安科瑞 繆凱倫 陳聰 陳正
摘要：本文主要介紹了上海新陽半導體材料股份有限公司采用安科瑞智能電力儀表及Acrel-3000電能管理系統(tǒng)對廠區(qū)配電系統(tǒng)進行監(jiān)測；儀表通過總線型組網(wǎng)方式，把數(shù)據(jù)上傳至后臺，進行智能化組網(wǎng)。系統(tǒng)實現(xiàn)了分散式采集和集中控制管理的智能化、數(shù)字化、網(wǎng)絡化電能管理。
關鍵詞：智能電力儀表；電能管理；Acrel-3000；新陽半導體
0 項目概述
上海新陽半導體材料股份有限公司低壓配電測量原用指針式儀表，現(xiàn)項目需改造為智能電力儀表，并組建電能管理系統(tǒng)，要求有大需量和短信提醒功能。
整個廠區(qū)共有12個廠房和辦公樓，其中變電所在5號廠房，其它廠房和辦公樓的電源均從5號廠房變電所引出。變電所共10面低壓柜，1路進線，35路出線，另外有3面電容器柜。低壓柜上原有指針式電流表，現(xiàn)需要把原有指針式電流表更換成安科瑞多功能網(wǎng)絡電力儀表，并對原回路加裝電流互感器，并配置一套電能管理系統(tǒng)，采集所有網(wǎng)絡電力儀表的數(shù)據(jù)，進行實時的監(jiān)控。
1 用戶需求
由于沒有對所有回路進行有效實時監(jiān)控，所以當電費有異常大幅超標的情況下，不能掌握電能消耗情況，找不到異常超標的原因。配置一套電能管理系統(tǒng)，需求如下：
1）對主進線回路進行需量管理，當需量越*發(fā)出告警信號，并發(fā)短信通知；
2）實時監(jiān)控所有饋線回路的功率消耗，并記錄功率曲線；
3）記錄所有饋線回路的電能消耗，并自動生成日/月/年電度報表；
2 設計原則引用標準
2.1 設計原則
1) 開放性：本系統(tǒng)中將涉及到不同廠商的設備技術(shù)，以及系統(tǒng)的擴展需求，在本項目的產(chǎn)品技術(shù)選型中，避免采用專有技術(shù)，從而使系統(tǒng)的軟硬件平臺具有充分的開放性.
2) *性：系統(tǒng)的軟硬件平臺建設、應用系統(tǒng)的設計開發(fā)以及系統(tǒng)的維護管理所采用的產(chǎn)品技術(shù)均綜合考慮當今技術(shù)發(fā)展趨勢，采用相對*同時市場相對成熟的產(chǎn)品技術(shù)，以滿足系統(tǒng)未來的發(fā)展需求.
3) 高性能：系統(tǒng)設計應從服務器處理能力、網(wǎng)絡帶寬傳輸能力、軟件系統(tǒng)效率等角度綜合分析，合理設計結(jié)構(gòu)、使系統(tǒng)具有足夠的處理能力，以適應大數(shù)量量數(shù)據(jù)處理和用戶訪問需求，保障系統(tǒng)服務質(zhì)量。
4) 安全性：系統(tǒng)對安全性問題予以高度重視，從操作系統(tǒng)層，網(wǎng)絡層，應用層每個層次都有相應的措施以解決傳輸安全，系統(tǒng)安全和信息安全的需求。
5) 可靠性：系統(tǒng)應從系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)、技術(shù)措施、設備選型等方面綜合考慮，以確保系統(tǒng)中沒有單故障節(jié)點，實現(xiàn)7X24不間斷服務。
6) 擴展性：在本系統(tǒng)中，所有的網(wǎng)絡、服務器、存貯、應用軟件的設計遵循可擴充的原則，以實現(xiàn)隨著需求的發(fā)展而擴展。系統(tǒng)采用模塊化結(jié)構(gòu)，具有很好的兼容性和可擴充性，即可使不同的廠商的設備和系統(tǒng)集成到同一個平臺中，又可使系統(tǒng)在日后可以根據(jù)用戶需求方便地擴展。
2.2 引用標準
1) ISO/IEC11801《國際綜合布線標準》
2) GB/50198《監(jiān)控系統(tǒng)工程技術(shù)規(guī)范》
3) GB50052-2009《供配電系統(tǒng)設計規(guī)范》
4) GB50054-2011《低壓配電設計規(guī)范》
5) IEC 61587《電子設備機械結(jié)構(gòu)系列》
6) DL/T448-2000《電能計量裝置技術(shù)管理規(guī)程》
7) DL/T 698.1-2009《第1部分：總則》
8) DL/T 698.2-2010《第2部分：主站技術(shù)規(guī)范》
9) DL/T 698.31-2010《第3.1部分：電能信息采集終端技術(shù)規(guī)范-通用要求》
10) DL/T 698.35-2010《第3-5部分：電能信息采集終端技術(shù)規(guī)范-低壓集中抄表終端特殊要求》
11) DL/T 698.41-2010《第4-1部分：通信協(xié)議-主站與電能信息采集終端通信》
12) DL/T 698.42-2010《第4-2部分：通訊協(xié)議-集中器下行通信協(xié)議》
13) DL/T 698.41-2010《第4-1部分：通信協(xié)議-主站與電能信息采集終端通信》
14) DL/T 698.42-2010《第4-2部分：通訊協(xié)議-集中器下行通信協(xié)議》
3 解決方案
上海新陽半導體材料股份有限公司電能管理系統(tǒng)采用分層分布式結(jié)構(gòu)進行設計，即現(xiàn)場設備層、網(wǎng)絡通訊層和站控管理層：
