電能管理系統在上海新陽(yáng)半導體材料股份有限公司的應用

摘要

   本文主要介紹了上海新陽(yáng)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電能管理系統對廠(chǎng)區配電系統進(jìn)行監測；儀表通過(guò)總線(xiàn)型組網(wǎng)方式，把數據上傳至后臺，進(jìn)行智能化組網(wǎng)。系統實(shí)現了分散式采集和集中控制管理的智能化、數字化、網(wǎng)絡(luò )化電能管理。

關(guān)鍵詞：智能電力儀表；電能管理；Acrel-3000；新陽(yáng)半導體

0 項目概述

    上海新陽(yáng)半導體材料股份有限公司低壓配電測量原用指針式儀表，現項目需改造為智能電力儀表，并組建電能管理系統，要求有大需量和短信提醒功能。

     整個(gè)廠(chǎng)區共有12個(gè)廠(chǎng)房和辦公樓，其中變電所在5號廠(chǎng)房，其它廠(chǎng)房和辦公樓的電源均從5號廠(chǎng)房變電所引出。變電所共10面低壓柜，1路進(jìn)線(xiàn)，35路出線(xiàn)，另外有3面電容器柜。低壓柜上原有指針式電流表，現需要把原有指針式電流表更換成安科瑞多功能網(wǎng)絡(luò )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，采集所有網(wǎng)絡(luò )電力儀表的數據，進(jìn)行實(shí)時(shí)的監控。

1 用戶(hù)需求

    由于沒(méi)有對所有回路進(jìn)行實(shí)時(shí)監控，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，需求如下：

    1）對主進(jìn)線(xiàn)回路進(jìn)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(shí)時(shí)監控所有饋線(xiàn)回路的功率消耗，并記錄功率曲線(xiàn)；

    3）記錄所有饋線(xiàn)回路的電能消耗，并自動(dòng)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(kāi)放性：本系統中將涉及到不同廠(chǎng)商的設備技術(shù)，以及系統的擴展需求，在本項目的產(chǎn)品技術(shù)選型中，避免采用專(zhuān)有技術(shù)，從而使系統的軟硬件平臺具有充分的開(kāi)放性.

    2) 性：系統的軟硬件平臺建設、應用系統的設計開(kāi)發(fā)以及系統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(shí)市場(chǎng)相對成熟的產(chǎn)品技術(shù)，以滿(mǎn)足系統未來(lái)的發(fā)展需求.

    3) 高性能：系統設計應從服務(wù)器處理能力、網(wǎng)絡(luò )帶寬傳輸能力、軟件系統效率等角度綜合分析，合理設計結構、使系統具有足夠的處理能力，以適應大數量量數據處理和用戶(hù)訪(fǎng)問(wèn)需求，保障系統服務(wù)質(zhì)量。

    4) 安全性：系統對安全性問(wèn)題予以高度重視，從操作系統層，網(wǎng)絡(luò )層，應用層每個(gè)層次都有相應的措施以解決傳輸安全，系統安全和信息安全的需求。

    5) 可靠性：系統應從系統結構、網(wǎng)絡(luò )結構、技術(shù)措施、設備選型等方面綜合考慮，以確保系統中沒(méi)有單故障節點(diǎn)，實(shí)現7X24不間斷服務(wù)。

    6) 擴展性：在本系統中，所有的網(wǎng)絡(luò )、服務(wù)器、存貯、應用軟件的設計遵循可擴充的原則，以實(shí)現隨著(zhù)需求的發(fā)展而擴展。系統采用模塊化結構，具有很好的兼容性和可擴充性，即可使不同的廠(chǎng)商的設備和系統集成到同一個(gè)平臺中，又可使系統在日后可以根據用戶(hù)需求方便地擴展。

2.2 引用標準

    1) ISO/IEC11801《綜合布線(xiàn)標準》

    2) GB/50198《監控系統工程技術(shù)規范》

    3) GB50052-2009《供配電系統設計規范》

    4) GB50054-2011《低壓配電設計規范》

    5) IEC 61587《電子設備機械結構系列》

    6) DL/T448-2000《電能計量裝置技術(shù)管理規程》

    7) DL/T 698.1-2009《部分：總則》

    8) DL/T 698.2-2010《第2部分：主站技術(shù)規范》

    9) DL/T 698.31-2010《第3.1部分：電能信息采集終端技術(shù)規范-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(yáng)半導體材料股份有限公司電能管理系統采用分層分布式結構進(jìn)行設計，即現場(chǎng)設備層、網(wǎng)絡(luò )通訊層和站控管理層：

3.1 現場(chǎng)設備層

    現場(chǎng)設備層儀表選型按照滿(mǎn)足用戶(hù)電能管理系統要求的原則，同時(shí)結合公司多年配電自動(dòng)化系統工程經(jīng)驗進(jìn)行配置?，F場(chǎng)主進(jìn)線(xiàn)回路監測采用多功能網(wǎng)絡(luò )電力儀表ACR120EL/D，可進(jìn)行回路電參量測量和大需量監測；出線(xiàn)回路選用功能網(wǎng)絡(luò )電力儀表ACR120EL。

