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摘 要：隨著電力網絡的不斷發展，用電負荷的持續增長，各種新型負載的不斷涌現，用戶更加關注電能質量的問題，同時對節能減排也提出了更加嚴格的要求。用戶需要更加有效的電能管理解決方案，來應對上述變化帶來的挑戰，以實現變配電系統的持續、高效、低耗的運行。
關鍵詞：數據監測；智能電表；電能管理軟件。
0 引言
配電自動化，是一項集計算機技術、數據傳輸技術、控制技術、現代化設備及管理于一體的綜合信息管理系統。其目的是提高供電可靠性，改善電能質量，向用戶提供優質服務，降低運行費用，減輕運行人員的勞動強度.
隨著電力網絡的不斷發展，用電負荷的持續增長，各種新型負載不斷涌現，用戶更加關注電能質量問題，同時也對電能質量提出了更加嚴格的要求。用戶需要更加有效的電力監控管理解決方案來應對上述變化帶來的挑戰，以實現配電系統持續可靠、高效低耗的運行。
本文以常熟滌綸有限公司電能管理系統為例，介紹電能管理系統在企業生產中的應用。
1 項目概況
常熟滌綸有限公司（原常熟市滌綸廠）是高強低伸滌綸長絲及FDY高強低收縮滌綸工業絲（細旦）專業生產企業，并擁有自營進出口權。公司創建于 1983 年，地處長江三角洲的常熟市董浜鎮徐市。 廠占地面積 49900 平方米，建筑面積 27319 平方米，共有四個生產廠區。由于常熟滌綸工廠用電量比較大，并且為響應國務院制定的一系列促進節能減排的政策措施，更好的對配電系統進行監控管理。因此建立了后臺電力監控與電能管理系統，對配電進行智能化管理。
該工廠變配電系統主要由工廠一樓高壓電機出線和三樓配電室進行變配電管理，共計一個高壓出線回路，32個低壓出線回路，均安裝PZ72-E4/KC可編程電測表，工廠三樓配電室提供整個常熟滌綸的生產所需電力。監控值班室設置在工廠的二樓監控室。
2 用戶需求
為了能實現對整個廠房用電量進行自動采集、遠傳和存儲、預處理、線損統計及分析的電能綜合管理平臺，廠房需采用一套電能管理系統軟件，將各個用電回路的用電狀況及用電量進行管理，將各種用電量及相關數據通過圖、表等方式展現給本地網絡的管理層，并預留接口，為日后向上級管理平臺提供用電量分析的數據基礎。達到自動采集、集中管理的一個智能化電能管理系統。
3 設計方案
3.1 設計標準
DL/T 698 電能信息采集與管理系統
DL/T 698.1-2009第1部分： 總則
DL/T 698.2-2010 第2部分： 主站技術規范
DL/T 698.31-2010 第3.1部分： 電能信息采集終端技術規范-通用要求
DL/T 698.35-2010第3-5部分： 電能信息采集終端技術規范-低壓集中抄表終端特殊要求
DL/T 698.41-2010第4-1部分： 通信協議-主站與電能信息采集終端通信
DL/T 698.42-2010第4-2部分： 通訊協議-集中器下行通信協議
DL/T/814-2002 配電自動化系統功能規范
GB/T/3047.1 面板、架和柜的基本尺寸系列
DL/T5137-2001 《電測量及電能計量裝置設計技術規程》
GB2887 計算站場地技術條件
3.2 系統結構
Acrel-3000電能管理系統以監控主機、通訊設備、測控單元為基本工具，為大型公共建筑的實時數據采集、開關狀態監測及遠程管理與控制提供了基礎平臺，它可以和檢測、控制設備構成任意復雜的監控系統。該系統主要采用分層分布式計算機網絡結構，如圖1所示：站控管理層、網絡通訊層和現場設備層。
1）站控管理層
站控管理層針對電能管理系統的管理人員，是人機交互的直接窗口，也是系統的最上層部分。主要由系統軟件和必要的硬件設備，如工業級計算機、打印機、UPS電源等組成。監測系統軟件具有良好的人機交互界面，對采集的現場各類數據信息計算、分析與處理，并以圖形、數顯、聲音等方式反映現場的運行狀況。
監控主機：用于數據采集、處理和數據轉發。為系統內或外部提供數據接口，進行系統管理、維護和分析工作。
打印機：系統召喚打印或自動打印圖形、報表等。
UPS：保證計算機監測系統的正常供電，在整個系統發生供電問題時，保證站控管理層設備的正常運行，提供足夠的時間進行數據存儲。
2）網絡通訊層
通訊層設備為CP134U-I擴展卡。該層是數據信息交換的橋梁，負責對現場設備回送的數據信息進行采集、分類和傳送等工作的同時，轉達上位機對現場設備的各種控制命令。
通訊介質：系統主要采用屏蔽雙絞線，以RS485接口，MODBUS通訊協議實現現場設備與上位機的實時通訊。
3）現場設備層
現場設備層是數據采集終端，主要由智能儀表組成，采用具有高可靠性、帶有現場總線連接的分布式I/O控制器構成數據采集終端，向數據中心上傳采集的數據。測量儀表擔負著最基層的數據采集任務，其監測的數據必須完整、準確并實時傳送至監控主機。