3.1 現(xiàn)場設備層
現(xiàn)場設備層儀表選型按照滿足用戶電能管理系統(tǒng)要求的原則，同時結(jié)合公司多年配電自動化系統(tǒng)工程經(jīng)驗進行配置?，F(xiàn)場主進線回路監(jiān)測采用多功能網(wǎng)絡電力儀表ACR120EL/D，可進行回路電參量測量和大需量監(jiān)測；出線回路選用功能網(wǎng)絡電力儀表ACR120EL。
3.2 網(wǎng)絡通訊層
通訊介質(zhì)：系統(tǒng)主要采用屏蔽雙絞線，儀表通過RS485現(xiàn)場總線方式接入串口服務器,采用MODBUS-RTU規(guī)約。串口服務器把采集到的間隔層設備信息轉(zhuǎn)換成以太網(wǎng)，接入電能管理計算機。
3.3 站控管理層
站控管理層是針對配電網(wǎng)絡的管理人員，該層直接面向用戶。該層也是系統(tǒng)的上層部分，主要是由電能管理系統(tǒng)軟件和必要的硬件設備如計算機、打印機、UPS等。其中軟件部分具有良好的人機交互界面，通過數(shù)據(jù)傳輸協(xié)議讀取前置機采集的現(xiàn)場各類數(shù)據(jù)信息，自動經(jīng)過計算處理，以圖形、數(shù)顯、聲音等方式反映現(xiàn)場的運行狀況，并可接受管理人員的操作命令，實時發(fā)送并檢測操作的執(zhí)行狀況，以保證供用電單位的正常工作；電能計量管理功能設計各種符合用戶的報表格式，報表內(nèi)數(shù)據(jù)嚴格按照各種標準進行計量，用戶只需查找打印即可，方便了操作，提高了工作效率。系統(tǒng)結(jié)構(gòu)拓撲圖如下：
4 系統(tǒng)功能
1) 配電監(jiān)測：以配電一次干線圖的形式直觀顯示配電線路的分布情況，同時將實時采集的各回路的電參量信息，以及配電回路開關的分合閘狀態(tài)。
2) 電能報表：安科瑞Acrel-3000電能管理系統(tǒng)以豐富的數(shù)據(jù)報表體現(xiàn)計量體系的完整性。系統(tǒng)具備各回路定時抄表匯總統(tǒng)計功能，用戶可以自由查詢自系統(tǒng)正常運行以來任意時間段內(nèi)各配電節(jié)點的用電情況，即該節(jié)點進線用電量與各分支回路消耗電量的統(tǒng)計分析報表。該功能使得用電可視透明，并在用電誤差偏大時可追溯，維護計量體系的正確性。
3) 負荷曲線：安科瑞Acrel-3000電能管理系統(tǒng)對配電系統(tǒng)總進線回路（或重要負荷的出線）設計了負荷趨勢曲線。便于配電維護人員及時掌握用電需求與供電系統(tǒng)負荷占比，確保供電可靠性，為用戶單位的用能權(quán)益提供保障。
4) 電參量報表：安科瑞Acrel-3000電能管理系統(tǒng)具有對實時電力參數(shù)和歷史電力參數(shù)的存儲和管理功能，所有實時采集的數(shù)據(jù)、順序事件記錄等均可保存到實時數(shù)據(jù)庫。在監(jiān)控畫面中能夠自定義需要查詢的參數(shù)、查詢的時間段或選擇查詢更新的記錄數(shù)等，并通過報表方式顯示出來。該功能方便用戶進行事故追溯查詢。
5) 遙測實時報警：系統(tǒng)具備遙測報警配置功能，報警類型包括電壓越限、電流越限、頻率越限、功率因數(shù)越限、斷路器分合閘。系統(tǒng)報警時能夠進行信息語音提示，自動彈出報警畫面。
6) 遙測歷史報警查詢：安科瑞Acrel-3000電能管理系統(tǒng)能夠?qū)b信、遙測報警數(shù)據(jù)進行存儲，方便用戶對系統(tǒng)報警事件進行追溯查詢。
7) 用戶權(quán)限管理：系統(tǒng)為保障系統(tǒng)安全穩(wěn)定運行，設置了用戶權(quán)限管理功能。通過用戶權(quán)限管理能夠防止未經(jīng)授權(quán)的操作（如配電回路名稱修改等）?？梢远x不同級別用戶的登錄名、密碼及操作權(quán)限，為系統(tǒng)運行維護管理提供可靠的安全保障。
8) 手機短信報警：系統(tǒng)支持手機短信報警功能，系統(tǒng)遙信、遙測實時報警信息可以通過短信報警模塊發(fā)送到的系統(tǒng)管理人員手機上，使得用戶能夠及時了解現(xiàn)場配電情況，消除可能發(fā)生的配電隱患。
5 結(jié)束語
隨著經(jīng)濟的飛速發(fā)展，能源緊張、環(huán)境惡化已受到密切關注，能源是發(fā)展國民經(jīng)濟的重要基礎，為了響應國家號召，走可持續(xù)發(fā)展的道路，節(jié)能降耗是首要任務。其中，電能在所有能源中消耗量比較大，對電能的統(tǒng)一管理顯得尤為重要。只有對電能進行準確可靠的計量，才能從意義上節(jié)約電能。
Acrel-3000系列電能管理系統(tǒng)是我公司緊密把握電力系統(tǒng)用戶的需求，遵循電力系統(tǒng)的標準規(guī)范而二次開發(fā)的一套具有專業(yè)性強、自動化程度高、易使用、高性能、高可靠等特點的適用于低壓配電系統(tǒng)的電能管理系統(tǒng)。通過遙測和遙控可以合理調(diào)配負荷，實現(xiàn)優(yōu)化運行，有效節(jié)約電能，為企業(yè)用電的合理管理提供了數(shù)據(jù)依據(jù)。
