趙娜1
1安科瑞電氣股份有限公司，上海 嘉定 201801；
摘要：介紹安科瑞能效管理系統(tǒng)，采用智能電力儀表采集10KV配電現(xiàn)場的各種電參量。系統(tǒng)采用現(xiàn)場就地組網(wǎng)的方式，組網(wǎng)后通過現(xiàn)場總線通訊遠(yuǎn)傳至監(jiān)控后臺，通過能效管理系統(tǒng)實現(xiàn)對變電所配電回路用電的實時監(jiān)控、分析及管理。
關(guān)鍵詞：變電所;智能電力儀表;能效管理系統(tǒng);
0 概述
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濟(jì)南玫德鑄造有限公司始建于1962年，現(xiàn)已發(fā)展成為擁有個總廠、三個分廠、個獨立核算的鋼管公司、個科技園，生產(chǎn)、供應(yīng)管道流體配件和電力金具鑄鐵件的大型企業(yè)集團(tuán)。實力強(qiáng)大。同行業(yè)，生產(chǎn)規(guī)模zui大、品種規(guī)格zui全、銷售區(qū)域zui廣。針對不同市場供應(yīng)管道、閥門、管件、電力金具等產(chǎn)品，提供水處理、消防、空調(diào)制冷、礦山、機(jī)械、設(shè)備、電力等服務(wù)。
該工廠主要有1路10KV進(jìn)線、5路變壓器（10KV/0.4KV）及若干0.4KV饋線回路。
1、客戶需求
公司每年在用電方面的投入成本比較大，主要對用電質(zhì)量和用電明細(xì)均不明確，對用電管理人員造成了很多困惑，根據(jù)其實際情況提出以下需求：
1.變壓器的電流越*無法實時被管理人員得知，安全用電存在隱患，系統(tǒng)需能實現(xiàn)短信告警功能。
2.該工廠工人為3個班組，人工抄表無法到具體每個班組的用電量，無法真正實現(xiàn)內(nèi)部績效考核。
3.需實時監(jiān)測變壓器的實時電流、電壓、功率及能耗波動情況。
4.能夠查看具體某個回路或幾個回路每天的用電量，并可進(jìn)行對比，形成餅圖、棒圖的形式。
5.每個變壓器均可查看當(dāng)日能耗、昨日能耗及同期能耗值。
6.系統(tǒng)可實現(xiàn)同比、環(huán)比分析功能。
7.系統(tǒng)可遠(yuǎn)程訪問，使管理人員隨時可查看工程系統(tǒng)用電回路工作狀態(tài)。
根據(jù)用戶需求，需要對瑪鋼低壓10KV變電所建立能效管理系統(tǒng)（主要是數(shù)據(jù)的實時監(jiān)控及能耗數(shù)據(jù)處理分析），在10KV變電站隔壁的值班室內(nèi)設(shè)置監(jiān)控平臺，對改造后的回路實時監(jiān)測、統(tǒng)計、分析，以保證用電的安全、可靠和。
安科瑞能效管理系統(tǒng)，充分利用了現(xiàn)代電子技術(shù)、計算機(jī)技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)和現(xiàn)場總線技術(shù)的發(fā)展，對變配電系統(tǒng)進(jìn)行分散數(shù)據(jù)采集和集中監(jiān)控管理。對配電系統(tǒng)的二次設(shè)備進(jìn)行組網(wǎng)，通過計算機(jī)和通訊網(wǎng)絡(luò)，將分散的配電所的現(xiàn)場設(shè)備連接為個有機(jī)的整體，實現(xiàn)電網(wǎng)運行的遠(yuǎn)程監(jiān)控、集中管理及能效分析。
2、系統(tǒng)結(jié)構(gòu)描述
本監(jiān)控系統(tǒng)采用分層分布式結(jié)構(gòu)，即站控層，通訊層與間隔層；如圖（1）所示：
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圖（1）能效管理系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)鋱D
間隔設(shè)備層主要為：智能電度表、開關(guān)量、模擬量采集模塊和框架斷路器等。這些裝置分別對應(yīng)相應(yīng)的次設(shè)備安裝在電氣柜內(nèi)，這些裝置均采用RS485通訊接口，通過現(xiàn)場MODBUS總線組網(wǎng)通訊，實現(xiàn)數(shù)據(jù)現(xiàn)場采集。
網(wǎng)絡(luò)通訊層主要為：通訊服務(wù)器，其主要功能為把分散在現(xiàn)場采集裝置集中采集，同時遠(yuǎn)傳至站控層，完成現(xiàn)場層和站控層之間的數(shù)據(jù)交互。
