王海芹 

安科瑞電氣股份有限公司  上海嘉定

摘要：基于目前科學(xué)技術(shù)飛速發(fā)展，人們對電力資源的依賴(lài)越來(lái)越廣泛，而現階段電力系統的運營(yíng)成本還相對較高，因此完善電力系統各方面的工作已經(jīng)勢在必行。電能管理系統在整個(gè)電力系統中具有重要的作用，它能夠有力的電網(wǎng)管理工作效率，降低電力系統的運營(yíng)成本，本文通過(guò)昆明九污水處理廠(chǎng)電能管理系統的應用介紹電能管理系統在工廠(chǎng)中的應用。

關(guān)鍵字：電力系統；數據采集；污水處理廠(chǎng)；監控系統

0  引言

    配電自動(dòng)化，是一項集計算機技術(shù)、數據傳輸技術(shù)、控制技術(shù)、現代化設備及管理于一體的綜合信息管理系統。其目的是提高供電可靠性，電能質(zhì)量，向用戶(hù)提供服務(wù)，降低運行費用，減輕運行人員的勞動(dòng)強度。

    隨著(zhù)電力網(wǎng)絡(luò )的不斷發(fā)展，用電負荷的持續增長(cháng)，各種新型負載不斷涌現，用戶(hù)更加關(guān)注電能質(zhì)量問(wèn)題，同時(shí)也對電能質(zhì)量提出了更加嚴格的要求。用戶(hù)需要更加有效的電能管理管理解決方案來(lái)應對上述變化帶來(lái)的挑戰，以實(shí)現配電系統持續可靠、低耗的運行。本文通過(guò)對昆明九污水處理廠(chǎng)電能管理的建設，介紹電能管理系統在工廠(chǎng)中的應用。

1、項目概述及建設目標

    九污廠(chǎng)90%的工程全部埋在地下，也叫“地埋式污水處理廠(chǎng)”，地上僅建一座綜合辦公樓。發(fā)達的污水處理廠(chǎng)一般都建在地下，地下式污水處理廠(chǎng)適合于在土地資源高度緊張、環(huán)境要求高的地區建設。在外，地下式污水處理廠(chǎng)在技術(shù)上已經(jīng)相當成熟，而且應用相當廣泛?，F代化、全封閉、緊湊型、零公害、與周邊環(huán)境協(xié)調的污水處理廠(chǎng)，能夠防止周邊土地貶值。污廠(chǎng)的處理工藝，采用的是目前世界上的膜生物反應器（MBR）污水處理工藝，采用全地埋式布置，以節約用地、大程度減小對周邊環(huán)境影響。本項目中有12臺ACR220ELH智能電表、61臺ACR220EL電能表接入后臺監控系統。

    本電能管理系統中，監控要求主要有以下幾個(gè)方面：

    1.遠程觀(guān)測。要求系統能夠準確的對電流、電壓、有功功率、無(wú)功功率、有功電能、無(wú)功電能、視在功率、功率因數、頻率、開(kāi)關(guān)狀態(tài)、剩余電流等信息進(jìn)行檢測。

    2.遠程通信。要求系統能夠及時(shí)的傳遞設備運作狀態(tài)以及故障信息。

    3.報警。要求系統能夠通過(guò)設定，對各種信息進(jìn)行報警。

    4.顯示。要求系統能夠就地顯示出各部分運作信息。

2、電能管理系統的設計

    在監控系統的設計中，要充分考慮客戶(hù)的實(shí)際需求，以及電力系統的實(shí)際結構、電力系統的實(shí)際載荷能力等因素，進(jìn)而合理的選擇監控設備，這既有利于減少系統運作的成本，同時(shí)也有利于系統功能的實(shí)現。