3.3 現場儀表
對于主進線回路的監測，采用安科瑞的PZ42-E4/KC，實現對該回路的主要電參量的測量，其中包括三相電壓、三相電流、有功功率、無功功率、有功電度、無功電度、頻率、功率因數、電能的峰平谷電能、以及斷路器分合狀態信號等。
對于其他的配電柜出線回路，采用的都是PZ72-E4/KC電力儀表，PZ72-E4/KC多功能電表，為嵌入式安裝，可安裝在動力箱或低壓出線柜門板上，面板尺寸為72mm×72mm，規格為220/380V、5A，電流經互感器接入，精度0.5級，廣泛應用于高、低壓進線柜、聯絡柜、出線柜、動力柜等場合，帶RS485接口，Modbus通訊協議,詳細儀表清單如表一所示；
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回路編號 |
回路名稱 |
儀表型號 |
PT |
CT |
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AH16 |
1 |
高壓電機 |
PZ72-E4/KC |
100 |
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5AA1 |
1 |
主進線 |
PZ72-E4/KC |
1 |
800 |
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5AA2 |
1 |
冷凍1#（東） |
PZ72-E4/KC |
1 |
30 |
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2 |
冷凍2#（西） |
PZ72-E4/KC |
1 |
15 |
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3 |
240M3空壓機控制電源 |
PZ72-E4/KC |
1 |
60 |
|
5AA3 |
1 |
干燥1# |
PZ72-E4/KC |
1 |
60 |
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2 |
干燥除濕1# |
PZ72-E4/KC |
1 |
60 |
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3 |
紡絲2# |
PZ72-E4/KC |
1 |
60 |
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4 |
紡絲1# |
PZ72-E4/KC |
1 |
60 |
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5AA4 |
1 |
紡絲5# |
PZ72-E4/KC |
1 |
60 |
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2 |
紡絲6# |
PZ72-E4/KC |
1 |
60 |
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3 |
空調1# |
PZ72-E4/KC |
1 |
60 |
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4 |
水泵1# |
PZ72-E4/KC |
1 |
15 |
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5AA5 |
1 |
卷繞2#4-6 |
PZ72-E4/KC |
1 |
15 |
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2 |
卷繞1#4-6 |
PZ72-E4/KC |
1 |
15 |
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3 |
卷繞1#1-3 |
PZ72-E4/KC |
1 |
15 |
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4 |
卷繞2#1-3 |
PZ72-E4/KC |
1 |
15 |
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5 |
預熱爐+消防水泵 |
PZ72-E4/KC |
1 |
60 |
