重慶渝中區(qū)行政大樓項目電能管理系統(tǒng)的設計與應用

劉丹
安科瑞電氣股份有限公司，上海 嘉定 201811；

摘要：介紹重慶渝中區(qū)行政大樓電能管理系統(tǒng)，采用智能電力儀表、采集配電現(xiàn)場的各種電參量和開關信號。系統(tǒng)采用現(xiàn)場就地組網(wǎng)的方式，組網(wǎng)后通過現(xiàn)場總線通訊并遠傳至后臺，通過Acrel-3000型電能管理系統(tǒng)實現(xiàn)配電室配電回路用電的實時監(jiān)控和管理。

關鍵詞：重慶渝中區(qū)行政大樓;智能電力儀表;Acrel-3000;電能管理系統(tǒng); 

0概述 
  重慶渝中區(qū)行政大樓電能管理系統(tǒng)項目主要涉及重慶渝中區(qū)行政大樓中-1F到26F智能電力儀表，含5只安科瑞儀表DTSF1352，105只斯菲爾儀表DTS1946，監(jiān)控主機位于地下1層的變電所值班室。
1需求分析
  為保證辦公管理用電負荷的統(tǒng)計與分析及對危險源實時監(jiān)控。需要對項目現(xiàn)場的配電箱進線的電壓、電流、功率等參數(shù)進行實時在線監(jiān)控。一旦監(jiān)控點被監(jiān)視參數(shù)異常，能夠及時檢測報警，有關人員采取必要的措施，避免安全事故的發(fā)生。自動抄表功能節(jié)省了人力物力，功率趨勢曲線功能能夠直觀的顯示各回路的工作狀態(tài)與時間，方便用戶找出非正常用電回路并且及時進行整改。
  本技術條件適用于重慶渝中區(qū)行政大樓。供方產(chǎn)品應具有高安全性與可靠性、易于擴展、便于維修與維護。供方提供的產(chǎn)品應至少滿足本技術條件，但不于此，其技術性能應滿足對配電室數(shù)據(jù)監(jiān)控的要求。
數(shù)據(jù)采集
  自動采集現(xiàn)場所有電量儀表的模擬量數(shù)據(jù)，自動采集現(xiàn)場開關狀態(tài)以及故障狀態(tài)等開關量數(shù)據(jù)。
  支持實時采集、自動周期采集（定時采集）可配置周期（1分鐘～24小時）。
  支持數(shù)據(jù)傳輸正確性檢驗，異常數(shù)據(jù)自動處理。
  支持多線程處理機制，提高數(shù)據(jù)采集效率，能同時對多個設備進行數(shù)據(jù)采集。
  數(shù)據(jù)實時顯示采用配電箱主接線圖直觀顯示模式，各回路開關斷合以及故障狀態(tài)直觀可見。
 數(shù)據(jù)分析與處理
  數(shù)據(jù)的綜合統(tǒng)計、分析需要實現(xiàn)以下功能：
  各設備用電數(shù)據(jù)小時、日、月、年等時間段內的統(tǒng)計、計算。
  各設備的用電負荷（有功、無功）大、小、平均值計算。
  統(tǒng)計各分站及整體的用電量（有功、無功）。
權限管理
  要求對不同用戶賦予不同角色的權限，能授權到功能子菜單、具體檔案記錄、數(shù)據(jù)記錄等。
  系統(tǒng)要求具備合理完善的用戶安全控制機制，能使應用環(huán)境中的信息資源得到地保護，防止信息的丟失、失竊和破壞。
節(jié)能改造及效果評估
  要求為生產(chǎn)節(jié)能改造提供數(shù)據(jù)支撐，并能提供節(jié)能改造前后的效果評估。
2  系統(tǒng)方案
  安科瑞Acrel-3000電能管理系統(tǒng)根據(jù)重慶渝中區(qū)行政大樓現(xiàn)場實際情況，整體網(wǎng)絡結構采用屏蔽雙絞線直接接至數(shù)據(jù)采集器然后通過網(wǎng)線將數(shù)據(jù)上傳至配電室的監(jiān)控主機，保障了電能管理系統(tǒng)傳輸?shù)姆€(wěn)定性與實時性。
1）站控管理層
  站控管理層針對電能管理系統(tǒng)的管理人員，是人機交互的直接窗口。在重慶渝中區(qū)行政大樓工程中主要指置于地下一層配電室的監(jiān)控主機。
2）網(wǎng)絡通訊層
   通訊層主要是由采集器、以太網(wǎng)設備及總線網(wǎng)絡組成。串口服務器主要功能是監(jiān)測現(xiàn)場智能儀表；以太網(wǎng)設備及總線網(wǎng)絡的主要功能是實現(xiàn)分站與主站之間的數(shù)據(jù)交互，使配電系統(tǒng)管理集中化、信息化、智能化，大提高了配電系統(tǒng)的安全性、可靠性和穩(wěn)定性，真正達到了無人值守的目的。
3）現(xiàn)場設備層
  現(xiàn)場設備層是數(shù)據(jù)采集終端，主要由智能儀表組成，智能儀表通過屏蔽雙絞線RS485接口，采用MODBUS通訊協(xié)議總線型連接接入通訊服務器，通訊服務器通過網(wǎng)線到達該配電間監(jiān)控主機進行組網(wǎng)，實現(xiàn)遠程監(jiān)控。
系統(tǒng)結構圖