站控管理層：設(shè)有高性能工業(yè)計算機(jī)、顯示器、UPS電源、打印機(jī)、短信報警模塊、報警蜂鳴器等設(shè)備。監(jiān)控系統(tǒng)安裝在計算機(jī)上，集中采集顯示現(xiàn)場設(shè)備運行狀況，以人機(jī)交互的形式顯示給用戶。
改造后增設(shè)的智能電度表均采用RS485接口和MODBUS-RTU通訊協(xié)議，RS485采用屏蔽線傳輸，般都采用二根連線，接線簡單方便；通訊接口是半雙工通信即通信的雙方都可以接收、發(fā)送數(shù)據(jù)但是在同時刻只能發(fā)送或接收數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)zui高傳輸速率為10Mbps。
RS485接口是采用平衡驅(qū)動器和差分接收器的組合，抗噪聲干擾能力增強(qiáng)，總線上允許連接多達(dá)32個設(shè)備，zui大傳輸距離為1.2km。
3、能效管理系統(tǒng)主要功能
3.1 數(shù)據(jù)采集與處理
數(shù)據(jù)采集是配電監(jiān)控的基礎(chǔ)，數(shù)據(jù)采集主要由底層多功能網(wǎng)絡(luò)儀表采集完成，實現(xiàn)遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)的本地實時顯示。需要完成采集的信號包括：三相電壓U、三相電流I、頻率Hz、功率P、功率因數(shù)COSφ、電度Epi、遠(yuǎn)程設(shè)備運行狀態(tài)等數(shù)據(jù)。
數(shù)據(jù)處理主要是把按要求采集到的電參量實時準(zhǔn)確的顯示給用戶，達(dá)到配電監(jiān)控的自動化化和智能化要求，同時把采集到的數(shù)據(jù)存入數(shù)據(jù)庫供用戶查詢。
3.2 人機(jī)交互
系統(tǒng)提供簡單、易用、良好的用戶使用界面。采用全中文界面，CAD圖形顯示低壓配電系統(tǒng)電氣次主接線圖，顯示配電系統(tǒng)設(shè)備狀態(tài)及相應(yīng)實時運行參數(shù)，畫面定時輪巡切換；畫面實時動態(tài)刷新；模擬量顯示；開關(guān)量顯示；連續(xù)記錄顯示等。
3.3 歷時事件
歷時事件查看界面主要為用戶查看曾經(jīng)發(fā)生過的故障記錄、信號記錄、操作記錄、越限記錄提供方便友好的人機(jī)交互，通過歷史事件查看平臺，您可以根據(jù)自己的要求和查詢條件方便定位您所要查看的歷史事件，為您把握整個系統(tǒng)的運行情況提供了良好的軟件支持。
3.4 數(shù)據(jù)庫建立與查詢
主要完成遙測量和遙信量定時采集，并且建立數(shù)據(jù)庫，定期生成報表，以供用戶查詢打印。
3.5 用戶權(quán)限管理
針對不同級別的用戶，設(shè)置不同的權(quán)限組，防止因人為誤操作給生產(chǎn)，生活帶來的損失，實現(xiàn)配電系統(tǒng)的安全，可靠運行。可以通過用戶管理進(jìn)行用戶登錄、用戶注銷、修改密碼、添加刪除等操作，方便用戶對賬號和權(quán)限的修改。
3.6 運行負(fù)荷曲線
負(fù)荷趨勢曲線功能主要負(fù)責(zé)定時重要回路電流和功率負(fù)荷參量，自動生成運行負(fù)荷趨勢曲線的，方便用戶及時了解設(shè)備的運行負(fù)荷狀況。點擊畫面相應(yīng)按鈕或菜單項可以完成相應(yīng)功能的切換；可以查看實時趨勢曲線或歷史趨勢線；對所選曲線可以進(jìn)行平移、縮放、量程變換等操作，幫助用戶進(jìn)線趨勢分析和故障追憶，為分析整個系統(tǒng)的運行狀況提供了直觀而方便的軟件支持。
3.7 遠(yuǎn)程報表查詢
報表管理程序的主要功能是根據(jù)用戶的需要設(shè)計報表樣式，把系統(tǒng)中處理的數(shù)據(jù)經(jīng)過篩選、組合和統(tǒng)計生成用戶需要的報表數(shù)據(jù)。本程序還可以根據(jù)用戶的需要對報表文件采用定時保存、打印或者召喚保存、打印模式。同時本程序還向用戶提供了對生成的報表文件管理功能。
報表具有自由設(shè)置查詢時間實現(xiàn)日、月、年的電能統(tǒng)計，數(shù)據(jù)導(dǎo)出和報表打印等功能。
3.8 系統(tǒng)能耗分析功能
可實現(xiàn)對能耗系統(tǒng)同比、環(huán)比分析；根據(jù)自定義時間段查詢峰、平、谷電度值；根據(jù)班組能耗可核算某個班組的能效比。
4、案例分析
根據(jù)本項目現(xiàn)場的回路，系統(tǒng)可實時顯示次回路運行狀況，功能有電量遙測主要監(jiān)測運行設(shè)備的電參量，其中包括：線三相電壓、電流、功率、功率因數(shù)、電能，頻率等電參量。見圖（2）