    本項目的電能管理系統，可以實(shí)現對廠(chǎng)內低壓配電回路的實(shí)時(shí)監控，有利于電能管理。另一方面，電能管理系統不僅能夠準確的表示出回路的用電狀況，它還具備網(wǎng)絡(luò )通訊等功能，能夠與計算機、串口服務(wù)器等設備進(jìn)行組合，及時(shí)的顯示廠(chǎng)內各個(gè)配電回路的運作狀態(tài)，當廠(chǎng)內電力系統的負載越標時(shí)，電能管理系統能夠迅速報警，發(fā)出語(yǔ)音提示。另外，電能管理系統還能夠生成報表、曲線(xiàn)圖等統計信息，便于有關(guān)人員分析廠(chǎng)內各部分的用電狀況，使廠(chǎng)內的用電活動(dòng)更加安全，從而保證廠(chǎng)內人員的生命安全，提高企業(yè)人員的工作效率。 

2.1 系統結構

    依據新建工廠(chǎng)的配電情況分布情況，在線(xiàn)監測系統建設采用分層分布式結構，系統包括：站控管理層、網(wǎng)絡(luò )通訊層、現場(chǎng)設備層。

    系統網(wǎng)絡(luò )結構如圖所示：

    站控管理層管理人員與計算機進(jìn)行人機交互的直接窗口，對采集的現場(chǎng)各類(lèi)數據信息計算、分析與處理，并以圖形、數顯、聲音等方式反映現場(chǎng)的運行狀況，是系統的上層部分。主要由系統軟件和必要的硬件設備，如工業(yè)級計算機、打印機、UPS電源等組成。

    通訊層使用的設備為NPORT5610-16串口服務(wù)器。該層是數據信息交換的橋梁，負責對現場(chǎng)設備回送的數據信息進(jìn)行采集、分類(lèi)和傳送等工作的同時(shí)，轉達上位機對現場(chǎng)設備的各種控制命令。

    現場(chǎng)設備層主要是連接于網(wǎng)絡(luò )中用于電參量采集測量的各類(lèi)型的儀表等，也是構建該配電系統必要的基本組成元素?，F場(chǎng)配置ACR220ELH、ACR220EL電能表，實(shí)現每個(gè)高壓回路的保護報警動(dòng)作信息、三相電流、三相電壓、頻率、功率、四象限電能等電參量監測，低壓回路三相電流、三相電壓、頻率、功率、四象限電能等電參量監測；并對每個(gè)回路斷路器分合閘狀態(tài)進(jìn)行監測。

2.2 網(wǎng)絡(luò )設計 

    電能管理系統中的網(wǎng)絡(luò )系統能夠及時(shí)的對數據進(jìn)行傳輸，并迅速傳遞操作指令，是實(shí)現電能管理系統各項功能的基礎。把現場(chǎng)每個(gè)設備就地與總線(xiàn)連接，之后在把各條總線(xiàn)全部接入通訊網(wǎng)關(guān)，來(lái)實(shí)現與主機的傳遞。   

2.3監控系統軟件功能設計

    系統依據客戶(hù)實(shí)際需求進(jìn)行設計，并實(shí)現了一次主接線(xiàn)圖界面顯示；電參量遙測及電參量越限報警；事件記錄；系統運行異常監測；故障報警及操作記錄；報表查詢(xún)與打??；系統負荷實(shí)時(shí)、歷史曲線(xiàn)，用戶(hù)權限管理等主要功能。

2.3.1數據的采集與處理

    數據采集主要包括模擬量以及開(kāi)關(guān)量的采集。模擬量的采集主要是對線(xiàn)路電壓、電流、功率、功率因數、頻率等信息進(jìn)行采集，實(shí)現遠程數據的本地實(shí)時(shí)顯示。數據處理主要是把按要求采集到的電參量實(shí)時(shí)準確的顯示給用戶(hù)，達到配電監控的自動(dòng)化化和智能化要求，同時(shí)把采集到的數據存入數據庫供用戶(hù)查詢(xún)。

2.3.2數據記錄

    電能管理系統的數據記錄功能主要就是對斷路器分合狀態(tài)以及保護動(dòng)作的前后順序進(jìn)行記錄，它要求系統中必須有足夠的內存空間，進(jìn)而長(cháng)時(shí)間的、大量的對數據信息進(jìn)行記錄和存儲。其次，電能管理系統的數據記錄功能也包括對故障信息的記錄，即對故障發(fā)生時(shí)的實(shí)時(shí)電流、實(shí)時(shí)電壓等數據進(jìn)行記錄存儲。由此可見(jiàn)，數據記錄功能可以通過(guò)對保護裝置工作狀態(tài)的記錄，以及對故障信息的記錄，準確的反映出系統中存在的問(wèn)題，從而便于工作人員解決。

