贛州誠正稀土新材料股份有限公司電能管理系統的設計與應用

?摘要：介紹贛州誠正稀土新材料股份有限公司，采用智能電力儀表、采集配電現場(chǎng)的各種電參量、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-3000型電能管理系統實(shí)現樓層及配電房回路用電的實(shí)時(shí)監控和管理。

關(guān)鍵詞：智能電力儀表;Acrel-3000;電能管理系統; 

 0概述 

    贛州誠正稀土新材料股份有限公司成立于2008年05月09日，位于江西省贛州市贛縣區贛州高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)園區紅金工業(yè)園創(chuàng )業(yè)路1號。經(jīng)營(yíng)范圍包括稀土產(chǎn)品加工，單一氧化稀土銷(xiāo)售；化工原料（?；烦猓╀N(xiāo)售；永磁材料生產(chǎn)加工、銷(xiāo)售；稀土金屬、發(fā)光材料、拋光粉、拋光液及稀土應用系列產(chǎn)品銷(xiāo)售；稀土永磁電機的研發(fā)、生產(chǎn)加工、銷(xiāo)售、服務(wù)；金屬銅加工、銷(xiāo)售。

本項目為現場(chǎng)廠(chǎng)區的用能改造?，F場(chǎng)車(chē)間配電房出線(xiàn)回路安裝24臺多功能電表采集現場(chǎng)數據。

1需求分析

    為保證生產(chǎn)管理用電負荷的統計與分析及對危險源實(shí)時(shí)監控。需要對項目現場(chǎng)的各配電箱等電氣設備進(jìn)行電壓、電流、功率等參數進(jìn)行實(shí)時(shí)在線(xiàn)監控。一旦監控點(diǎn)被監視參數異常，能夠及時(shí)檢測報警，有關(guān)人員采取必要的措施，避免安全事故的發(fā)生。自動(dòng)抄表功能節省了人力物力，功率趨勢曲線(xiàn)功能能夠直觀(guān)的顯示各回路的工作狀態(tài)與時(shí)間，方便用戶(hù)找出非正常用電回路并且及時(shí)進(jìn)行整改，建立電能多級計量體系提供用能分析依據。

    本技術(shù)條件適用于贛州誠正稀土新材料股份有限公司的回路進(jìn)出線(xiàn)回路。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(mǎn)足本技術(shù)條件，其技術(shù)性能應滿(mǎn)足對設備配電箱數據監控的要求。

數據采集

自動(dòng)采集現場(chǎng)所有電量?jì)x表的模擬量數據，自動(dòng)采集現場(chǎng)開(kāi)關(guān)狀態(tài)以及故障狀態(tài)等開(kāi)關(guān)量數據。

支持實(shí)時(shí)采集、自動(dòng)周期采集（定時(shí)采集）可配置周期（1分鐘～24小時(shí)）。

支持數據傳輸正確性檢驗，異常數據自動(dòng)處理。

支持多線(xiàn)程處理機制，提高數據采集效率，能同時(shí)對多個(gè)設備進(jìn)行數據采集。

數據實(shí)時(shí)顯示采用配電箱主接線(xiàn)圖直觀(guān)顯示模式，各回路開(kāi)關(guān)斷合以及故障狀態(tài)直觀(guān)可見(jiàn)。

 數據分析與處理

數據的綜合統計、分析需要實(shí)現以下功能：

各設備用電數據小時(shí)、日、月、年等時(shí)間段內的統計、計算。

各設備的用電負荷（有功、無(wú)功）值計算。

統計各分站及整體的用電量（有功、無(wú)功）。

數據查詢(xún)與展示

要求能方便實(shí)現客戶(hù)端查詢(xún)和各級管理人員的查詢(xún)，查詢(xún)界面能適應各級管理人員的要求能夠支持靈活的條件組合查詢(xún)和對比分析，各類(lèi)統計分析的數據可靈活采用報表等多種圖表方式直觀(guān)的展示功能。

數據展示功能按照不同用戶(hù)的不同的權限，分為操作層、管理層、決策層三層用能展示。

操作層具備用能分析、累計用量、實(shí)時(shí)監測、運行記錄及比例、對比、對標分析等功能。

管理層具備用能數據統計和分析、分類(lèi)分項的對比、對標分析等功能。

決策層具備用能數據分析、數據刪除、數據庫導入/導出等功能。

權限管理

要求對不同用戶(hù)賦予不同角色的權限，能授權到功能子菜單、具體檔案記錄、數據記錄等。

系統要求具備合理完善的用戶(hù)安全控制機制，能使應用環(huán)境中的信息資源得到有效地保護，防止信息的丟失、失竊和破壞。

節能改造及效果評估

要求為生產(chǎn)節能改造提供數據支撐，并能提供節能改造前后的效果評估。

參數設置

可通過(guò)采集柜設置各回路互感器變比，各種電流電壓保護整定值。

    故障判斷與報警具有故障自動(dòng)判斷并采用聲光方式報警功能。報警類(lèi)型包括開(kāi)關(guān)故障，電壓、電流超限，現場(chǎng)采集模塊通訊故障，與監控系統通訊故障等。報警時(shí)間自動(dòng)記入系統數據庫，方便用戶(hù)查詢(xún)，工作人員可隨時(shí)掌握變配電站實(shí)時(shí)運行狀態(tài)，發(fā)現變配電運行故障并作出相應處理，提高變配電的管理效率，提升電力系統安全性、可靠性。

