0 引言
近年來，隨著電網(wǎng)現(xiàn)代化程度的不斷提高，變配電站將向數(shù)字化，智能化發(fā)展。智能電子設(shè)備將會越來越多地應(yīng)用于變配電站中的保護，控制和測量領(lǐng)域。電能管理系統(tǒng)的應(yīng)用能夠明顯提高數(shù)據(jù)的可靠性和真實有效性，從而提高管理的規(guī)范性，安裝在監(jiān)控側(cè)的網(wǎng)絡(luò)電力儀表與變配電站電能管理系統(tǒng)進行通信，可以提供充分的電力系統(tǒng)狀態(tài)數(shù)據(jù)，從而提高整個變配電站的運行和維護水平。
Acrel-3000電能管理軟在淄博歐木特種紙業(yè)有限公司的應(yīng)用，成功實現(xiàn)了2個低壓配電室電力參數(shù)的集中采集，成為淄博歐木特種紙業(yè)有限公司變配電站向數(shù)字化，智能化發(fā)展的標(biāo)志。
1 項目介紹
淄博歐木特種紙業(yè)有限公司是山東齊峰特種紙業(yè)股份有限公司的全資子公司。2003年企業(yè)被國家科技部命名為國家新材料產(chǎn)業(yè)化基地骨干企業(yè)，2004 年進入全國私營企業(yè)納稅百強排行榜，公司擁有山東省企業(yè)技術(shù)開發(fā)中心、山東省高檔裝飾原紙工程技術(shù)中心和院士工作站，由中國唯一造紙院士陳克復(fù)教授擔(dān)任首席專家。企業(yè)是國家級重點高新技術(shù)企業(yè)，山東省造紙十強企業(yè)、淄博市明星企業(yè)，“雙峰牌”系列高檔裝飾原紙產(chǎn)品榮獲“山東省著名商標(biāo)”和“山東名牌”的稱號。公司通過了ISO9001 國際質(zhì)量、ISO14001 國際環(huán)境、OHSAS18001 安全三標(biāo)管理體系認(rèn)證，2007年、2008年連續(xù)兩年被國家統(tǒng)計局評為高檔裝飾原紙行業(yè)全國銷售量、銷售額第一名，被中國創(chuàng)業(yè)投資界評為2009中國最具投資價值企業(yè)50強，被央視證券資訊頻道評為2009中國最具投資潛力企業(yè)。
歐木特種紙業(yè)二期電能管理系統(tǒng)現(xiàn)場為新建的15#車間，2個低壓配電室：制漿配電室和造紙配電室，配電室內(nèi)采用安科瑞ACR系列電能管理儀表采集各回路的電流、電壓、電能等電參量，然后通過中間層采集設(shè)備經(jīng)局域網(wǎng)傳到監(jiān)控室計算機上，實現(xiàn)遙測、遙信功能。
2 用戶需求
上海安科瑞電氣股份有限公司系統(tǒng)集成部對歐木特種紙業(yè)二期電能管理系統(tǒng)要解決的問題進行詳細(xì)分析，弄清楚項目發(fā)起人及項目其他干系人的要求¸待開發(fā)的信息系統(tǒng)要解決客戶和用戶的業(yè)務(wù)問題以及問題的來龍去脈后，經(jīng)雙方溝通知電能管理系統(tǒng)應(yīng)實現(xiàn)各配電室各饋線回路電壓、電流、功率、功率因數(shù)及頻率等監(jiān)測信息實時刷新，配電室整體一次圖形式直觀動態(tài)顯示；完成對各配電回路的電壓、電流或功率實時和歷史趨勢曲線的繪制，便于分析該回路配電運行工況；完成對各回路的電能集抄功能，并自動生成符合客戶管理需求的用電報表，所有報表或圖表支持查詢打印功能；對各監(jiān)測點的通訊狀態(tài)或異常用電進行報警，便于管理人員實時掌握并分析配電運行情況
3 設(shè)計方案
根據(jù)可靠性和高效率配電管理的要求，以及實用性，安全性，實時性，穩(wěn)定性，可擴展性和易維護性的原則，上海安科瑞電氣股份有限公司對中化平原化工有限公司的智能配電系統(tǒng)的改造提供如下設(shè)計方案
3.1 參考標(biāo)準(zhǔn)
系統(tǒng)的設(shè)計滿足以下所列制造和試驗標(biāo)準(zhǔn)：
ISO/IEC11801 《國際綜合布線標(biāo)準(zhǔn)》
JGJ/T 16-92 《民用建筑電氣設(shè)計規(guī)范》
GB/J63-90 《電力裝置的電測量儀表裝置設(shè)計規(guī)范》
GB/T13730 《地區(qū)電網(wǎng)數(shù)據(jù)采集與監(jiān)控系統(tǒng)通用技術(shù)條件》
GBJ63-93 《電力裝置電測量儀表裝置設(shè)計規(guī)程》
GB2887 《計算站場地技術(shù)要求》
GB/50198-94 《監(jiān)控系統(tǒng)工程技術(shù)規(guī)范》
GB50254/59-96 《電氣裝置安裝工程施工及驗收規(guī)范》
IEC-61131-3 《圖形可編程標(biāo)準(zhǔn)》
3.2 組網(wǎng)結(jié)構(gòu)圖拓?fù)鋱D
