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趙斌 （安科瑞電氣股份有限公司，上海 嘉定，201801）
摘要：介紹了ADL導軌式電能表在智能電能管理系統中的實際應用，詳述了該系列儀表的功能及技術指標，并給出了系統結構、軟件實現及系統功能。
關鍵詞：ACREL-3000，導軌式安裝，ADL電能表，RS485通訊，電能管理, 電力監控
0 前言
為配合《中華人民共和國節約能源法》的實施，國家標準委于2008年4月18日在京召開了46項節能減排國家標準新聞發布會。國家“十一五”發展規劃更是明確了節能減排的約束性指標。能源是發展國民經濟的重要物質基礎，為保證經濟可持續發展，必須加強能源管理和大力節約能源消耗。工業生產是我國能源消耗的主體，據統計，工業消耗占全國能源消耗總量的70％左右，工業中電力是一種使用面廣、消耗量大的能源，它占企業總能源消耗的比例較大。為響應國家的節能減排號召，各行各業都采取了相應的措施進行節能節電，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或達到了節能的目的，必須用合理的考核管理機制進行科學的判斷。
上海尤妮佳有限公司（以下簡稱尤妮佳）位于上海市青浦區，全廠共有一期配電房一個、二期配電房兩個，提供全廠的生產用電、照明用電、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，節能措施有沒有起到相應的效果，企業管理者都不是很清楚，亟待需要一個合理的電能考核機制來實現電能的科學管理。
針對以上存在問題，并根據客戶要求，對原有配電系統進行改造，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，而且還實現了根據號機進行分類電能統計，復費率電能統計、八小時班組能耗統計、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。
1 項目分析
尤妮佳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，將電量參數進行遠傳至監控中心，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進行統計，對每一出線回路電能數據采集，必須在每一出線回路均安裝一塊電能計量表。但目前市場上存在的電能計量表的安裝普遍采用傳統壁掛式的安裝方式，存在體積大，安裝不方便等缺點。上海尤妮佳公司原有配電系統的配電柜均為抽屜柜，而且在其原有抽屜柜面板上均已經安裝電流表和信號指示燈，其安裝空間非常狹小，不可能在抽屜面板上增加任何傳統的電能表，而且原有電流表離信號燈距離非常近，也不可能將電流表拆掉擴大開孔尺寸安裝多功能電力儀表，抽屜內部安裝的元器件也非常緊密，不可能再進行任何的線路改造，所以在抽屜上安裝傳統電能表或數字式電力網絡儀表都是不可行的。
如果說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？這種方法一方面會使電表箱到配電柜的線纜特別多，鑒于尤妮佳公司回路數較多，安裝接線比較麻煩，對于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不少經濟成本，因此這種方法也是不可取的。
經過綜合考慮儀表安裝、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進行開孔，也不用將大量的電纜引出到新的電表箱中，即安裝方便又節約了大量電纜和電表箱的成本，而且這種回路一對一式的測量，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進一步將儀表組網，最終實現在監控中心進行集中監控和管理。
2 ADL導軌式安裝電表
ADL系列導軌式安裝電能表，體積小巧，外形美觀，結構模數化，可安裝于35mm標準導軌上。該系列電能表包括：單相復費率電能表和三相復費率電能表。圖1為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，不僅可靈活應用于電氣開關柜，而且可以用在終端配電箱，直接接入最大電流為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不可比擬的優越性：
（1） 電量計量功能。計量正反向有功電量，功能潮流方向自動識別并指示，具有四費率及總電能計量功能。
（2） 分時復費率功能。日時段可設四費率、八時段，時段區內的最小時間單位為1min。
（3） 按月凍結轉存功能。按月凍結轉存功能可以統計上上月、上月及本月的用電量和分時電量，用于月用電費的結算及監測用電情況。
（4） 實時監測功能。可提供電壓、電流、頻率、功率、功率因數的測量，并可參與顯示或借由通訊協議讀出。
（5） 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遠傳，RS-485通訊接口可以實現遠程抄表和負荷監測。
表1 ADL系列導軌式安裝電能表性能指標
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項目
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指標
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ADL100
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ADL300
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精度等級
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有功：1級
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額定電壓Un
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220V
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電流規格
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1.5(6)A、5(20)A、10(40)A、20(80)A
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參比頻率
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50Hz或60Hz
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工作電壓
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正常工作電壓范圍：0.9～1.1Un，
極限工作電壓范圍：0.7～1.2Un
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起動電流
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直接接入
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0.004Ib
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經CT接入
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0.002In
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功耗
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電壓線路
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≤5VA/相
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電流線路
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<4VA/相
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電能脈沖輸出
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脈沖寬度：80ms±20ms
光耦隔離，集電極開路輸出
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數字通信
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RS485，MODBUS-RTU（其他協議可定制）
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時鐘誤差
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≤0.5s/d
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溫度范圍
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正常工作溫度：-10℃～+45℃，
極限工作溫度：-20℃～+55℃，
存儲溫度： -40℃～+70℃
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相對濕度
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≤95%（無凝露）
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外型尺寸（長×寬×高）
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76×89×74（mm）
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126×89×74（mm）
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平均無故障工作時間（h）
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≥50000
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3 系統構成
上海尤妮佳電能管理改造系統主要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。
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有機的整體。
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。
4 軟件實現及系統功能
4.1 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。圖4為系統變量配置表。
4.2 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，實現了遠程自動抄表、電能統計等功能。圖5所示為系統主界面。
（1） 遠程電參測量：包括實時電能、分攤電能、總電能以及按照號機統計電能。
（2） 運行狀態監測：通訊異常報警提示。
（3） 用戶管理：不同用戶權限具備不同操作功能，各級權限的口令修改操作功能，具有權限防誤功能。
（4） 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。
（5） 電能棒圖：任意回路電能實時電能棒圖顯示，包括總、尖、峰、平、谷電能。
（6） 匯總表：所有號機電能匯總，按時間段查詢，自動計算任意時段用電量。
（7） 單片能耗：自動計算單位產量能耗，并可打印及到處。單片能耗計算界面如圖6所示。
（8） 打印及導出：所有報表及界面可打印，或以EXCEL、WORD格式進行導出。
5 結束語
該系統已經在尤妮佳調試完成并驗收，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的簡單化、集中化提供了方便。
該系統完全按照客戶要求對各個號機進行分別計算，計算共同設備的電能分攤數及單片能耗數，并做了分鐘、小時、日、月四種類型報表。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。到目前為止，用戶對整個系統及及所實現的功能都很滿意。
參考文獻
1. 上海安科瑞電氣股份有限公司.ADL系列導軌式安裝電能表選型手冊.2008.7
2. 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. 2007.4
3. 新華社《國務院關于印發節能減排綜合性工作方案的通知》. 2007.6
4. 國家發改委《能源發展“十一五”規劃》. 2007.4
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