王海芹

安科瑞電氣股份有限公司 上海嘉定

摘  要：隨著(zhù)電力工業(yè)的快速發(fā)展和對工業(yè)企業(yè)節能減排的力度加大，企業(yè)用電成本已成為衡量現代化率工廠(chǎng)的重要指標。電能管理軟件的應用大大提高了企業(yè)電能量的利用效率和管理水平，本文介紹基于網(wǎng)絡(luò )電力儀表的Acrel-2000電力監控系統在蕪湖康衛生物制藥有限公司電能管理中的應用，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：企業(yè)電能管理；電力監控系統；生物；制藥；

1 項目概況

    蕪湖康衛生物科技有限公司始建于2000年12月，原名重慶康衛生物科技有限公司。歷經(jīng)十多年的發(fā)展，目前已成為一家由河北華安生物藥業(yè)有限公司、岳陽(yáng)興長(cháng)石化股份有限公司、人民解放軍三軍醫大學(xué)等股東共同投資的高新科技生物制藥企業(yè)，公司現座落于風(fēng)景美的鏡湖河畔，辦公面積達千余平米，辦公設施齊全。

    蕪湖康衛生物科技有限公司供電系統，設計二臺干式變壓器供電，采用高供高計。在電房?jì)仍O一組高壓開(kāi)關(guān)柜，共 10臺，采用直流微機保護，共8臺，直流屏為落地式；變壓器采用干式變壓器，低壓開(kāi)關(guān)柜選用 GCS型，共 43臺，269個(gè)低壓配電回路。

    （1）整個(gè)企業(yè)的供電系統包括10kV以及0.4kV，不同的配電回路給不同的生產(chǎn)設備和供電設施供電。變電所內部各進(jìn)出線(xiàn)回路眾多，且電力運行數據瞬息萬(wàn)變，運行人員的巡檢和監控非常不便，無(wú)法做到準確、及時(shí)、，因此通過(guò)現代化計算機網(wǎng)絡(luò )技術(shù)，將變電所內所有用電回路進(jìn)行集中監控，實(shí)現有序合理的管理就顯得尤為重要。

    （2）在配電系統中，涉及到了多家品的多種電器產(chǎn)品，比如微機保護、直流屏、變壓器溫控、馬達保護、多功能電表等，各種電器產(chǎn)品都有自己的通訊規約和后臺監控系統，這就帶來(lái)一系列的問(wèn)題：各自獨立的系統使得各子站成為自動(dòng)化孤島，某種程度上阻礙了全廠(chǎng)電力監控進(jìn)一步自動(dòng)化。

2 解決方案

    針對本項目的實(shí)際特點(diǎn)，建立全廠(chǎng)統一電力監控系統是非常有必要的一件事，建立全廠(chǎng)統一電力監控系統必須要解決一下幾點(diǎn)問(wèn)題：

（1）選用合理的通訊規約或者對不同的通訊規約進(jìn)行合理的轉換；

（2）選擇合理的通訊網(wǎng)絡(luò )，構造一個(gè)穩定可靠能夠覆蓋全部監控點(diǎn)的通訊網(wǎng)絡(luò )；

（3）簡(jiǎn)單易操作、符合相關(guān)規范標準以及用戶(hù)需求的自動(dòng)化電力監控軟件。

2.1通訊規約的統一

    為了統一各電器設備的通訊規約，本項目在設計之初盡量選擇同一廠(chǎng)家同一品的設備，比如微機保護、多功能電表、馬達保護等。對于不能統一的設備，比如變壓器溫控器、直流屏等設備盡量選擇具備標準通訊規約的產(chǎn)品，同時(shí)配置智能通訊管理機對通訊規約進(jìn)行有效轉換，統一規約。

2.2通訊網(wǎng)絡(luò )

    整個(gè)系統設計了一套Acrel-2000電力監控系統，采用分層分布式結構，即現場(chǎng)設備層、網(wǎng)絡(luò )管理層、監控管理層。如下圖所示：