為滿足配電室統(tǒng)一監(jiān)控的要求，配電室現(xiàn)場安裝安科瑞公司網(wǎng)絡(luò)電力儀表通過屏蔽雙絞線手拉手相連至串口服務(wù)器，串口服務(wù)器通過五類線接入網(wǎng)絡(luò)交換機，進而傳輸至后臺主機實現(xiàn)對現(xiàn)場數(shù)據(jù)的采集，存儲，處理，實時顯示以及歷史查詢。
3.3 儀表，通訊線纜，交換機及串口服務(wù)器選型
對歐木特種紙業(yè)有限公司提出的需求和我們確定的組網(wǎng)方案，站控管理層設(shè)備層采購華北工控的工業(yè)主機，聯(lián)想的顯示器，SANTAK的UPS以及HP的打印機；網(wǎng)絡(luò)通訊層使用MOXA的NPORT5630-8串口服務(wù)器，3C16470網(wǎng)絡(luò)交換機；現(xiàn)場設(shè)備層采上海安科瑞公司ACR系列網(wǎng)絡(luò)電力儀表，總線鋪設(shè)屏蔽雙絞線，以滿足系統(tǒng)組網(wǎng)的要求，具體設(shè)備如下表：
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應(yīng)用場合 |
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型號 |
主要功能 |
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站控管理層 |
工作站主機 |
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RPC-610 |
● 4U、19英寸可上架，歐美風(fēng)格，符合
EIARS-310C 標(biāo)準(zhǔn)
● 前面板帶鎖，防止誤操作
● 尺寸482mm×460mm×177mm(W×D×H)
● 前面板帶鎖，防止誤操作 |
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UPS電源 |
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C1K/1KVA |
輸入保護 可復(fù)位斷路器 輸出保護 短路、電池低電壓、過載、輸出高電壓、UPS過溫 工作溫度 0℃～40℃ 存放溫度 -25℃～55℃ 執(zhí)行標(biāo)準(zhǔn) Q/ZYDZ 1-2002備案號：QB/440600 29 1555-2002 濕度 0～90℃不凝結(jié) |
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網(wǎng)絡(luò)通訊層 |
串口服務(wù)器 |
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NPORT5630-8 |
NPort 5600系列的串口設(shè)備聯(lián)網(wǎng)服務(wù)器可讓工業(yè)串口設(shè)備立即連上網(wǎng)絡(luò)。NPort 5600系列的串口設(shè)備聯(lián)網(wǎng)服務(wù)器體積小巧，將RS-232或RS-422/485串口設(shè)備，如PLC，測量儀，和傳感器連接到IP-based Ethernet LAN。 |
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網(wǎng)絡(luò)交換機 |
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3C16470 |
桌面級,二層,非網(wǎng)管型交換機,存儲轉(zhuǎn)發(fā)方式,16口,10M/100Mbps,支持網(wǎng)絡(luò)標(biāo)準(zhǔn) IEEE 802.3,IEEE 802.3u,IEEE 802.1d,IEEE 802.3x,支持全雙工。 |
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現(xiàn)場設(shè)備層 |
網(wǎng)絡(luò)電力儀表 |
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ACR系列 |
全電參量測量（U、I、P、Q、PF、F）；四象限電能計量、復(fù)費率電能統(tǒng)計、最大需量統(tǒng)計；2DI+2DO；RS485通訊接口、Modbus協(xié)議。 |
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現(xiàn)場總線 |