3  系統(tǒng)功能
  變電所實時監(jiān)控系統(tǒng)圖為主監(jiān)控畫面，主要實時監(jiān)測變電所所有回路的運行狀態(tài)，紅色代表合閘，綠色代表分閘。在系統(tǒng)圖中可以直觀的看到每路進線和出線的運行參數(shù)和狀態(tài)，可以看到變壓器出線側的所有常規(guī)電力參數(shù)，如：三相電壓、電流、有功功率、無功功率、功率因數(shù)、頻率、有功電度等。如下圖所：

一次系統(tǒng)圖

  參數(shù)抄表功能，主要對低壓各出線回路的電參數(shù)進線查詢。支持任意時刻電參數(shù)查詢，具備數(shù)據(jù)導出和報表打印等功能。該報表查詢重慶渝中區(qū)行政大樓配電室進出線各低壓回路的電參數(shù)，主要包括：三相電流、有功功率和有功電度。該報表各回路名稱和數(shù)據(jù)庫關聯(lián)，方便用戶修改回路名稱。如下圖所示:

                    電參數(shù)抄表

  系統(tǒng)通訊結構示意圖，主要顯示系統(tǒng)的組網(wǎng)結構，系統(tǒng)采用分層分布式結構，同時監(jiān)測間隔層設備的通信狀態(tài)。紅色表示通訊正常，綠色表示通訊故障。下圖為變電所通訊狀態(tài)示意圖。

通訊結構示意圖

4  結束語
  在當今配電設施的應用中，項目的配電安全性至關重要，本文介紹的Acrel-3000電能管理系統(tǒng)在重慶渝中區(qū)行政大樓的應用，可以實現(xiàn)對配電室供配電回路用電的實時監(jiān)控，不僅能顯示回路用電狀況，還具有網(wǎng)絡通訊功能，可以與串口服務器、計算機等組成電能管理系統(tǒng)。系統(tǒng)實現(xiàn)對采集數(shù)據(jù)的分析、處理，實時顯示配電室內各配電回路的運行狀態(tài)，對負載越限具有彈出報警對話框、語音提示，并生成各種電能報表、分析曲線、圖形等，便于電能的遠程抄表以及分析、研究，該系統(tǒng)運行安全、可靠、穩(wěn)定，為項目解決用電問題提供了真實可靠的依據(jù)，取得了較好的企業(yè)效益。

參考文獻：
[1]《電力電測數(shù)字儀表原理與應用指南》， 任致程、周中，中國電力出版社
[2]《電能管理系統(tǒng)在供配電設計中的應用》，高士宏，科技風
[3]《電力監(jiān)控運用于10kv供配電設計》，姚強，科技天地

作者簡介：
劉丹，女，本科  安科瑞電氣股份有限公司，主要研究方向為智能電網(wǎng)供配電