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上海東冠紙業(yè)電能管理系統(tǒng)的設計與應用--安科瑞 華梅超
點擊次數(shù)：230 發(fā)布時間：2014-11-5
安科瑞 華梅超
摘要
本文介紹了一種電能管理系統(tǒng)的設計、系統(tǒng)構(gòu)成以及系統(tǒng)的功能，Acrel-3000組態(tài)軟件可以實現(xiàn)對現(xiàn)場設備的系統(tǒng)集成，數(shù)據(jù)的采集、傳輸以及存儲，從而實現(xiàn)對工廠用電數(shù)據(jù)統(tǒng)計及分析。系統(tǒng)實現(xiàn)遠程精細化和實時性數(shù)據(jù)采集，避免人工采集數(shù)據(jù)的偏差，提高了供電質(zhì)量和管理水平，具有簡明實用、投資少等優(yōu)點。
關鍵詞：電能管理;系統(tǒng)集成;安科瑞;東冠紙業(yè);應用0引言
隨著工業(yè)現(xiàn)代化程度的不斷提供，對工廠供配電系統(tǒng)的可靠性、安全性和連續(xù)性的要求越來越高，以PC硬件和組態(tài)軟件為代表的計算機技術已在我國各個行業(yè)得到廣泛應用。目前工廠供電系統(tǒng)計算機應用主要體現(xiàn)在對工廠內(nèi)部用電進行分析對比，方便管理層根據(jù)數(shù)據(jù)決策。
針對以上問題和現(xiàn)狀，本課題提出了利用安科瑞公司網(wǎng)絡電能管理儀表和Acrel-3000組態(tài)軟件研制了一套適用于工廠的高、低壓配電的集中監(jiān)控系統(tǒng)。該課題的研究和實施，可實現(xiàn)工廠高壓變電所的用電數(shù)據(jù)集中管理。對于提高供電系統(tǒng)的可靠性和經(jīng)濟運行指標，促進供電系統(tǒng)管理的科學化、現(xiàn)代化，有著非常重要的現(xiàn)實意義。
1項目概況
上海東冠紙業(yè)有限公司電能管理系統(tǒng)是主要針對改廠區(qū)配電系統(tǒng)進行改造，改造的范圍包括高壓配電間部分回路及1-4號車間的配電回路，對回路電參量進行監(jiān)測，強調(diào)對電度的計量及分析，為廠區(qū)內(nèi)部考核提供依據(jù)。
2用戶需求
根據(jù)現(xiàn)場實際情況，上海東冠紙業(yè)配電管理部，提出以下系統(tǒng)需求：
1、現(xiàn)場儀表必須實現(xiàn)實時顯示功能：電壓、電流、功率、功率因數(shù)、頻率及電度等監(jiān)測信息實時刷新，并以一次圖形式直觀動態(tài)顯示。
2、現(xiàn)場數(shù)據(jù)報表需滿足自動生成日、周、月報表，并具有導出打印功能。
3、對各配電回路的電流具有趨勢曲線功能。
4、可以對各監(jiān)測點的通訊狀態(tài)或異常用電進行報警，便于管理人員實時掌握并分析配電運行情況。
3設計方案
根據(jù)現(xiàn)場要求，安科瑞電氣股份有限公司為上海東冠紙業(yè)有限公司設計了Acrel-3000電能管理軟件，下面針對Acrel-3000電能管理軟件參數(shù)做具體說明。
3.1Acrel-3000設計參照標準
上海東冠紙業(yè)有限公司電能管理系統(tǒng)以現(xiàn)行國家及電力行業(yè)的有效標準為依據(jù)，其中國標未列入部分應參考IEC標準和規(guī)范。如標準間有矛盾時，應以較高標準為準。
系統(tǒng)的設計滿足以下所列制造和試驗標準：
ISO/IEC11801《綜合布線標準》
JGJ/T16-92《民用建筑電氣設計規(guī)范》
GB/J63-90《電力裝置的電測量儀表裝置設計規(guī)范》
GA/T70-94《中華人民共和國公共安全行業(yè)標準》
GB/T13730《地區(qū)電網(wǎng)數(shù)據(jù)采集與監(jiān)控系統(tǒng)通用技術條件》
GBJ63-93《電力裝置電測量儀表裝置設計規(guī)程》
GB2887《計算站場地技術要求》
GB/50198-94《監(jiān)控系統(tǒng)工程技術規(guī)范》
3.2網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)拓撲圖
1、高壓配電間內(nèi)我司智能儀表ACR220EL共28臺，采用1根屏蔽雙絞線連接至通訊管理機，進行數(shù)據(jù)的集中采集;2車間及3車間內(nèi)我司智能儀表ACR220EL共11臺，采用1根屏蔽雙絞線連接至通訊管理機;1車間內(nèi)我司智能儀表ACR220EL共5臺，采用1根屏蔽雙絞線連接至通訊管理機，進行數(shù)據(jù)的集中采集;4車間內(nèi)我司智能儀表ACR220EL共3臺，采用1根屏蔽雙絞線連接至通訊管理機，進行數(shù)據(jù)的集中采集;通訊線纜均采取屏蔽線接地，防止強電信號干擾，末端加裝120歐電阻，增強線路信號，保障了數(shù)據(jù)傳輸?shù)膶崟r性。