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RVVP2*1.0 |
屏蔽雙絞線：中距離傳輸 RS485通訊方式時傳輸距離≤1200m，沒跟現(xiàn)場總線理論上手拉手連接32塊網(wǎng)絡(luò)電力儀表。 |
4 系統(tǒng)功能
上位機軟件采用Acrel -3000電能管理軟件，通過軟件進行設(shè)備配置、數(shù)據(jù)庫變量配置、界面設(shè)計等，完成了在上位機軟件監(jiān)控及電能管理的功能。該組態(tài)軟件是對現(xiàn)場電力參數(shù)進行采集與過程控制的專用軟件，它提供了良好的用戶開發(fā)界面和簡捷的工程實現(xiàn)方法，只要將其預(yù)設(shè)置的各種軟件模塊進行簡單的“組態(tài)”，便可以非常容易地實現(xiàn)和完成監(jiān)控層的各項功能，比如在分布式網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用中，所有應(yīng)用（例如趨勢曲線、報警等）對遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)的引用方法與引用本地數(shù)據(jù)完全相同，通過“組態(tài)”的方式可以縮短自動化工程師的系統(tǒng)集成的時間，提高集成效率。
4.1. 一次圖顯示：
ACREL-3000軟件通過中間采集設(shè)備采集現(xiàn)場電能管理儀表數(shù)據(jù)，并在系統(tǒng)一次圖顯示出來。如下圖所示，各個回路三相電流、三相電壓、有功功率、無功功率、功率因數(shù)、有功電能等電參量實時刷新顯示，能直觀反映該系統(tǒng)各進出線回路運行狀況。
4.2 遠(yuǎn)程抄表查詢：
各個配電室各個回路按照時間段進行歷史數(shù)據(jù)查詢。選擇回路后，可選擇時間間隔、時間長度對該回路進行歷史數(shù)據(jù)精確查詢，包括電壓、電流、功率、功率因數(shù)和電能等常用數(shù)據(jù)。查詢結(jié)果可導(dǎo)出成EXCEL表格進行保存，也可打印保存。
4.3 趨勢曲線：
各重要回路電流、功率實時趨勢顯示及歷史趨勢查詢功能。選擇回路后，該回路實時趨勢曲線會不斷刷新，選擇“起始時間”可查看該回路歷史趨勢曲線，選擇“時間長度”可查看歷史日、月、年趨勢曲線，能更加直觀反映該回路運行情況。
5 項目實施后的效果分析
實現(xiàn)數(shù)據(jù)集中采集,降低管理費用：可以實現(xiàn)各種電參量數(shù)據(jù)的集中采集記錄,集中數(shù)據(jù)分析,減少分支變電所數(shù)據(jù)的沉淀，集中信息反映。
兼容性和可擴展性分析：Acrel-3000智能電能管理系統(tǒng)充分考慮了與BA系統(tǒng)之間的互連互通，避免成為信息孤島，只要稍做調(diào)整即可與正在實施或即將實施的樓宇自動化系統(tǒng)對接，可以充分保護企業(yè)的投資。
保持?jǐn)?shù)據(jù)的原始性，防止被修改：原始的由現(xiàn)場電工抄表后送交管理層的方式,增加了因數(shù)據(jù)抄送過程中被修改而使領(lǐng)導(dǎo)讀臟數(shù)據(jù)的幾率，Acrel-3000智能電能管理系統(tǒng)保持了數(shù)據(jù)的原始性，便于領(lǐng)導(dǎo)層了解真實的數(shù)據(jù)。
6 結(jié)束語
本文以Acrel-3000智能電能管理系統(tǒng)的三層網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)為核心，分析了網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的選型，以及Acrel-3000電能管理系統(tǒng)的功能和性能指標(biāo)。在電能管理系統(tǒng)中，配置網(wǎng)絡(luò)電力儀表具有實施簡明、投資少等顯著優(yōu)點，可以方便和實時地監(jiān)控配電系統(tǒng)的運行狀態(tài)，對現(xiàn)場的用電設(shè)備進行統(tǒng)一管理，免去工作人員到現(xiàn)場記錄的繁瑣工作，系統(tǒng)對各種用電設(shè)備的歷史運行數(shù)據(jù)和狀態(tài)進行管理分析，便于維護人員明確設(shè)備狀況，制定詳細(xì)的設(shè)備維護計劃，減少工作人員，提高效率。同時，根據(jù)建立的電能計量體系，可以了解、分析建筑總體能耗，提出降耗計劃，采取節(jié)能降耗措施，逐步提高用電效率。
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