    整套電力監控系統監控管理層包括電能管理主機、打印機、UPS電源等，整個(gè)系統的核心Acrel-2000電力監控軟件安裝于電力監控主機，UPS電源作為不間斷電源，當設備供電出現故障時(shí)，可以保證電力監控主機正常運行，數據不丟失。

    監控中心設置在二樓監控中心值班室，配電室內儀表、微機保護、直流屏等設備通過(guò)485總線(xiàn)連接至通訊管理機Nport5610-16。NPort 5610-16提供簡(jiǎn)單方便的聯(lián)網(wǎng)方式，不但可以保證現有的硬件資源，更確保未來(lái)網(wǎng)絡(luò )的擴充可能性。通過(guò)簡(jiǎn)單的設置，就可以將現有的串口設備立即聯(lián)網(wǎng)。再者 NPort 5610-16可以在串口和以太網(wǎng)絡(luò )界面之間輕易的執行雙向數據傳輸。NPort 5610-16通訊管理機通過(guò)以太網(wǎng)將信號進(jìn)一步上傳至電力監控主機。

    各用電回路電能數據的采集主要通過(guò)P系列網(wǎng)絡(luò )多功能儀表以及馬達保護裝置進(jìn)行用電信息的基礎采集以及電動(dòng)機回路的過(guò)載、斷相、不平衡、欠載、接地/漏電、阻塞、外部故障等多種保護，這些采集設備可獨立完成數據采集、計算、保護、通訊等功能，一個(gè)設備出現問(wèn)題時(shí)，不會(huì )影響其他設備正常運行。所有這些設備均有485通訊接口，可以通過(guò)RS485總線(xiàn)連接到網(wǎng)絡(luò )層。

    整個(gè)配電系統以計算機站控管理系統為核心，采用現代通訊技術(shù)，對整個(gè)配電系統的用電狀況進(jìn)行統一管理，實(shí)時(shí)監測每個(gè)環(huán)節、每種設備的用電量；實(shí)時(shí)監測、監督電能質(zhì)量，及時(shí)發(fā)現用電故障，避免用電的浪費。

3 軟件設計及系統功能

    企業(yè)電電力監控系統核心是一套強大的用電分析管理系統，通過(guò)在線(xiàn)的用電數據信息采集、處理、分析和統計，幫助企業(yè)的了解真實(shí)用電情況、用電環(huán)境及生產(chǎn)效率水平。

數據采集與管理

    數據采集與處理是電力監控系統實(shí)現的基礎，系統能實(shí)時(shí)和定時(shí)采集電氣設備的模擬量（電流、電壓、功率、電度、頻率等）、開(kāi)關(guān)量、保護信息等。系統管理軟件可以通過(guò)網(wǎng)絡(luò )直接讀取各電器設備采集的數據，并可以對采集的所有數據進(jìn)行顯示、統計、分析、計算和存儲。

    實(shí)時(shí)計算各線(xiàn)路的功率因數；

    實(shí)時(shí)計算各線(xiàn)路的有功、無(wú)功功率值；

    實(shí)時(shí)計算每日、每月各條線(xiàn)路的有功，無(wú)功大、小及平均值；

    實(shí)時(shí)顯示、統計各回路各時(shí)段的電度值,對電能數據進(jìn)行分時(shí)計費統計,根據用戶(hù)要求具有多種分時(shí)計費(尖、峰、谷、平值等)方案和費率的種類(lèi)；

    實(shí)時(shí)顯示、統計各回路每日、每月、每年的有功電度總值和無(wú)功電度總值 ；

    實(shí)時(shí)顯示電容的投切狀態(tài)以及手動(dòng)/自動(dòng)狀態(tài)；

    實(shí)時(shí)顯示10kV回路以及電動(dòng)機回路保護信息；

    實(shí)時(shí)顯示變壓器工作狀態(tài)；

    實(shí)時(shí)顯示直流屏工作狀態(tài)