2、以上我司智能儀表ACR220EL均采用MODBUS-RTU通訊協(xié)議進行數(shù)據(jù)上傳，其中數(shù)據(jù)傳輸波特率為9600bit/s上位機采用TCP/IP通訊協(xié)議進行數(shù)據(jù)采集。
4系統(tǒng)變更
在系統(tǒng)調(diào)試階段，業(yè)主要求，為了更好的方便管理車間內(nèi)的能耗數(shù)據(jù)，希望我司將采集到得數(shù)據(jù)上傳至車間內(nèi)原有的ERP系統(tǒng)內(nèi)。
我司根據(jù)客戶的實際要求，對原有軟件方案進行變更，將我司數(shù)據(jù)庫的數(shù)據(jù)上傳至SQL數(shù)據(jù)庫中，定時(默認15分鐘1次)上傳至ERP系統(tǒng)，可把能耗量和產(chǎn)值進行對比，方便了工廠內(nèi)部考核指標的定制。具體數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)儲對應表格如下圖所示：
5系統(tǒng)功能
根據(jù)現(xiàn)場對系統(tǒng)需求，安科瑞電氣股份有限公司針對性的對該項目系統(tǒng)界面及功能進行了設計，具體顯示界面如下：
5.1系統(tǒng)主界面
配電示意界面：以一次圖形式直觀動態(tài)顯示電壓、電流、功率、功率因數(shù)及頻率等監(jiān)測信息，滿足了現(xiàn)場需求。
5.2報表統(tǒng)計
系統(tǒng)采集的有功電度數(shù)據(jù)，按照回路名稱的不同自動生成報表并有報表打印功能，可對某一回路某一時間段內(nèi)的用電量進行查詢與打印，同時這些報表也能以Excel的格式導出。
實時報表
歷史報表
5.3趨勢曲線
曲線趨勢：實現(xiàn)了用戶所要求的通過對各配電回路的電流繪制趨勢曲線，分析該回路配電運行狀況。曲線中可對測量數(shù)據(jù)量程進行設置，方便查看，曲線還可設置開始時間和時間間隔，方便用戶進行任意時間的曲線查看。
5.4事件報警
事件報警：越限報警內(nèi)容，報警數(shù)值，值班人員以及動作類型和時間，同時對各監(jiān)測點的通訊狀態(tài)或異常用電進行報警，便于管理人員實時掌握并分析配電運行情況。如下圖所示，可以自動記錄事件發(fā)生的時間和回路名稱，以便用戶查詢，追憶故障原因。
5.5通訊狀態(tài)
系統(tǒng)監(jiān)控現(xiàn)場所有點的通訊狀態(tài)，紅色綠色分別代表儀表通訊正常和異常，便于用戶查看各監(jiān)測點通訊狀態(tài)。
6運行效果
1、實時性：項目實施前現(xiàn)場數(shù)據(jù)主要靠人工抄錄，1天2次，各回路時間不統(tǒng)一，可對性差;項目實施后后臺實時采集，50ms一次，可比性強。
2、存儲管理：項目實施前紙質(zhì)記錄，查詢時翻箱倒柜，年久易失，數(shù)據(jù)日期管理復雜;項目實施后計算機存儲，數(shù)據(jù)可存儲10年以上，查詢速度快，只需鼠標一點，迅速準確。
3、整體分析：項目實施前各個時段用電量以及各個回路用電橫向和豎向無法對比;項目實施后通過曲線分析，三相用電的調(diào)配相對均衡。
4、數(shù)據(jù)安全：項目實施前分散管理，手工定時備份，對連續(xù)數(shù)據(jù)備份不準確;項目實施后同步集中管理，系統(tǒng)自動即時備份。
5、負荷調(diào)整：項目實施前調(diào)整三相回路負荷平衡比較困難;項目實施后實時管理分配各個回路電流任務，使三相電流平衡，日志記錄。
6結(jié)束語
在電能管理系統(tǒng)中配置網(wǎng)絡電力儀表，具有實施簡明，投資少等顯著優(yōu)點，可以方便和實時地監(jiān)控配電系統(tǒng)的運行狀態(tài)，對現(xiàn)場的用電設備進行統(tǒng)一管理，免去工作人員到現(xiàn)場記錄的繁瑣工作，系統(tǒng)對各種用電設備的歷史運行數(shù)據(jù)和狀態(tài)進行管理分析，便于維護人員明確設備狀況，制定詳細的設備維護計劃，減少工作人員，提率。同時，根據(jù)建立的電能計量體系，可以了解、分析車間能耗，提出降耗計劃，采取節(jié)能降耗措施，逐步提高用電效率。
參考文獻：
[1].任致程周中.電力電測數(shù)字儀表原理與應用指南[M].北京.中國電力出版社.2007.4