(jìn)行持續(xù)性的監(jiān)測(cè)。配電系統(tǒng)維護(hù)人員可以通過諧波分析界面掌握配電系統(tǒng)的諧波含量，及時(shí)采取相應(yīng)的措施提高配電系統(tǒng)的可靠性，減少因諧波造成的供電事故的發(fā)生。

  2.3.4區(qū)域分配用電分析

  電能管理系統(tǒng)可以根據(jù)用戶要求定制個(gè)性化的系統(tǒng)界面，系統(tǒng)以豐富的數(shù)據(jù)報(bào)表、區(qū)域用電餅圖等體現(xiàn)計(jì)量體系的完整性。客戶可直觀了解公司內(nèi)部運(yùn)行情況。具體如下圖：

  2.3.5電能報(bào)表分析

  電能管理系統(tǒng)以豐富的數(shù)據(jù)報(bào)表體現(xiàn)計(jì)量體系的完整性。系統(tǒng)具備各回路定時(shí)抄表匯總統(tǒng)計(jì)功能，用戶可以自由查詢自系統(tǒng)正常運(yùn)行以來任意時(shí)間段內(nèi)各配電節(jié)點(diǎn)的用電情況（本項(xiàng)目電能報(bào)表為客戶定制），即該節(jié)點(diǎn)進(jìn)線用電量與各分支回路消耗電量的統(tǒng)計(jì)分析報(bào)表。該功能使得用電可視透明，并在用電誤差偏大時(shí)可追溯，維護(hù)計(jì)量體系的正確性。具體如下圖：

  2.3.6報(bào)警信息設(shè)置及查詢

  電能管理系統(tǒng)的數(shù)據(jù)記錄功能它要求系統(tǒng)中必須有足夠的內(nèi)存空間，進(jìn)而長(zhǎng)時(shí)間的、大量的對(duì)數(shù)據(jù)信息進(jìn)行記錄和存儲(chǔ)。其次，電能管理系統(tǒng)的數(shù)據(jù)記錄功能也包括對(duì)故障信息的記錄，即對(duì)故障發(fā)生時(shí)的實(shí)時(shí)電流、實(shí)時(shí)電壓等數(shù)據(jù)進(jìn)行記錄存儲(chǔ)。電能管理系統(tǒng)能通過管理人員對(duì)電壓、電流及功率的設(shè)置，從而實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)配電情況，是否出現(xiàn)短路或者超負(fù)荷等情況，便于工作人員解決。

  2.3.7用戶權(quán)限管理

  電能管理系統(tǒng)為了本項(xiàng)目系統(tǒng)安全穩(wěn)定運(yùn)行，用戶權(quán)限管理能夠防止未經(jīng)授權(quán)的操作（如配電回路名稱修改）。可以定義不同級(jí)別用戶的登錄名、密碼及操作權(quán)限，為系統(tǒng)運(yùn)行維護(hù)管理通過可靠的安全保障。

3、供配電設(shè)計(jì)中應(yīng)用電力監(jiān)控系統(tǒng)的意義

  綜上所述，針對(duì)以上問題，并根據(jù)客戶要求，對(duì)原有配電系統(tǒng)進(jìn)行改造，改造后的電能管理系統(tǒng)不僅能實(shí)現(xiàn)對(duì)各個(gè)配電回路的遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)和集中管理，而且還實(shí)現(xiàn)了根據(jù)各監(jiān)測(cè)設(shè)備進(jìn)行分類電能統(tǒng)計(jì)。通過對(duì)電能管理系統(tǒng)設(shè)置，工作人員可以在短時(shí)間內(nèi)做出正確的判斷并進(jìn)項(xiàng)操作。在全面了解電網(wǎng)狀態(tài)的情況下，工作人員能及時(shí)、準(zhǔn)確的處理故障。除此之外，他更有重要的社會(huì)效益。減少人類在強(qiáng)電場(chǎng)中的工作時(shí)間，對(duì)從業(yè)人員的身體健康更有著重要的意義，可以避免很多職業(yè)病、人為觸電事故的發(fā)生。

參考文獻(xiàn)

  [1]《電力電測(cè)數(shù)字儀表原理與應(yīng)用指南》， 任致程、周中，中電力出版社

  [2]《電力監(jiān)控系統(tǒng)在供配電設(shè)計(jì)中的應(yīng)用》，高士宏，科技風(fēng) 

作者簡(jiǎn)介：
  涂志燕，女，本科，安科瑞電氣股份有限公司，主要研究方向?yàn)橹悄茈娋W(wǎng)供配電