摘要：介紹安科瑞電能管理系統(tǒng)，采用智能電力儀表采集分布在變電所的66塊多功能網(wǎng)絡(luò)電力儀表的各種電參量。系統(tǒng)采用現(xiàn)場就地組網(wǎng)的方式，組網(wǎng)后通過現(xiàn)場總線通訊遠傳至監(jiān)控后臺，通過電能管理系統(tǒng)實現(xiàn)對變電所配電回路用電的實時監(jiān)控和管理。

　　關(guān)鍵詞：變電所;多功能網(wǎng)絡(luò)電力儀表;電能管理系統(tǒng);

　　1 概述

　　北京金隅節(jié)能保溫科技公司是金隅集團(股份)下屬的全資子公司，是在集團單向產(chǎn)品做強、做大的經(jīng)營理念指導(dǎo)下，順應(yīng)國家節(jié)能降耗政策，將原星牌公司重組為專門研制、生產(chǎn)節(jié)能保溫墻體材料的科技公司，注冊資金3億元。公司致力于節(jié)能、環(huán)保、綠色建材的研發(fā)、生產(chǎn)及應(yīng)用推廣，目標(biāo)是成為中國新型節(jié)能環(huán)保建材規(guī)模生產(chǎn)和系統(tǒng)推廣的引領(lǐng)者，主要產(chǎn)品有巖棉保溫板、粒狀棉、玻璃反射鏡三大類產(chǎn)品。

　　安科瑞電氣股份有限公司于2013年8月承接北京金隅節(jié)能保溫科技公司河北分公司配電室電能管理系統(tǒng)的設(shè)計與實施，配電系統(tǒng)共有2路0.4kV電源進線，64路0.4kV電源出線組成。

　　2 客戶需求

　　現(xiàn)場66個電壓回路的儀表和6塊燃氣表分布在同一地點，改造前所有數(shù)據(jù)依靠人工統(tǒng)計，無法保證數(shù)據(jù)的正確性和統(tǒng)一性，對用電管理帶來很大的不便，根據(jù)其實際情況提出以下需求：

　　1.集中采集66個回路低壓儀表和6塊燃氣表的數(shù)據(jù)并在一次系統(tǒng)圖界面顯示。

　　2.各個回路的電流越限時，系統(tǒng)通過聲光告警通知被管理人員，及時消除安全用電隱患。

　　3.需實時和歷史分析各個回路的用電趨勢，便于削峰填谷，錯峰供電和生產(chǎn)。

　　4.能夠查看具體某個回路或幾個回路每天的用電量，并可通過報表進行對比。

　　5.采集燃氣表的數(shù)據(jù)進行實時顯示。

　　根據(jù)用戶需求，需要對現(xiàn)場變配電所通過現(xiàn)場總線進行組網(wǎng)并建立電能管理系統(tǒng)(主要是數(shù)據(jù)的實時監(jiān)控)，在控制中心值班室內(nèi)設(shè)置監(jiān)控平臺，對66個回路實時監(jiān)測、統(tǒng)計、分析，以保證用電的安全、可靠和高效。

　　安科瑞電能管理系統(tǒng)，充分利用了現(xiàn)代電子技術(shù)、計算機技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)和現(xiàn)場總線技術(shù)的最新發(fā)展，對變配電系統(tǒng)進行分散數(shù)據(jù)采集和集中監(jiān)控管理。對配電系統(tǒng)的二次設(shè)備進行組網(wǎng)，通過計算機和通訊網(wǎng)絡(luò)，將分散的配電所的現(xiàn)場設(shè)備連接為一個有機的整體，實現(xiàn)電網(wǎng)運行的遠程監(jiān)控、集中管理。

