安科瑞 繆凱倫 陳聰 陳正

摘要：本文主要介紹了上海新陽半導(dǎo)體材料股份有限公司采用安科瑞智能電力儀表及Acrel-3000電能管理系統(tǒng)對廠區(qū)配電系統(tǒng)進行監(jiān)測；儀表通過總線型組網(wǎng)方式，把數(shù)據(jù)上傳至后臺，進行智能化組網(wǎng)。系統(tǒng)實現(xiàn)了分散式采集和集中控制管理的智能化、數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化電能管理。

關(guān)鍵詞：智能電力儀表；電能管理；Acrel-3000；新陽半導(dǎo)體

0 項目概述

   上海新陽半導(dǎo)體材料股份有限公司低壓配電測量原用指針式儀表，現(xiàn)項目需改造為智能電力儀表，并組建電能管理系統(tǒng)，要求有大需量和短信提醒功能。

整個廠區(qū)共有12個廠房和辦公樓，其中變電所在5號廠房，其它廠房和辦公樓的電源均從5號廠房變電所引出。變電所共10面低壓柜，1路進線，35路出線，另外有3面電容器柜。低壓柜上原有指針式電流表，現(xiàn)需要把原有指針式電流表更換成安科瑞多功能網(wǎng)絡(luò)電力儀表，并對原回路加裝電流互感器，并配置一套電能管理系統(tǒng)，采集所有網(wǎng)絡(luò)電力儀表的數(shù)據(jù)，進行實時的監(jiān)控。

1 用戶需求

由于沒有對所有回路進行有效實時監(jiān)控，所以當(dāng)電費有異常大幅超標(biāo)的情況下，不能掌握電能消耗情況，找不到異常超標(biāo)的原因。配置一套電能管理系統(tǒng)，需求如下：

1）對主進線回路進行需量管理，當(dāng)需量越*發(fā)出告警信號，并發(fā)短信通知；

2）實時監(jiān)控所有饋線回路的功率消耗，并記錄功率曲線；

3）記錄所有饋線回路的電能消耗，并自動生成日/月/年電度報表；

2 設(shè)計原則引用標(biāo)準(zhǔn)

2.1 設(shè)計原則

1) 開放性：本系統(tǒng)中將涉及到不同廠商的設(shè)備技術(shù)，以及系統(tǒng)的擴展需求，在本項目的產(chǎn)品技術(shù)選型中，避免采用專有技術(shù)，從而使系統(tǒng)的軟硬件平臺具有充分的開放性.

2) *性：系統(tǒng)的軟硬件平臺建設(shè)、應(yīng)用系統(tǒng)的設(shè)計開發(fā)以及系統(tǒng)的維護管理所采用的產(chǎn)品技術(shù)均綜合考慮當(dāng)今技術(shù)發(fā)展趨勢，采用相對*同時市場相對成熟的產(chǎn)品技術(shù)，以滿足系統(tǒng)未來的發(fā)展需求.

3) 高性能：系統(tǒng)設(shè)計應(yīng)從服務(wù)器處理能力、網(wǎng)絡(luò)帶寬傳輸能力、軟件系統(tǒng)效率等角度綜合分析，合理設(shè)計結(jié)構(gòu)、使系統(tǒng)具有足夠的處理能力，以適應(yīng)大數(shù)量量數(shù)據(jù)處理和用戶訪問需求，保障系統(tǒng)服務(wù)質(zhì)量。

4) 安全性：系統(tǒng)對安全性問題予以高度重視，從操作系統(tǒng)層，網(wǎng)絡(luò)層，應(yīng)用層每個層次都有相應(yīng)的措施以解決傳輸安全，系統(tǒng)安全和信息安全的需求。

5) 可靠性：系統(tǒng)應(yīng)從系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)、技術(shù)措施、設(shè)備選型等方面綜合考慮，以確保系統(tǒng)中沒有單故障節(jié)點，實現(xiàn)7X24不間斷服務(wù)。

