王海芹

安科瑞電氣股份有限公司，上海 嘉定

摘要：隨著(zhù)經(jīng)濟的高速發(fā)展、城鎮化率的不斷提高，城鎮建筑面積逐年增加，同時(shí)建筑的高能耗問(wèn)題也變得日益凸顯。數據顯示：截止至2013年底，（城鎮和農村）既有建筑面積已達500億平方米以上。另?yè)》亢统青l建設部數據顯示，建筑運行能耗約占全社會(huì )總能耗的27.5%，其中大型公共建筑總面積不足城鎮建筑總面積的4%，但總能耗卻占全城鎮總耗電量的22%，大型公共建筑單位面積年耗電量達到70～300KWh，為普通居民住宅的10～20倍。本文就中航民用能耗管理系統做一簡(jiǎn)單介紹，本系統采用智能電力儀表采集配電現場(chǎng)的各種電參量和開(kāi)關(guān)信號。系統采用現場(chǎng)就地組網(wǎng)的方式，組網(wǎng)后通過(guò)現場(chǎng)總線(xiàn)通訊并遠傳至后臺，通過(guò)Acrel-5000型建筑能耗監測系統實(shí)現變電所配電回路用電的實(shí)時(shí)監控。

關(guān)鍵詞：中航民用 能耗管理  無(wú)人值守  節能改造  智能配電系統  配電自動(dòng)化

0引言

    智能電網(wǎng)是當前新技術(shù)和新產(chǎn)業(yè)發(fā)展的熱點(diǎn)。根據智能電網(wǎng)研究框架體系，智能電網(wǎng)建設主要抓住發(fā)電、輸電、變電、配電、用電和調度六個(gè)環(huán)節。“配用電”環(huán)節即為電網(wǎng)用戶(hù)端。用戶(hù)端消耗著(zhù)整個(gè)電網(wǎng)80%的電能，用戶(hù)端智能化用電管理對用戶(hù)可靠、安全、節約用電有十分重要的意義。構建智能用電服務(wù)體系，使用智能儀表以及智能用電管理終端設備，實(shí)現電網(wǎng)與用戶(hù)的雙向良性互動(dòng)。

    Acrel-5000能耗管理系統正是針對以上趨勢而研發(fā)的用戶(hù)端能耗管理系統。本系統通過(guò)對中航民用變電所內的部分重要回路進(jìn)行計量，通過(guò)對監測回路用電量的實(shí)時(shí)計量、存儲、分析，以表格或圖形的形式來(lái)顯示整個(gè)計量體系用電狀況，找出高能耗點(diǎn)或不合理用能習慣，為有效節約能源，用戶(hù)進(jìn)一步節能改造或設備升級提供準確的數據支撐。

    本文以中航民用為例，簡(jiǎn)單介紹Acrel-5000能耗管理系統在中航民用配電系統中的應用。

1、項目介紹

    中航民用航電產(chǎn)業(yè)園位于上海紫竹園區，總投資規模約10.8億元，占地186畝，計劃分兩期開(kāi)發(fā)。按照一次規劃分步實(shí)施細則，中航民用航電產(chǎn)業(yè)園分期開(kāi)展航空電子系統研究開(kāi)發(fā)平臺、航空電子產(chǎn)業(yè)平臺、航空微電子研發(fā)平臺、民用電子產(chǎn)業(yè)創(chuàng )新平臺、產(chǎn)業(yè)園配套服務(wù)平臺的建設。中航民用航電產(chǎn)業(yè)園以“集聚智力和資本勢的生態(tài)產(chǎn)業(yè)園”為建設目標，規劃設計以“綠色”和“生態(tài)”為主題，充分體現低層、低密度、低容積率、高綠化率的勢，營(yíng)造出自然、簡(jiǎn)約、的化科研辦公環(huán)境。

    中航民用能耗管理項目主要是針對其一期工程開(kāi)關(guān)柜內安裝的145只ACR220ELH安科瑞網(wǎng)絡(luò )電力儀表和12只ACR30ELH安科瑞網(wǎng)絡(luò )電力儀表實(shí)現實(shí)時(shí)監控和相關(guān)電參量的采集、存儲、處理以及顯示。

    本項目中甲方負責項目中的線(xiàn)纜購買(mǎi)、鋪設、儀表連接。我方負責儀表的通訊調試和系統綜合調試，且在項目進(jìn)行過(guò)程中提供相應的施工布線(xiàn)指導和圖紙深化。