3.2 網(wǎng)絡(luò )通訊層

    通訊介質(zhì)：系統主要采用屏蔽雙絞線(xiàn)，儀表通過(guò)RS485現場(chǎng)總線(xiàn)方式接入串口服務(wù)器,采用MODBUS-RTU規約。串口服務(wù)器把采集到的間隔層設備信息轉換成以太網(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(luò )的管理人員，該層直接面向用戶(hù)。該層也是系統的上層部分，主要是由電能管理系統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(guò)數據傳輸協(xié)議讀取前置機采集的現場(chǎng)各類(lèi)數據信息，自動(dòng)經(jīng)過(guò)計算處理，以圖形、數顯、聲音等方式反映現場(chǎng)的運行狀況，并可接受管理人員的操作命令，實(shí)時(shí)發(fā)送并檢測操作的執行狀況，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(hù)的報表格式，報表內數據嚴格按照各種標準進(jìn)行計量，用戶(hù)只需查找打印即可，極大的方便了操作，提高了工作效率。系統結構拓撲圖如下：

4 系統功能

1) 配電監測：以配電一次干線(xiàn)圖的形式直觀(guān)顯示配電線(xiàn)路的分布情況，同時(shí)將實(shí)時(shí)采集的各回路的電參量信息，以及配電回路開(kāi)關(guān)的分合閘狀態(tài)。

2) 電能報表：安科瑞Acrel-3000電能管理系統以豐富的數據報表體現計量體系的完整性。系統具備各回路定時(shí)抄表匯總統計功能，用戶(hù)可以自由查詢(xún)自系統正常運行以來(lái)任意時(shí)間段內各配電節點(diǎn)的用電情況，即該節點(diǎn)進(jìn)線(xiàn)用電量與各分支回路消耗電量的統計分析報表。該功能使得用電可視透明，并在用電誤差偏大時(shí)可追溯，維護計量體系的正確性。

3) 負荷曲線(xiàn)：安科瑞Acrel-3000電能管理系統對配電系統總進(jìn)線(xiàn)回路（或重要負荷的出線(xiàn)）設計了負荷趨勢曲線(xiàn)。便于配電維護人員及時(shí)掌握用電需求與供電系統負荷占比，確保供電可靠性，為用戶(hù)單位的用能權益提供保障。

4) 電參量報表：安科瑞Acrel-3000電能管理系統具有對實(shí)時(shí)電力參數和歷史電力參數的存儲和管理功能，所有實(shí)時(shí)采集的數據、順序事件記錄等均可保存到實(shí)時(shí)數據庫。在監控畫(huà)面中能夠自定義需要查詢(xún)的參數、查詢(xún)的時(shí)間段或選擇查詢(xún)近更新的記錄數等，并通過(guò)報表方式顯示出來(lái)。該功能方便用戶(hù)進(jìn)行事故追溯查詢(xún)。

5) 遙測實(shí)時(shí)報警：系統具備遙測報警配置功能，報警類(lèi)型包括電壓越限、電流越限、頻率越限、功率因數越限、斷路器分合閘。系統報警時(shí)能夠進(jìn)行信息語(yǔ)音提示，自動(dòng)彈出報警畫(huà)面。

6) 遙測歷史報警查詢(xún)：安科瑞Acrel-3000電能管理系統能夠對遙信、遙測報警數據進(jìn)行存儲，方便用戶(hù)對系統報警事件進(jìn)行追溯查詢(xún)。

7) 用戶(hù)權限管理：系統為保障系統安全穩定運行，設置了用戶(hù)權限管理功能。通過(guò)用戶(hù)權限管理能夠防止未經(jīng)*的操作（如配電回路名稱(chēng)修改等）?？梢远x不同級別用戶(hù)的登錄名、密碼及操作權限，為系統運行維護管理提供可靠的安全保障。

8) 手機短信報警：系統支持手機短信報警功能，系統遙信、遙測實(shí)時(shí)報警信息可以通過(guò)短信報警模塊發(fā)送到的系統管理人員手機上，使得用戶(hù)能夠及時(shí)了解現場(chǎng)配電情況，消除可能發(fā)生的配電隱患。

5 結束語(yǔ)

    隨著(zhù)經(jīng)濟的飛速發(fā)展，能源緊張、環(huán)境惡化已受到的密切關(guān)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，走可持續發(fā)展的道路，節能降耗是首要任務(wù)。其中，電能在所有能源中消耗量比較大，對電能的統一管理顯得尤為重要。只有對電能進(jìn)行準確可靠的計量，才能從真正意義上節約電能。

    Acrel-3000系列電能管理系統是我公司緊密把握電力系統用戶(hù)的需求，遵循電力系統的標準規范而二次開(kāi)發(fā)的一套具有性強、自動(dòng)化程度高、易使用、高性能、高可靠等特點(diǎn)的適用于低壓配電系統的電能管理系統。通過(guò)遙測和遙控可以合理調配負荷，實(shí)現優(yōu)化運行，節約電能，為企業(yè)用電的合理管理提供了數據依據。

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[M]. 北京. 中國電力出版社. 2007. 4

[2].周中.電力儀表在大型公共建筑電能分項計量中的應用[J].現代建筑電氣 2010. 6