6) 擴展性：在本系統(tǒng)中，所有的網(wǎng)絡(luò)、服務(wù)器、存貯、應(yīng)用軟件的設(shè)計遵循可擴充的原則，以實現(xiàn)隨著需求的發(fā)展而擴展。系統(tǒng)采用模塊化結(jié)構(gòu)，具有很好的兼容性和可擴充性，即可使不同的廠商的設(shè)備和系統(tǒng)集成到同一個平臺中，又可使系統(tǒng)在日后可以根據(jù)用戶需求方便地擴展。

2.2 引用標(biāo)準(zhǔn)

1) ISO/IEC11801《國際綜合布線標(biāo)準(zhǔn)》

2) GB/50198《監(jiān)控系統(tǒng)工程技術(shù)規(guī)范》

3) GB50052-2009《供配電系統(tǒng)設(shè)計規(guī)范》

4) GB50054-2011《低壓配電設(shè)計規(guī)范》

5) IEC 61587《電子設(shè)備機械結(jié)構(gòu)系列》

6) DL/T448-2000《電能計量裝置技術(shù)管理規(guī)程》

7) DL/T 698.1-2009《第1部分：總則》

8) DL/T 698.2-2010《第2部分：主站技術(shù)規(guī)范》

9) DL/T 698.31-2010《第3.1部分：電能信息采集終端技術(shù)規(guī)范-通用要求》

10) DL/T 698.35-2010《第3-5部分：電能信息采集終端技術(shù)規(guī)范-低壓集中抄表終端特殊要求》

11) DL/T 698.41-2010《第4-1部分：通信協(xié)議-主站與電能信息采集終端通信》

12) DL/T 698.42-2010《第4-2部分：通訊協(xié)議-集中器下行通信協(xié)議》

13) DL/T 698.41-2010《第4-1部分：通信協(xié)議-主站與電能信息采集終端通信》

14) DL/T 698.42-2010《第4-2部分：通訊協(xié)議-集中器下行通信協(xié)議》

3 解決方案

上海新陽半導(dǎo)體材料股份有限公司電能管理系統(tǒng)采用分層分布式結(jié)構(gòu)進行設(shè)計，即現(xiàn)場設(shè)備層、網(wǎng)絡(luò)通訊層和站控管理層：

3.1 現(xiàn)場設(shè)備層

現(xiàn)場設(shè)備層儀表選型按照滿足用戶電能管理系統(tǒng)要求的原則，同時結(jié)合公司多年配電自動化系統(tǒng)工程經(jīng)驗進行配置。現(xiàn)場主進線回路監(jiān)測采用多功能網(wǎng)絡(luò)電力儀表ACR120EL/D，可進行回路電參量測量和大需量監(jiān)測；出線回路選用功能網(wǎng)絡(luò)電力儀表ACR120EL。

3.2 網(wǎng)絡(luò)通訊層

通訊介質(zhì)：系統(tǒng)主要采用屏蔽雙絞線，儀表通過RS485現(xiàn)場總線方式接入串口服務(wù)器,采用MODBUS-RTU規(guī)約。串口服務(wù)器把采集到的間隔層設(shè)備信息轉(zhuǎn)換成以太網(wǎng)，接入電能管理計算機。

3.3 站控管理層

站控管理層是針對配電網(wǎng)絡(luò)的管理人員，該層直接面向用戶。該層也是系統(tǒng)的上層部分，主要是由電能管理系統(tǒng)軟件和必要的硬件設(shè)備如計算機、打印機、UPS等。其中軟件部分具有良好的人機交互界面，通過數(shù)據(jù)傳輸協(xié)議讀取前置機采集的現(xiàn)場各類數(shù)據(jù)信息，自動經(jīng)過計算處理，以圖形、數(shù)顯、聲音等方式反映現(xiàn)場的運行狀況，并可接受管理人員的操作命令，實時發(fā)送并檢測操作的執(zhí)行狀況，以保證供用電單位的正常工作；電能計量管理功能設(shè)計各種符合用戶的報表格式，報表內(nèi)數(shù)據(jù)嚴格按照各種標(biāo)準(zhǔn)進行計量，用戶只需查找打印即可，方便了操作，提高了工作效率。系統(tǒng)結(jié)構(gòu)拓撲圖如下：