2、用戶(hù)需求

    ①　標準的變配電系統具有CAD一次單線(xiàn)圖顯示中、低壓配電網(wǎng)絡(luò )的接線(xiàn)情況：龐大的系統具有多畫(huà)面切換及畫(huà)面導航的功能；分散的配電系統具有空間地理平面的系統主畫(huà)面。主畫(huà)面可以顯示各個(gè)回路的運行狀態(tài)，并具有回路帶電、非帶電機故障著(zhù)色的功能。主要電參量直接顯示于人機交互界面并實(shí)時(shí)刷新。

    ②　軟件可對不同級別的用戶(hù)賦予不同權限，從而保證系統在運行過(guò)程中的安全性和可靠性。

    ③　電壓、電流、功率、功率因數及頻率等監測信息實(shí)時(shí)刷新，并以一次圖形式直觀(guān)動(dòng)態(tài)顯示。各回路子畫(huà)面上顯示該回路各電參量、回路名稱(chēng)、CT變比、電流越限值及開(kāi)關(guān)狀態(tài)等信息，且可實(shí)現數據的轉發(fā)上傳。

    ④　對其負載繪制電流趨勢曲線(xiàn)，便于分析該回路配電運行工況

    ⑤　越限報警，針對客戶(hù)的特定回路來(lái)設置越限報警

    ⑥　對各回路的電能集抄功能，并自動(dòng)生成符合客戶(hù)管理需求的用電報表

    ⑦　報警事件記錄，便于維護人員來(lái)根據事件發(fā)生的時(shí)間性質(zhì)對電路進(jìn)行維護。

    ⑧　系統以Web發(fā)布后可進(jìn)行遠程網(wǎng)絡(luò )訪(fǎng)問(wèn)，且可通過(guò)Internet訪(fǎng)問(wèn)。

3、設計方案

3.1參考標準

   系統的設計滿(mǎn)足以下所列制造和試驗標準：

   JGJ/T 16-92         《民用建筑電氣設計規范》

   GB/J63-90           《電力裝置的電測量?jì)x表裝置設計規范》

   GB/T13730           《地區電網(wǎng)數據采集與監控系統通用技術(shù)條件》

   GB2887              《計算站場(chǎng)地技術(shù)要求》

   GB/50198-94         《監控系統工程技術(shù)規范》

   DL/T 698.31-2010    《3.1部分：電能信息采集終端技術(shù)規范-通用要求》

   DL/T 698.35-2010    《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》

   DL/T 698.41-2010    《4-1部分：通信協(xié)議-主站與電能信息采集終端通信》

   DL/T 698.42-2010    《4-2部分：通訊協(xié)議-集中器下行通信協(xié)議》

   DL/T/814-2002       《配電自動(dòng)化系統功能規范》

3.2 系統架構設計

    鑒于中航民用的建筑規模、性質(zhì)，以及后續項目的可連帶發(fā)展的性質(zhì)，安科瑞電氣股份有限公司系統部根據用戶(hù)的幾點(diǎn)需求以及在相同性質(zhì)工程中的經(jīng)驗，對該建筑的智能配電系統的搭建做以下設計：中航民用所有監控點(diǎn)位現已安裝智能電力儀表，且均采用標準的Modbus-RTU協(xié)議。將現場(chǎng)安裝的智能儀表通過(guò)屏蔽雙絞線(xiàn)以手拉手式相連，數據總線(xiàn)直接鋪設至主機所在的值班室。數據總線(xiàn)通過(guò)數據采集器將數據傳輸至系統主機。系統示意圖1所示。

圖1

4、系統功能

    上位機軟件采用Acrel-5000能耗管理系統，通過(guò)軟件進(jìn)行設備配置、數據庫變量配置、界面設計等，完成了在上位機軟件監控及電力監控的功能。

4.1 功能特點(diǎn)

    Acrel-5000能耗管理系統采用全中文界面，操作簡(jiǎn)單方便；運行穩定可靠的特點(diǎn)。點(diǎn)擊相應快捷按鈕即可進(jìn)入相應的系統功能模塊；系統具有一次系統圖顯示，模擬圖顯示和網(wǎng)絡(luò )結構圖顯示；系統具有人機界面友好，顯示數據直觀(guān)，方便用戶(hù)查閱。

4.2使用說(shuō)明：

4.2.1登陸界面

軟件的界面可以根據項目的特點(diǎn)和客戶(hù)的要求來(lái)設計。初始界面為“登錄界面”，選擇用戶(hù)名，輸入相應密碼，則進(jìn)入查看數據，否則無(wú)法查看數據。界面如圖2所示。