信息處理

    對實(shí)時(shí)數據進(jìn)行統計、分析、計算，產(chǎn)生生產(chǎn)用戶(hù)所必需的電壓合格率、有功、無(wú)功、電流、總負荷、功率因數、電量日/月/年大值、小值及時(shí)間、日期、負荷率、數字輸入狀態(tài)量邏輯運算值等，設備正常/異常變位次數并加以區分等。

    除對上述內容分析外，還能以在線(xiàn)方式按照數值變換和規定時(shí)間間隔不斷處理和計算下述各項內容：

（1）有功、無(wú)功功率，功率因數計算

（2）開(kāi)關(guān)投/退及保護動(dòng)作次數的統計

（3）監控設備、無(wú)功裝置投退率計算

（4）變壓器負荷率計算

數據記錄

    具有對各種歷史數據的記憶功能，以供隨時(shí)查詢(xún)、回顧、打印。主要包括：

    狀態(tài)變化記錄，狀態(tài)變化記錄包括事故狀態(tài)變化記錄，預告狀態(tài)變化記錄和計算機監控系統異常狀態(tài)記錄、測越限記錄、自檢、操作記錄、事件順序記錄

報表管理

    系統運行的實(shí)時(shí)信息可以按運行需要的時(shí)間間隔記錄并按報表格式顯示和打印，不同時(shí)段和全天的實(shí)時(shí)數據及其統計值，并能查詢(xún)系統一年內的任意的日報表，按戶(hù)要求的月報表格式制作報表，表在月末生成，具體時(shí)間可修改設定，并能查詢(xún)到一年內的月報表。 

    實(shí)時(shí)值表數據查詢(xún)報表。

用電趨勢

    對任何測量參數繪制趨勢圖：如電流、電壓、功率等。通過(guò)用電曲線(xiàn)圖可以顯示需量的峰值情況，發(fā)現危險地負荷趨勢或系統的剩余容量?？梢詫⒉煌瑫r(shí)間段的負荷曲線(xiàn)進(jìn)行匯總或比較，追蹤每個(gè)用電單位每個(gè)回路所需消耗的電力成本。用電趨勢如下圖所示：

告警與控制

    當出現通訊故障、遙測越限或其他報警信號時(shí)，系統發(fā)出音響提示，并自動(dòng)彈出報警畫(huà)面，報警需操作員確認后方可復位，報警系統記錄入監控數據庫。 當發(fā)生開(kāi)關(guān)變位時(shí)，自動(dòng)推出時(shí)間報警窗和故障相關(guān)畫(huà)面，畫(huà)面中變位開(kāi)關(guān)閃爍，變色提示并在報警框內有漢字提示的報警語(yǔ)句及當前的變位狀態(tài)，并指明變位開(kāi)關(guān)名稱(chēng)，運行編號和性質(zhì)（正常操作或事故跳閘）。 當發(fā)生電流/電壓越*，畫(huà)面閃爍提示，并在報警提示框里顯示當前越限值。 監控系統自動(dòng)存儲歷史數據和歷史事件，用戶(hù)可以按照設備，數據類(lèi)型，時(shí)間段等等項目自定義查詢(xún)。 除計算機報警外，系統還設有專(zhuān)門(mén)的聲光報警器，以提醒值班人員。

4 結束語(yǔ)

    該項目所采用的Acrel-2000電力監控系統已經(jīng)于2014年末正式投入運行，整個(gè)系統運行穩定、安全。系統為各用電回路安裝多功能電表，建立全廠(chǎng)電力監控體制，制定用能績(jì)效考核方案，通過(guò)計算機網(wǎng)絡(luò )和信息化技術(shù)，對用電回路進(jìn)行用電量計量，提供了大量實(shí)時(shí)、準確的電力數據，摸清能源流向、了解能源組成，同時(shí)通過(guò)電力監控軟件提供的各類(lèi)圖表、報表，為管理者進(jìn)行內部計量考核、安全用電做出了數據依據用，方便用戶(hù)的找到用能不合理之處，指導用戶(hù)進(jìn)行有針對性的管理措施和節能改造措施。