4 系統(tǒng)功能

1) 配電監(jiān)測：以配電一次干線圖的形式直觀顯示配電線路的分布情況，同時將實時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)。

2) 電能報表：安科瑞Acrel-3000電能管理系統(tǒng)以豐富的數(shù)據(jù)報表體現(xiàn)計量體系的完整性。系統(tǒng)具備各回路定時抄表匯總統(tǒng)計功能，用戶可以自由查詢自系統(tǒng)正常運行以來任意時間段內(nèi)各配電節(jié)點的用電情況，即該節(jié)點進線用電量與各分支回路消耗電量的統(tǒng)計分析報表。該功能使得用電可視透明，并在用電誤差偏大時可追溯，維護計量體系的正確性。

3) 負荷曲線：安科瑞Acrel-3000電能管理系統(tǒng)對配電系統(tǒng)總進線回路（或重要負荷的出線）設(shè)計了負荷趨勢曲線。便于配電維護人員及時掌握用電需求與供電系統(tǒng)負荷占比，確保供電可靠性，為用戶單位的用能權(quán)益提供保障。

4) 電參量報表：安科瑞Acrel-3000電能管理系統(tǒng)具有對實時電力參數(shù)和歷史電力參數(shù)的存儲和管理功能，所有實時采集的數(shù)據(jù)、順序事件記錄等均可保存到實時數(shù)據(jù)庫。在監(jiān)控畫面中能夠自定義需要查詢的參數(shù)、查詢的時間段或選擇查詢更新的記錄數(shù)等，并通過報表方式顯示出來。該功能方便用戶進行事故追溯查詢。

5) 遙測實時報警：系統(tǒng)具備遙測報警配置功能，報警類型包括電壓越限、電流越限、頻率越限、功率因數(shù)越限、斷路器分合閘。系統(tǒng)報警時能夠進行信息語音提示，自動彈出報警畫面。

6) 遙測歷史報警查詢：安科瑞Acrel-3000電能管理系統(tǒng)能夠?qū)b信、遙測報警數(shù)據(jù)進行存儲，方便用戶對系統(tǒng)報警事件進行追溯查詢。

7) 用戶權(quán)限管理：系統(tǒng)為保障系統(tǒng)安全穩(wěn)定運行，設(shè)置了用戶權(quán)限管理功能。通過用戶權(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等）。可以定義不同級別用戶的登錄名、密碼及操作權(quán)限，為系統(tǒng)運行維護管理提供可靠的安全保障。

8) 手機短信報警：系統(tǒng)支持手機短信報警功能，系統(tǒng)遙信、遙測實時報警信息可以通過短信報警模塊發(fā)送到的系統(tǒng)管理人員手機上，使得用戶能夠及時了解現(xiàn)場配電情況，消除可能發(fā)生的配電隱患。

5 結(jié)束語

隨著經(jīng)濟的飛速發(fā)展，能源緊張、環(huán)境惡化已受到密切關(guān)注，能源是發(fā)展國民經(jīng)濟的重要基礎(chǔ)，為了響應(yīng)國家號召，走可持續(xù)發(fā)展的道路，節(jié)能降耗是首要任務(wù)。其中，電能在所有能源中消耗量比較大，對電能的統(tǒng)一管理顯得尤為重要。只有對電能進行準(zhǔn)確可靠的計量，才能從意義上節(jié)約電能。

Acrel-3000系列電能管理系統(tǒng)是我公司緊密把握電力系統(tǒng)用戶的需求，遵循電力系統(tǒng)的標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范而二次開發(fā)的一套具有專業(yè)性強、自動化程度高、易使用、高性能、高可靠等特點的適用于低壓配電系統(tǒng)的電能管理系統(tǒng)。通過遙測和遙控可以合理調(diào)配負荷，實現(xiàn)優(yōu)化運行，有效節(jié)約電能，為企業(yè)用電的合理管理提供了數(shù)據(jù)依據(jù)。