圖2登陸界面

4.2.2通訊示意圖

    通訊示意圖為拓撲圖，顯示系統與儀表的通訊是否正常。其中紅色表示正常通訊，綠色表示通訊中斷。界面如圖3所示。

圖3 通訊示意

4.2.3配電系統圖

    配電系統圖顯示整個(gè)配電系統的整體架構，便于管理人員快速了解配電系統的組織結構，參數界面實(shí)時(shí)顯示的電力參數數據可以反映配電系統的運行狀態(tài)。配電系統界面如圖4所示，詳細參數如圖5所示。

圖4

圖5

    由圖5、圖6就可以看出整個(gè)配電系統的分布、運行狀態(tài)以及以及主要的電參量。主要的電參量數據包括三項電流，三項電壓，進(jìn)線(xiàn)回路的功勞、電能、功率因數、回路名稱(chēng)以及出現回路的相應電參量。

4.2.4 電參量報表

    電參量報表主要的數據包括：三相電壓，三相電流，電能，有功功率，無(wú)功功率，功率補償因數，頻率。

    該報表可以實(shí)現系統運行期間的任意時(shí)間抄表等功能，將每塊電表的顯示數據以報表形式呈現，選擇相應的柜體，再選擇要查詢(xún)的時(shí)間，即可顯示電壓，電流，有功功率，無(wú)功功率，功率補償因數，頻率。界面如圖6所示

圖6

    報表打?。捍蛴‘斍皥蟊淼臄祿?；

    數據保存：將當前報表以Excel表格形式導出到所選擇的位置。

4.2.5 電能報表

    電能報表將配電回路用電量報表形式呈現，該報表可以實(shí)現系統運行期間的任意時(shí)間段內的月抄表，日抄表，小時(shí)抄表等功能，如下圖所示選擇回路，設定開(kāi)始時(shí)間和結束時(shí)間，點(diǎn)擊“查詢(xún)”按鈕，即可顯示此時(shí)間段內的用電量，也可以Excel形式導出或打印。界面如圖7所示。

圖7

4.2.6 電流曲線(xiàn)

    電流是配電系統的重要電力參數。本系統為重要回路設計了電流曲線(xiàn)，此曲線(xiàn)可以設置查詢(xún)時(shí)間，還可以任意放大、縮小某區間內的曲線(xiàn)，便于管理人員準確明了的掌握系統的運行狀態(tài)。界面如圖8所示。

圖8

4.2.7實(shí)時(shí)報警和歷史報警

    本系統還針對主要電參量的遙測量（包括進(jìn)線(xiàn)回路的電流、電壓、頻率、功率因素和出線(xiàn)回路的電流越線(xiàn)報警）。也能點(diǎn)擊打開(kāi)歷史報警調出歷史報警界面。實(shí)時(shí)報警主要分為遙測和遙信實(shí)時(shí)報警，界面如圖9、圖10所示。歷史報警如圖11所示。

圖9

圖10

圖11

    報警功能能夠幫助管理人員在短的時(shí)間內定位故障點(diǎn)位，提高了故障的排查效率，保障配電系統的長(cháng)期穩定運行。

5、結束語(yǔ)

    隨著(zhù)用戶(hù)端配電系統智能化管理需求的提高。能耗管理系統已成為配電端用戶(hù)的必然選擇，本文介紹的Acrel-5000能耗管理系統在中航民用項目中的應用，可以實(shí)現對中航民用配電系統實(shí)時(shí)監控，不僅能實(shí)時(shí)顯示配電系統各個(gè)回路的運行狀態(tài)，系統的網(wǎng)絡(luò )通訊功能，還可以和上層數據平臺實(shí)現數據共享。系統對采集數據的進(jìn)行分析、處理，實(shí)時(shí)顯示變電所內各配電回路的電能使用狀況、負載越限具有彈出報警對話(huà)框及報警聲音提示，并生成各種電能報表、分析曲線(xiàn)、圖形等，便于電能的遠程抄表以及分析、研究制定相應的用能考核機制。該系統運行安全、可靠、穩定，為配電系統終端用戶(hù)解決各個(gè)配電回路的具體用電不明的問(wèn)題，為后期電力系統的維護及制定節能措施提供了真實(shí)可靠的依據。

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]《智能樓宇控制系統的設計與實(shí)施技術(shù)》， 黎連業(yè)、朱衛東、李皓，清華大學(xué)出版社

[3]《智能電網(wǎng)用戶(hù)端電力監控與能耗管理系統產(chǎn)品選型及解決方案》，周中， 北京. 機械工業(yè)出版社.