常熟滌綸有限公司電能管理系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案

配電自動(dòng)化，是一項(xiàng)集計(jì)算機(jī)技術(shù)、數(shù)據(jù)傳輸技術(shù)、控制技術(shù)、現(xiàn)代化設(shè)備及管理于一體的綜合信息管理系統(tǒng)。其目的是提高供電可靠性，改善電能質(zhì)量，向用戶提供優(yōu)質(zhì)服務(wù)，降低運(yùn)行費(fèi)用，減輕運(yùn)行人員的勞動(dòng)強(qiáng)度。

隨著電力網(wǎng)絡(luò)的不斷發(fā)展，用電負(fù)荷的持續(xù)增長(zhǎng)，各種新型負(fù)載不斷涌現(xiàn)，用戶更加關(guān)注電能質(zhì)量問(wèn)題，同時(shí)也對(duì)電能質(zhì)量提出了更加嚴(yán)格的要求。用戶需要更加有效的電力監(jiān)控管理解決方案來(lái)應(yīng)對(duì)上述變化帶來(lái)的挑戰(zhàn)，以實(shí)現(xiàn)配電系統(tǒng)持續(xù)可靠、高效低耗的運(yùn)行。

本文以常熟滌綸有限公司電能管理系統(tǒng)為例，介紹電能管理系統(tǒng)在企業(yè)生產(chǎn)中的應(yīng)用。

常熟滌綸有限公司（原常熟市滌綸廠）是高強(qiáng)低伸滌綸長(zhǎng)絲及FDY高強(qiáng)低收縮滌綸工業(yè)絲（細(xì)旦）專業(yè)生產(chǎn)企業(yè)，并擁有自營(yíng)進(jìn)出口權(quán)。公司創(chuàng)建于 1983 年，地處長(zhǎng)江三角洲的常熟市董浜鎮(zhèn)徐市。 廠占地面積 49900 平方米，建筑面積 27319 平方米，共有四個(gè)生產(chǎn)廠區(qū)。由于常熟滌綸工廠用電量比較大，并且為響應(yīng)國(guó)務(wù)院制定的一系列促進(jìn)節(jié)能減排的政策措施，更好的對(duì)配電系統(tǒng)進(jìn)行監(jiān)控管理。因此建立了后臺(tái)電力監(jiān)控與電能管理系統(tǒng)，對(duì)配電進(jìn)行智能化管理。

該工廠變配電系統(tǒng)主要由工廠一樓高壓電機(jī)出線和三樓配電室進(jìn)行變配電管理，共計(jì)一個(gè)高壓出線回路，32個(gè)低壓出線回路，均安裝PZ72-E4/KC可編程電測(cè)表，工廠三樓配電室提供整個(gè)常熟滌綸的生產(chǎn)所需電力。監(jiān)控值班室設(shè)置在工廠的二樓監(jiān)控室。

為了能實(shí)現(xiàn)對(duì)整個(gè)廠房用電量進(jìn)行自動(dòng)采集、遠(yuǎn)傳和存儲(chǔ)、預(yù)處理、線損統(tǒng)計(jì)及分析的電能綜合管理平臺(tái)，廠房需采用一套電能管理系統(tǒng)軟件，將各個(gè)用電回路的用電狀況及用電量進(jìn)行管理，將各種用電量及相關(guān)數(shù)據(jù)通過(guò)圖、表等方式展現(xiàn)給本地網(wǎng)絡(luò)的管理層，并預(yù)留接口，為日后向上級(jí)管理平臺(tái)提供用電量分析的數(shù)據(jù)基礎(chǔ)。達(dá)到自動(dòng)采集、集中管理的一個(gè)智能化電能管理系統(tǒng)。

3.1 設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)

3.2 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

Acrel-3000電能管理系統(tǒng)以監(jiān)控主機(jī)、通訊設(shè)備、測(cè)控單元為基本工具，為大型公共建筑的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)采集、開(kāi)關(guān)狀態(tài)監(jiān)測(cè)及遠(yuǎn)程管理與控制提供了基礎(chǔ)平臺(tái)，它可以和檢測(cè)、控制設(shè)備構(gòu)成任意復(fù)雜的監(jiān)控系統(tǒng)。該系統(tǒng)主要采用分層分布式計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，如圖1所示：站控管理層、網(wǎng)絡(luò)通訊層和現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備層。