　　3 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)描述

　　本系統(tǒng)采用分層分布式結(jié)構(gòu)進行設(shè)計，即站控管理層、網(wǎng)絡(luò)通訊層和現(xiàn)場設(shè)備層，項目組網(wǎng)圖如下，現(xiàn)場66個低壓回路的多功能網(wǎng)絡(luò)電力儀表和6塊燃氣表經(jīng)RS485現(xiàn)場總線連接至串口服務(wù)器，然后通過以太網(wǎng)傳輸至現(xiàn)場監(jiān)控主機，實現(xiàn)數(shù)據(jù)的采集，存儲，處理，顯示和上傳如圖(1)所示：

圖(1)電能管理系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)鋱D

　　間隔設(shè)備層主要為：多功能網(wǎng)絡(luò)電力儀表，分別對應(yīng)相應(yīng)的一次設(shè)備分散安裝在同一配電室的電氣柜內(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、顯示器、UPS電源、打印機等設(shè)備。監(jiān)控系統(tǒng)安裝在計算機上，集中采集顯示現(xiàn)場設(shè)備運行狀況，以人機交互的形式顯示給用戶。

　　建設(shè)完成后的多功能網(wǎng)絡(luò)電力儀表均采用RS485接口和MODBUS-RTU通訊協(xié)議，RS485采用屏蔽線傳輸，一般都采用二根連線，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)但是在同一時刻只能發(fā)送或接收數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)最高傳輸速率為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，總線上允許連接多達32個設(shè)備，最大傳輸距離為1.2km。

　　4 電能管理系統(tǒng)主要功能

　　3.1 數(shù)據(jù)采集與處理

　　數(shù)據(jù)采集是電能管理的基礎(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，達到電能管理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 歷史事件

　　歷史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。

　　3.3 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。

　　3.4 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;對所選曲線可以進行平移、縮放、量程變換等操作，幫助用戶進線趨

　　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。

　　3.5 遠程報表查詢

　　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。

　　3.6 采集燃氣表數(shù)據(jù)進行實時顯示

　　5 案例分析

　　本監(jiān)控系統(tǒng)主要實現(xiàn)金隅節(jié)能保溫科技公司變電所66個回路配電實時監(jiān)測、分析及管理，監(jiān)控范圍如下表1所示：

　　表1 監(jiān)測點位分布表

　　根據(jù)其改造的回路，系統(tǒng)可實時顯示一次回路運行狀況，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)

圖(2) 一次系統(tǒng)圖

　　系統(tǒng)監(jiān)控現(xiàn)場所有點的通訊狀態(tài)，紅色綠色分別代表儀表通訊異常和正常，便于用戶查看各監(jiān)測點通訊狀態(tài)，如圖3：

圖(3) 通訊狀態(tài)圖

　　遙測報警功能，主要完成對直變和主變負(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(4)。

圖(4) 越限報警信息

　　用電量報表功能，可選擇時間段進行查詢，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。為值班人員提供了精確可靠的電能報表。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，并導(dǎo)出為EXCEL格式如圖(5)所示：

圖(5) 電能報表

　　參數(shù)抄表功能，主要所有回路的電參數(shù)進線查詢。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。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。如圖(6)所示。

圖(6) 參數(shù)抄表

　　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)。

圖(7)電流趨勢曲線圖

　　系統(tǒng)采集6塊燃氣儀表的數(shù)據(jù)進行實時顯示，如圖(8)所示。

圖(8)燃氣表數(shù)據(jù)展示

　　6 結(jié)束語

　　1)本系統(tǒng)于2013年12月完成現(xiàn)場調(diào)試，順利通過用戶驗收并投入運行，系統(tǒng)穩(wěn)定可靠，至今未出現(xiàn)任何故障，得到用戶好評。

　　2)本項目的成功實施表明：本項目的技術(shù)方案是科學(xué)的、合理的、可行的。

　　3)本系統(tǒng)采用對分布式配電的集中監(jiān)控，達到了預(yù)期的效果，電能管理軟件運行界面滿足了用戶需求，并有效降低了設(shè)計和施工成本。

　　作者簡介：

　　戴金花，女，本科，江蘇安科瑞電器制造有限公司，主要研究方向為智能電網(wǎng)供配電，Email: 2880157871@qq.com手機：15052183915 QQ: 2880157871