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Z-DP-2 |
1 |
卷繞6#1-3 |
PZ72-E4/KC |
1 |
100 |
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2 |
卷繞6#4-6 |
PZ72-E4/KC |
1 |
120 |
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3 |
卷繞5#4-6 |
PZ72-E4/KC |
1 |
120 |
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4 |
卷繞5#1-3 |
PZ72-E4/KC |
1 |
120 |
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Z-DP-1 |
1 |
照明北 |
PZ72-E4/KC |
1 |
120 |
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2 |
照明南 |
PZ72-E4/KC |
1 |
120 |
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3 |
煅燒爐 |
PZ72-E4/KC |
1 |
120 |
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4 |
備用2 |
PZ72-E4/KC |
1 |
120 |
3.4系統功能
上位機軟件為Acrel-3000電能管理系統組態軟件，該軟件是對現場電參量數據進行采集與監測的專用軟件，最大的特點是能以靈活多樣的“組態形式”而不是編程方式來進行系統集成，它提供了良好的用戶開發界面和簡捷的工程實現方法，只要將其預設置的各種軟件模塊進行簡單的“組態”，便可以非常容易地實現和完成對現場數據的采集與監測功能。Acrel-3000電能管理系統具有友好的人機交互界面，可實時和定時采集現場設備各電參量及開關量狀態，并將采集到的數據上傳給監控主機進行實時顯示與存儲。系統還提供了實時曲線和歷史趨勢曲線分析，符合用戶設計需要的報表、事件記錄和故障報警等功能。整個系統可以實現所有回路用電量的采集和統計，實現了遠程自動抄表、電力監控與電能管理功能。
1）數據采集和顯示
現場儀表測量并采集回路數據信息，上位機軟件再對現場儀表的數據進行定時或周期采集并存儲，可以自由設置采集的時間周期，最小的系統支持的采集周期。可以隨時查看任一表計的瞬時表值、累計量等信息，記錄時間間隔內電力儀表的電壓、電流、功率因數和有功電度等。這些參數信息可以自動保存到數據庫中，便于查詢。
系統具有友好的人機界面，便于普通的現場值班人員查看并記錄相關信息，系統一次圖不僅顯示了線路的開關狀態，還實時顯示電壓、電力、有功電度等重要的電力參數。所有數據信息都定期的保存到數據庫中。
2）遠程抄表
系統對所有采集到的數據都能實時的顯示，并保存到數據庫中，因此可以手動查詢每個回路的所有實時及歷史電參量數據，并以表格的形式展現給用戶，便于打印、保存。
3）電能報表與棒圖
系統采集的有功電度數據，按照回路名稱的不同，自動生成日報表、月報表和年報表并有報表打印功能，并可對某一回路的某一時間段內的用電量進行查詢與打印，同時這些報表也能以Excel的格式導出。
系統還可以根據生成的電能報表，對每一回路的用電量根據時間不同形成年用電棒圖、月用電棒圖以及每日的用電棒圖，便于查看。
4）電流、功率趨勢曲線
對于所有回路，不僅可以對電流、功率進行實時顯示與監測，并可以根據保存的歷史數據做成趨勢曲線，可以查看實時和歷史變化趨勢，預測電力負荷容量，并可對電力故障進行查詢，保證電力負荷的安全運行。
5）事件記錄與報警
主要用于查看歷史報警信息；幫助用戶進行事故查詢與追憶；支持歷史查詢，打印等功能。實時報警信息會即時彈出，提醒用戶所進行的操作。并對所有操作具有自動事件記錄功能。
4結束語
本文介紹的基于ACREL-3000的電力監控與電能管理系統，不僅可以實時顯示電力運行狀態及用電狀況，還能對數據進行分析處理，以用戶適用的方式展現出來，滿足用戶的需求，實現對采集數據的分析、處理，其生成各種電能報表、分析曲線、圖形等，極大的方便了用戶的使用，便于配電系統的實時監控與電能的遠程抄表與分析研究，為工廠的節能技術提供參考。
參考文獻
任致程，周中. 電力電測數字儀表原理與應用指南[M]. 北京. 中國電力出版社. 2007.4
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