1）站控管理層

站控管理層針對(duì)電能管理系統(tǒng)的管理人員，是人機(jī)交互的直接窗口，也是系統(tǒng)的最上層部分。主要由系統(tǒng)軟件和必要的硬件設(shè)備，如工業(yè)級(jí)計(jì)算機(jī)、打印機(jī)、UPS電源等組成。監(jiān)測(cè)系統(tǒng)軟件具有良好的人機(jī)交互界面，對(duì)采集的現(xiàn)場(chǎng)各類數(shù)據(jù)信息計(jì)算、分析與處理，并以圖形、數(shù)顯、聲音等方式反映現(xiàn)場(chǎng)的運(yùn)行狀況。

監(jiān)控主機(jī)：用于數(shù)據(jù)采集、處理和數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)。為系統(tǒng)內(nèi)或外部提供數(shù)據(jù)接口，進(jìn)行系統(tǒng)管理、維護(hù)和分析工作。

打印機(jī)：系統(tǒng)召喚打印或自動(dòng)打印圖形、報(bào)表等。

UPS：保證計(jì)算機(jī)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的正常供電，在整個(gè)系統(tǒng)發(fā)生供電問(wèn)題時(shí)，保證站控管理層設(shè)備的正常運(yùn)行，提供足夠的時(shí)間進(jìn)行數(shù)據(jù)存儲(chǔ)。

2）網(wǎng)絡(luò)通訊層

通訊層設(shè)備為CP134U-I擴(kuò)展卡。該層是數(shù)據(jù)信息交換的橋梁，負(fù)責(zé)對(duì)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備回送的數(shù)據(jù)信息進(jìn)行采集、分類和傳送等工作的同時(shí)，轉(zhuǎn)達(dá)上位機(jī)對(duì)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備的各種控制命令。

通訊介質(zhì)：系統(tǒng)主要采用屏蔽雙絞線，以RS485接口，MODBUS通訊協(xié)議實(shí)現(xiàn)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備與上位機(jī)的實(shí)時(shí)通訊。

3）現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備層

現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備層是數(shù)據(jù)采集終端，主要由智能儀表組成，采用具有高可靠性、帶有現(xiàn)場(chǎng)總線連接的分布式I/O控制器構(gòu)成數(shù)據(jù)采集終端，向數(shù)據(jù)中心上傳采集的數(shù)據(jù)。測(cè)量?jī)x表?yè)?dān)負(fù)著最基層的數(shù)據(jù)采集任務(wù)，其監(jiān)測(cè)的數(shù)據(jù)必須完整、準(zhǔn)確并實(shí)時(shí)傳送至監(jiān)控主機(jī)。

3.3 現(xiàn)場(chǎng)儀表

對(duì)于主進(jìn)線回路的監(jiān)測(cè)，采用安科瑞的PZ42-E4/KC，實(shí)現(xiàn)對(duì)該回路的主要電參量的測(cè)量，其中包括三相電壓、三相電流、有功功率、無(wú)功功率、有功電度、無(wú)功電度、頻率、功率因數(shù)、電能的峰平谷電能、以及斷路器分合狀態(tài)信號(hào)等。

對(duì)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(dòng)力箱或低壓出線柜門(mén)板上，面板尺寸為72mm×72mm，規(guī)格為220/380V、5A，電流經(jīng)互感器接入，精度0.5級(jí)，廣泛應(yīng)用于高、低壓進(jìn)線柜、聯(lián)絡(luò)柜、出線柜、動(dòng)力柜等場(chǎng)合，帶RS485接口，Modbus通訊協(xié)議,詳細(xì)儀表清單如表一所示：