2  系統方案

    安科瑞Acrel-3000系統根據贛州誠正稀土新材料股份有限公司的現場(chǎng)實(shí)際情況，整體網(wǎng)絡(luò )結構采用屏蔽雙絞線(xiàn)直接接至監控室的對應的數據采集器然后通過(guò)網(wǎng)線(xiàn)直接接至監控主機，保障了電能管理監控系統傳輸的穩定性與實(shí)時(shí)性。如下圖所示：站控管理層、網(wǎng)絡(luò )通訊層和現場(chǎng)設備層。

現場(chǎng)共計24只多功能儀表分為2條RS485總線(xiàn)接至配電房的監控工控機，實(shí)現總線(xiàn)上儀表與監控主機的數據連通。

1）站控管理層

站控管理層針對電力監控系統的管理人員，是人機交互的直接窗口。在贛州誠正稀土新材料股份有限公司中主要指置于配電房的監控主機。

2）網(wǎng)絡(luò )通訊層

 通訊層主要是由監控工控機的通訊串口、以太網(wǎng)設備及總線(xiàn)網(wǎng)絡(luò )組成。串口主要功能是監測現場(chǎng)智能儀表；以太網(wǎng)設備及總線(xiàn)網(wǎng)絡(luò )的主要功能是實(shí)現分站與主站之間的數據交互，使配電系統管理集中化、信息化、智能化，提高了配電系統的安全性、可靠性和穩定性，真正達到了無(wú)人值守的目的。

3）現場(chǎng)設備層

現場(chǎng)設備層是數據采集終端，主要由智能儀表組成，智能儀表通過(guò)屏蔽雙絞線(xiàn)RS485接口，采用MODBUS通訊協(xié)議總線(xiàn)型連接接入通訊服務(wù)器，經(jīng)通訊服務(wù)器到達該配電間監控主機進(jìn)行組網(wǎng)，實(shí)現遠程控制。

智能儀表現場(chǎng)連接示意

現場(chǎng)儀表以手拉手方式通過(guò)屏蔽雙絞線(xiàn)(RVSP2*1.0)進(jìn)行通訊連接，每根總線(xiàn)連接智能儀表數量在20只左右，不同種類(lèi)的智能裝置連接在不同的總線(xiàn)上，然后將數據上傳至串口服務(wù)器，進(jìn)而將數據上傳至當地監控終端。具體連接示意圖如下所示：

3  系統功能

現場(chǎng)實(shí)時(shí)監控系統圖為主監控畫(huà)面，主要實(shí)時(shí)監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。在系統圖中可以直觀(guān)的看到每路進(jìn)線(xiàn)和出線(xiàn)的運行參數和狀態(tài)，可以看到變壓器出線(xiàn)側的所有常規電力參數，如：三相電壓、電流、有功功率、無(wú)功功率、功率因數、頻率、有功電度等。如下圖所示：

遙信和遙測報警功能，主要完成對低壓各出線(xiàn)回路的開(kāi)關(guān)運行狀態(tài)和負載進(jìn)線(xiàn)監控，對開(kāi)關(guān)變位和負載越限彈出報警界面指示具體的報警位置并聲音報警，提醒值班人員及時(shí)處理。負載越限值在相應權限下可自由設置。具備歷史查詢(xún)功能，如下圖所示：

參數抄表功能，主要對低壓各出線(xiàn)回路的電參數進(jìn)線(xiàn)查詢(xún)。支持任意時(shí)刻電參數查詢(xún)，具備數據導出和報表打印等功能。該報表查詢(xún)一科大廈樓層配電箱進(jìn)出線(xiàn)各低壓回路的電參數，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(chēng)和數據庫關(guān)聯(lián)，方便用戶(hù)修改回路名稱(chēng)。如下圖所示

用電量報表功能，可選擇時(shí)間段進(jìn)行查詢(xún)，支持任意時(shí)間段電度累計查詢(xún)，具備數據導出和報表打印等功能。為值班人員提供了可靠的電能報表。該報表各回路名稱(chēng)和數據庫關(guān)聯(lián)，方便用戶(hù)修改回路名稱(chēng)。如下圖所示，顯示辦公樓實(shí)驗樓配電回路的用電量，用戶(hù)可以直接打印報表，可以以EXCEL格式另存到其他位置。 如下圖所示：

系統通訊結構示意圖，主要顯示系統的組網(wǎng)結構，系統采用分層分布式結構，同時(shí)監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。

負荷趨勢曲線(xiàn)界面中可直觀(guān)的查看回路的負荷運行情況。查看實(shí)時(shí)和歷史趨勢曲線(xiàn)，點(diǎn)擊畫(huà)面相應按鈕或菜單項可以完成相應功能的切換；幫助用戶(hù)進(jìn)線(xiàn)趨勢分析和故障追憶，具備曲線(xiàn)打印功能。為分析整個(gè)系統的運行狀況提供了直觀(guān)而方便的軟件支持。如下圖所示：

4  結束語(yǔ)

在當今配電設施的應用中，工業(yè)項目的配電安全性至關(guān)重要，本文介紹的Acrel-3000電能管理系統在贛州誠正稀土新材料股份有限公司的應用，可以實(shí)現對供配電回路用電的實(shí)時(shí)監控，不僅能顯示回路用電狀況，還具有網(wǎng)絡(luò )通訊功能，可以與串口服務(wù)器、計算機等組成電能管理系統。系統實(shí)現對采集數據的分析、處理，實(shí)時(shí)顯示配電房?jì)雀髋潆娀芈返倪\行狀態(tài)，對負載越限具有彈出報警對話(huà)框、語(yǔ)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，該系統運行安全、可靠、穩定，為工業(yè)項目解決用電問(wèn)題提供了安全可靠的依據，取得了較好的企業(yè)效益。

參考文獻：

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[2]《電力監控系統在供配電設計中的應用》，高士宏，科技風(fēng)

[3]《電力監控運用于10kv供配電設計》，姚強，科技天地