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圖（2）系統(tǒng)配電二次圖
遙測報警功能，主要完成對變壓器和主變負(fù)載越限彈出報警界面指示具體的報警位置并聲音報警，提醒值班人員及時處理。負(fù)載越限值在相應(yīng)權(quán)限下可自由設(shè)置。具備歷史查詢功能，見圖（3）。
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圖（3） 越限報警信息
用電量報表功能，可選擇時間段進(jìn)行查詢，支持任意時間段電度累計查詢，具備數(shù)據(jù)導(dǎo)出和報表打印等功能。為值班人員提供了可靠的電能報表。該報表各回路名稱和數(shù)據(jù)庫關(guān)聯(lián)，方便用戶修改回路名稱，用戶可以直接打印報表，可以以EXCEL格式另存到其他位置，圖（4）主變和變壓器電能統(tǒng)計報表。
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圖（4） 電能報表
參數(shù)抄表功能，主要所有回路的電參數(shù)進(jìn)線查詢。支持任意時刻電參數(shù)查詢，具備數(shù)據(jù)導(dǎo)出和報表打印等功能。該報表查詢供10KV變電所6臺主變和6臺變壓器的電參數(shù)，主要包括：三相電壓、三相電流、有功功率、無功功率、頻率和有功電度。該報表各回路名稱和數(shù)據(jù)庫關(guān)聯(lián)，方便用戶修改回路名稱，如圖（5）所示。
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圖（5） 參數(shù)抄表
實時功率因數(shù)監(jiān)測功能，功率因數(shù)過低系統(tǒng)實時告警，客戶根據(jù)功率因數(shù)狀況對該回路的設(shè)備進(jìn)行維修或換。功率因數(shù)報表如圖（6）所示。
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圖（6）功率因數(shù)趨勢圖
負(fù)荷趨勢曲線界面中可直觀的查看回路的負(fù)荷運行情況。查看實時和歷史趨勢曲線，點擊畫面相應(yīng)按鈕或菜單項可以完成相應(yīng)功能的切換；幫助用戶進(jìn)線趨勢分析和故障追憶，具備曲線打印功能。為分析整個系統(tǒng)的運行狀況提供了直觀而方便的軟件支持，見圖（7）（8）（9）（10）。
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圖（7）電流趨勢曲線圖
系統(tǒng)可針對不同級別的用戶，設(shè)置不同的權(quán)限組，防止因人為誤操作給生產(chǎn)，生活帶來的損失，實現(xiàn)配電系統(tǒng)的安全，可靠運行?？梢酝ㄟ^用戶管理進(jìn)行用戶登錄、用戶注銷、修改密碼、添加刪除等操作，方便用戶對賬號和權(quán)限的修改。
整個系統(tǒng)的投入后，根據(jù)后續(xù)管理節(jié)能和設(shè)備改造節(jié)能，其公司每年可節(jié)省大量成本。
4、結(jié)束語
該能效管理系統(tǒng)可以實時采集整個企業(yè)在生產(chǎn)過程中主變和變壓器能耗數(shù)據(jù)，并對所有數(shù)據(jù)在線實施監(jiān)測，并對過程中出現(xiàn)能耗異常的數(shù)據(jù)進(jìn)行報警提示。還可以對過程中的能耗信息以圖表或者數(shù)據(jù)表格方式提供數(shù)據(jù)分析和比較功能，通過設(shè)備與設(shè)備之間、班組與班組之間的橫向?qū)Ρ?，或者周與周、月與月之間的縱向比較，找出能源消耗過程中存在的浪費和隱患。通過向用戶設(shè)計各種統(tǒng)計報表建立企業(yè)能耗設(shè)備評估系統(tǒng)和生產(chǎn)班組能耗考核管理體系，來化企業(yè)的能源消耗，讓員工從由過去被動節(jié)能向主動節(jié)能的思想意識轉(zhuǎn)變，來提高企業(yè)能耗使用效率，實現(xiàn)生產(chǎn)成本降低，提高了經(jīng)濟(jì)效益。
參考文獻(xiàn)：
[1].任致程 周中. 電力電測數(shù)字儀表原理與應(yīng)用指南[M]. 北京. 中電力出版社. 2007. 4
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作者簡介：趙娜，本科，任職單位：現(xiàn)任職于上海安科瑞電氣股份有限公司。
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