3.4 系統(tǒng)功能

上位機(jī)軟件為Acrel-3000電能管理系統(tǒng)組態(tài)軟件，該軟件是對(duì)現(xiàn)場(chǎng)電參量數(shù)據(jù)進(jìn)行采集與監(jiān)測(cè)的專用軟件，最大的特點(diǎn)是能以靈活多樣的“組態(tài)形式”而不是編程方式來(lái)進(jìn)行系統(tǒng)集成，它提供了良好的用戶開(kāi)發(fā)界面和簡(jiǎn)捷的工程實(shí)現(xiàn)方法，只要將其預(yù)設(shè)置的各種軟件模塊進(jìn)行簡(jiǎn)單的“組態(tài)”，便可以非常容易地實(shí)現(xiàn)和完成對(duì)現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)的采集與監(jiān)測(cè)功能。Acrel-3000電能管理系統(tǒng)具有友好的人機(jī)交互界面，可實(shí)時(shí)和定時(shí)采集現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備各電參量及開(kāi)關(guān)量狀態(tài)，并將采集到的數(shù)據(jù)上傳給監(jiān)控主機(jī)進(jìn)行實(shí)時(shí)顯示與存儲(chǔ)。系統(tǒng)還提供了實(shí)時(shí)曲線和歷史趨勢(shì)曲線分析，符合用戶設(shè)計(jì)需要的報(bào)表、事件記錄和故障報(bào)警等功能。整個(gè)系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)所有回路用電量的采集和統(tǒng)計(jì)，實(shí)現(xiàn)了遠(yuǎn)程自動(dòng)抄表、電力監(jiān)控與電能管理功能。

1）數(shù)據(jù)采集和顯示

現(xiàn)場(chǎng)儀表測(cè)量并采集回路數(shù)據(jù)信息，上位機(jī)軟件再對(duì)現(xiàn)場(chǎng)儀表的數(shù)據(jù)進(jìn)行定時(shí)或周期采集并存儲(chǔ)，可以自由設(shè)置采集的時(shí)間周期，最小的系統(tǒng)支持的采集周期。可以隨時(shí)查看任一表計(jì)的瞬時(shí)表值、累計(jì)量等信息，記錄時(shí)間間隔內(nèi)電力儀表的電壓、電流、功率因數(shù)和有功電度等。這些參數(shù)信息可以自動(dòng)保存到數(shù)據(jù)庫(kù)中，便于查詢。

系統(tǒng)具有友好的人機(jī)界面，便于普通的現(xiàn)場(chǎng)值班人員查看并記錄相關(guān)信息，系統(tǒng)一次圖不僅顯示了線路的開(kāi)關(guān)狀態(tài)，還實(shí)時(shí)顯示電壓、電力、有功電度等重要的電力參數(shù)。所有數(shù)據(jù)信息都定期的保存到數(shù)據(jù)庫(kù)中。

2）遠(yuǎn)程抄表

系統(tǒng)對(duì)所有采集到的數(shù)據(jù)都能實(shí)時(shí)的顯示，并保存到數(shù)據(jù)庫(kù)中，因此可以手動(dòng)查詢每個(gè)回路的所有實(shí)時(shí)及歷史電參量數(shù)據(jù)，并以表格的形式展現(xiàn)給用戶，便于打印、保存。

3）電能報(bào)表與棒圖

系統(tǒng)采集的有功電度數(shù)據(jù)，按照回路名稱的不同，自動(dòng)生成日?qǐng)?bào)表、月報(bào)表和年報(bào)表并有報(bào)表打印功能，并可對(duì)某一回路的某一時(shí)間段內(nèi)的用電量進(jìn)行查詢與打印，同時(shí)這些報(bào)表也能以Excel的格式導(dǎo)出。

系統(tǒng)還可以根據(jù)生成的電能報(bào)表，對(duì)每一回路的用電量根據(jù)時(shí)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(shì)曲線對(duì)于所有回路，不僅可以對(duì)電流、功率進(jìn)行實(shí)時(shí)顯示與監(jiān)測(cè)，并可以根據(jù)保存的歷史數(shù)據(jù)做成趨勢(shì)曲線，可以查看實(shí)時(shí)和歷史變化趨勢(shì)，預(yù)測(cè)電力負(fù)荷容量，并可對(duì)電力故障進(jìn)行查詢，保證電力負(fù)荷的安全運(yùn)行。

5）事件記錄與報(bào)警

主要用于查看歷史報(bào)警信息；幫助用戶進(jìn)行事故查詢與追憶；支持歷史查詢，打印等功能。實(shí)時(shí)報(bào)警信息會(huì)即時(shí)彈出，提醒用戶所進(jìn)行的操作。并對(duì)所有操作具有自動(dòng)事件記錄功能。

本文介紹的基于ACREL-3000的電力監(jiān)控與電能管理系統(tǒng)，不僅可以實(shí)時(shí)顯示電力運(yùn)行狀態(tài)及用電狀況，還能對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析處理，以用戶適用的方式展現(xiàn)出來(lái)，滿足用戶