電能管理系統(tǒng)改造方案

楊小琴（華東建筑設計研究院有限公司， 上海市 200002）

李 華（哈爾濱市城鄉(xiāng)規(guī)劃設計研究院，哈爾濱市 150010）

曹雪華（上海安科瑞電氣股份有限公司， 上海市 201801）

    摘 要：采用Acrel-3000電能管理系統(tǒng)對某廠配電系統(tǒng)進行了改造，實現了各配電回路的遠程監(jiān)控和集中管理，能自動計算出單位產量能耗用電，為科學的節(jié)能管理提供了依據。介紹該電能管理系統(tǒng)的結構、功能及軟件實現。特別介紹了ADL導軌式安裝電能表的特點及其通訊電纜的接線方式。

    1　 前言

    為響應國務院制定的一系列促進節(jié)能減排的政策措施，全國各行各業(yè)都積極采取措施節(jié)能節(jié)電，取得了積極進展。然而電力節(jié)能方案的實施、用電節(jié)能設備的廣泛采用是否真的起到了節(jié)能的作用，必須用合理的考核管理機制進行科學的判斷。

    某公司廠房共有一期配電房1個、二期配電房2個，提供全廠的生產、照明、空調用電及其它用電等。原有配電系統(tǒng)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(jié)能措施有沒有收到應有的效果，企業(yè)管理者不是很清楚。亟待一個合理的電能考核機制來實現電能的科學管理。

    針對以上問題，并根據客戶要求，對原有配電系統(tǒng)進行了改造，改造后的Acrel-3000電能管理系統(tǒng)，不僅能實現對各配電回路的遠程監(jiān)控和集中管理，而且還實現了根據各監(jiān)控設備進行分類電能統(tǒng)計、復費率電能統(tǒng)計、8小時班組能耗統(tǒng)計、日能耗統(tǒng)計和月耗電能統(tǒng)計，自動計算出單位產量能耗用電，為科學地節(jié)能管理提供了依據。

    2　 項目分析

    該電能管理系統(tǒng)是在原有變配電柜基礎上增加帶通訊接口的電能表，將電量參數遠傳至監(jiān)控中心，從而實現集中遠程監(jiān)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的統(tǒng)計，及對每一出線回路電能數據的采集，必須在每一出線回路安裝一塊電能計量表，但目前市場上的電能計量表普遍采用傳統(tǒng)的壁掛式安裝方式，體積大，安裝不方便。該公司原有配電系統(tǒng)的配電柜均為抽屜柜，在原有抽屜柜面板上已經安裝了電流表和信號指示燈，安裝空間非常狹小，不可能在抽屜面板上增加任何傳統(tǒng)的電能表。抽屜內部安裝的元器件已非常緊密，再安裝傳統(tǒng)電能表或數字式電力網絡儀表都是不可能的。

    如果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？這種方法會使電表箱到配電柜的線纜特別多，鑒于該公司廠房配電回路數較多，安裝接線比較麻煩，且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的經濟成本，因此這種方法是不可取的。

    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開孔，也不用將大量的電纜引出到新的電表箱中，安裝方便又節(jié)約了大量電纜和電表箱的成本，而且這種一對一式的測量，對于將來系統(tǒng)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將儀表組網，最終實現在監(jiān)控中心進行集中監(jiān)控和管理。

    3　 ADL導軌式安裝電能表

    ADL系列導軌式安裝電能表包括單相復費率電能表和三相復費率電能表。該系列電能表體積小巧，外形美觀，結構模數化，可安裝于35mm標準導軌上。圖1為ADL系列儀表外形及安裝方式。

圖1　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，不僅可用于低壓配電柜，還可以用在終端配電箱，電流表最大規(guī)格為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下述優(yōu)點：

    a. 計量正反向有功電量，功率潮流方向自動識別并指示，具有4費率及總電能計量功能。

    b. 分時復費率功能，日時段可設4費率、8時段，時段內的最小時間單位為1min。

    c. 按月凍結轉存功能，可統(tǒng)計上上月、上月及本月的總用電量和分時電量，用于月用電費的結算及監(jiān)測用電情況。

    d. 實時監(jiān)測功能，測量顯示電壓、電流、頻率、功率、功率因數。

    e. 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（集散控制系統(tǒng)）遠傳，RS485通訊接口可以實現遠程抄表和負荷監(jiān)測。

    4　 系統(tǒng)構成

    該電能管理改造系統(tǒng)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。

圖2　電能管理系統(tǒng)結構示意圖

    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(jiān)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(tǒng)的二次設備進行組網，經由通訊網絡到達監(jiān)控主機，將分散的配電所的現場設備連接為一個整體。

圖3　ADL儀表通訊電纜接線示意圖

    監(jiān)控中心配置監(jiān)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。

    5　 軟件實現及系統(tǒng)功能

    5. 1 軟件實現

    上位機軟件采用Acrel - 3000組態(tài)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(jiān)控及電能管理的功能。

    5. 2 系統(tǒng)功能

    整個系統(tǒng)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(tǒng)計，遠程自動抄表、電能統(tǒng)計等功能，包括：

    a. 遠程電量參數測量，包括實時電能、分攤電能、總電能以及按各監(jiān)控設備統(tǒng)計電能。

    b. 運行狀態(tài)監(jiān)測，通訊異常報警提示。

    c. 用戶管理，不同用戶權限具備不同操作功能，各級權限具有口令修改操作功能和權限防誤功能。

    d. 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。

    e. 電能柱形圖，任意回路電能實時電能柱形圖顯示，包括總、尖、峰、平、谷電能。

    f. 匯總表，所有監(jiān)控設備電能匯總，按時間段查詢，自動計算任意時段用電量。

    g. 單位能耗，自動計算單位產量能耗，并可打印及導出。單位產量能耗計算界面如圖4所示。

    h. 打印及導出，所有報表及界面均可打印，或以EXCEL、WORD格式導出。

圖4　單片能耗報表

    6　 結束語

    該系統(tǒng)已調試完畢并驗收，目前已成功投入運行，系統(tǒng)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(tǒng)運行安全、穩(wěn)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(jié)省安裝空間、節(jié)約工程成本，均具有現實意義，對比傳統(tǒng)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(tǒng)的改造簡單化、集中化提供了方便。

    該系統(tǒng)完全按照客戶要求對各個監(jiān)控設備進行分別計算，計算共同設備的電能分攤數及單位產量能耗數，并做了分鐘、小時、日、月4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(jié)能管理及節(jié)能措施的實施打下了基礎。

    參考文獻

    1 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： <