2.3.3電能管理

    為了實(shí)現對本工廠(chǎng)內各回路用電量的監管，系統設計了電能管理報表，系統通過(guò)對有功電度的采集，按照回路名稱(chēng)的不同，自動(dòng)生成日報表、月報表和年報表并有報表打印功能，并可對某一回路的某一時(shí)間段內的用電量進(jìn)行查詢(xún)，可以幫助物業(yè)建立有效的用能管理考核制度。通過(guò)系統的建設和制度的建立，使各入駐管理人員節能意識大大提高，有效的節約了能源消耗。

3、供配電設計中應用電能管理系統的意義

    綜上所述，電能管理系統幫助用電單位提率、減少損失、降低運營(yíng)成本，電能管理系統能夠有效確保電網(wǎng)管理效率、縮小電力運營(yíng)成本，也成為現代供配電設計中*的重要組成部分。系統通過(guò)安裝在企業(yè)電網(wǎng)中主要受電點(diǎn)和樞紐配電柜中的電能監測儀采集的配網(wǎng)的電力、電量、電能質(zhì)量信號，再將信號轉換為數據傳輸到計算機中，計算機對數據進(jìn)行存儲、計算和分類(lèi)存儲到數據庫中，然后通過(guò)計算軟件將電能以圖表的形式進(jìn)行展示。電能管理人員可通過(guò)計算機看到電能的輸入、傳輸、消耗的全過(guò)程。由于監控設備對數據的傳遞都是通過(guò)網(wǎng)絡(luò )傳輸來(lái)實(shí)現，因此，不同的電能管理系統可以設計不同的組網(wǎng)方式,確保數據信息能夠迅速、的進(jìn)行傳輸。另一方面，在供配電設計中運用電能管理系統，應該根據實(shí)際情況選擇監控設備。一般的電能管理系統通常都采用具有遠程通信、遠程觀(guān)測等功能的設備，而一些電能管理系統則需要選擇功能更加齊全的智能設備?？梢酝ㄟ^(guò)識別其他影響因素（如高次諧波、三相不對稱(chēng)，瞬態(tài)，短時(shí)中斷，過(guò)電流，過(guò)電壓等）以延長(cháng)設備使用壽命。   在工廠(chǎng)建筑等場(chǎng)所設置電能管理系統，可以實(shí)現對廠(chǎng)內低壓配電回路的實(shí)時(shí)監控，有利于電能管理。系統可以根據用戶(hù)需要按班次、人員、時(shí)間、設備進(jìn)行電能審計和考核。系統實(shí)時(shí)、準確、靈活計算各車(chē)間、班次、人員、設備用電量，并與公司的考核機制進(jìn)行結合，自動(dòng)計算考核成績(jì)。另一方面，電能管理系統不僅能夠準確的表示出回路的用電狀況，它還具備網(wǎng)絡(luò )通訊等功能，能夠與計算機、串口服務(wù)器等設備進(jìn)行組合，及時(shí)的顯示廠(chǎng)內各個(gè)配電回路的運作狀態(tài)，當廠(chǎng)內電力系統的負載越標時(shí)，電能管理系統能夠迅速報警，發(fā)出語(yǔ)音提示。另外，電能管理系統還能夠生成報表、曲線(xiàn)圖等統計信息，便于有關(guān)人員分析廠(chǎng)內各部分的用電狀況，使廠(chǎng)內的用電活動(dòng)更加安全、合理，從而保證廠(chǎng)內人員的生命安全，提高工作人員的工作效率。

參考文獻

[1]《電力電測數字儀表原理與應用指南》， 任致程、周中，電力出版社

[2]《電能管理系統在供配電設計中的應用》，高士宏，科技風(fēng)作者簡(jiǎn)介：