摘要

    隨著電力工業(yè)的快速發(fā)展和國家對(duì)工業(yè)企業(yè)節(jié)能減排的力度加大，企業(yè)用電成本已成為衡量現(xiàn)代化率工廠的重要指標(biāo)。電能管理軟件的應(yīng)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-3000電能管理系統(tǒng)在蕪湖康衛(wèi)生物制藥有限公司電能管理中的應(yīng)用，系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了分散式采集和集中控制管理的智能化、數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化電能管理。 

項(xiàng)目概況

    蕪湖康衛(wèi)生物科技有限公司始建于2000年12月，原名重慶康衛(wèi)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、岳陽興長石化股份有限公司、*第三軍醫(yī)大學(xué)等股東共同投資的科技生物制藥企業(yè)，公司現(xiàn)座落于風(fēng)景優(yōu)美的鏡湖河畔，辦公面積達(dá)千余平米，辦公設(shè)施齊全。

蕪湖康衛(wèi)生物科技有限公司供電系統(tǒng)，設(shè)計(jì)二臺(tái)干式變壓器供電，采用高供高計(jì)。在電房內(nèi)設(shè)一組高壓開關(guān)柜，共 10臺(tái)，采用直流微機(jī)保護(hù)，共8臺(tái)，直流屏為落地式；變壓器采用干式變壓器，低壓開關(guān)柜選用 GCS型，共 43臺(tái)，269個(gè)低壓配電回路。 

   （1）整個(gè)企業(yè)的供電系統(tǒng)包括10kV以及0.4kV，不同的配電回路給不同的生產(chǎn)設(shè)備和供電設(shè)施供電。變電所內(nèi)部各進(jìn)出線回路眾多，且電力運(yùn)行數(shù)據(jù)瞬息萬變，運(yùn)行人員的巡檢和監(jiān)控非常不便，無法做到準(zhǔn)確、及時(shí)、，因此通過現(xiàn)代化計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，將變電所內(nèi)所有用電回路進(jìn)行集中監(jiān)控，實(shí)現(xiàn)有序合理的管理就顯得尤為重要。

   （2）在配電系統(tǒng)中，涉及到了多家品牌的多種電器產(chǎn)品，比如微機(jī)保護(hù)、直流屏、變壓器溫控、馬達(dá)保護(hù)、多功能電表等，各種電器產(chǎn)品都有自己的通訊規(guī)約和后臺(tái)監(jiān)控系統(tǒng)，這就帶來一系列的問題：各自獨(dú)立的系統(tǒng)使得各子站成為自動(dòng)化孤島，某種程度上阻礙了全廠電力監(jiān)控進(jìn)一步自動(dòng)化。

解決方案

    針對(duì)本項(xiàng)目的實(shí)際特點(diǎn)，建立全廠統(tǒng)一電力監(jiān)控系統(tǒng)是非常有必要的一件事，建立全廠統(tǒng)一電力監(jiān)控系統(tǒng)要解決一下幾點(diǎn)問題：

   （1） 選用合理的通訊規(guī)約或者對(duì)不同的通訊規(guī)約進(jìn)行合理的轉(zhuǎn)換；

   （2） 選擇合理的通訊網(wǎng)絡(luò)，構(gòu)造一個(gè)穩(wěn)定可靠能夠覆蓋全部監(jiān)控點(diǎn)的通訊網(wǎng)絡(luò)；

   （3） 簡單易操作、符合相關(guān)規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)以及用戶需求的自動(dòng)化電力監(jiān)控軟件。

2.1通訊規(guī)約的統(tǒng)一

    為了統(tǒng)一各電器設(shè)備的通訊規(guī)約，本項(xiàng)目在設(shè)計(jì)之初盡量選擇同一廠家同一品牌的設(shè)備，比如微機(jī)保護(hù)、多功能電表、馬達(dá)保護(hù)等。對(duì)于不能統(tǒng)一的設(shè)備，比如變壓器溫控器、直流屏等設(shè)備盡量選擇具備標(biāo)準(zhǔn)通訊規(guī)約的產(chǎn)品，同時(shí)配置智能通訊管理機(jī)對(duì)通訊規(guī)約進(jìn)行轉(zhuǎn)換，統(tǒng)一規(guī)約。

2.2通訊網(wǎng)絡(luò) 

    整個(gè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)了一套Acrel-2000電力監(jiān)控系統(tǒng)，采用分層分布式結(jié)構(gòu)，即現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備層、網(wǎng)絡(luò)管理層、監(jiān)控管理層，如圖1所示：

    整套電力監(jiān)控系統(tǒng)監(jiān)控管理層包括電能管理主機(jī)、打印機(jī)、UPS電源等，整個(gè)系統(tǒng)的核心Acrel-2000電力監(jiān)控軟件安裝于電力監(jiān)控主機(jī)，UPS電源作為不間斷電源，當(dāng)設(shè)備供電出現(xiàn)故障時(shí)，可以保證電力監(jiān)控主機(jī)正常運(yùn)行，數(shù)據(jù)不丟失。

    監(jiān)控中心設(shè)置在二樓監(jiān)控中心值班室，配電室內(nèi)儀表、微機(jī)保護(hù)、直流屏等設(shè)備通過485總線連接至通訊管理機(jī)Nport5610-16。NPort 5610-16提供簡單方便的聯(lián)網(wǎng)方式，不但可以保證現(xiàn)有的硬件資源，更確保未來網(wǎng)絡(luò)的擴(kuò)充可能性。通過簡單的設(shè)置，就可以將現(xiàn)有的串口設(shè)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(zhí)行雙向數(shù)據(jù)傳輸。NPort 5610-16通訊管理機(jī)通過以太網(wǎng)將信號(hào)進(jìn)一步上傳至電力監(jiān)控主機(jī)。

    各用電回路電能數(shù)據(jù)的采集主要通過P系列網(wǎng)絡(luò)多功能儀表以及馬達(dá)保護(hù)裝置進(jìn)行用電信息的基礎(chǔ)采集以及電動(dòng)機(jī)回路的過載、斷相、不平衡、欠載、接地/漏電、阻塞、外部故障等多種保護(hù)，這些采集設(shè)備可獨(dú)立完成數(shù)據(jù)采集、計(jì)算、保護(hù)、通訊等功能，一個(gè)設(shè)備出現(xiàn)問題時(shí)，不會(huì)影響其他設(shè)備正常運(yùn)行。所有這些設(shè)備均有485通訊接口，可以通過RS485總線連接到網(wǎng)絡(luò)層。

    整個(gè)配電系統(tǒng)以計(jì)算機(jī)站控管理系統(tǒng)為核心，采用現(xiàn)代通訊技術(shù)，對(duì)整個(gè)配電系統(tǒng)的用電狀況進(jìn)行統(tǒng)一管理，實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)每個(gè)環(huán)節(jié)、每種設(shè)備的用電量；實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)、監(jiān)督電能質(zhì)量，及時(shí)發(fā)現(xiàn)用電故障，避免用電的浪費(fèi)。

3 軟件設(shè)計(jì)及系統(tǒng)功能

    企業(yè)電電力監(jiān)控系統(tǒng)核心是一套強(qiáng)大的用電分析管理系統(tǒng)，通過在線的用電數(shù)據(jù)信息采集、處理、分析和統(tǒng)計(jì)，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(shù)據(jù)采集與管理

    數(shù)據(jù)采集與處理是電力監(jiān)控系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)的基礎(chǔ)，系統(tǒng)能實(shí)時(shí)和定時(shí)采集電氣設(shè)備的模擬量（電流、電壓、功率、電度、頻率等）、開關(guān)量、保護(hù)信息等。系統(tǒng)管理軟件可以通過網(wǎng)絡(luò)直接讀取各電器設(shè)備采集的數(shù)據(jù)，并可以對(duì)采集的所有數(shù)據(jù)進(jìn)行顯示、統(tǒng)計(jì)、分析、計(jì)算和存儲(chǔ)。 

    實(shí)時(shí)計(jì)算各線路的功率因數(shù)； 

    實(shí)時(shí)計(jì)算各線路的有功、無功功率值； 

    實(shí)時(shí)計(jì)算每日、每月各條線路的有功，無功大、小及平均值； 

    實(shí)時(shí)顯示、統(tǒng)計(jì)各回路各時(shí)段的電度值,對(duì)電能數(shù)據(jù)進(jìn)行分時(shí)計(jì)費(fèi)統(tǒng)計(jì),根據(jù)用戶要求具有多種分時(shí)計(jì)費(fèi)(尖、峰、谷、平值等)方案和費(fèi)率的種類；

    實(shí)時(shí)顯示、統(tǒng)計(jì)各回路每日、每月、每年的有功電度總值和無功電度總值 ；

    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(jī)回路保護(hù)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(duì)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)、分析、計(jì)算，產(chǎn)生生產(chǎn)用戶所必需的電壓合格率、有功、無功、電流、總負(fù)荷、功率因數(shù)、電量日/月/年大值、小值及時(shí)間、日期、負(fù)荷率、數(shù)字輸入狀態(tài)量邏輯運(yùn)算值等，設(shè)備正常/異常變位次數(shù)并加以區(qū)分等。

    除對(duì)上述內(nèi)容分析外，還能以在線方式按照數(shù)值變換和規(guī)定時(shí)間間隔不斷處理和計(jì)算下述各項(xiàng)內(nèi)容：

  （1）有功、無功功率，功率因數(shù)計(jì)算

  （2）開關(guān)投/退及保護(hù)動(dòng)作次數(shù)的統(tǒng)計(jì)

  （3）監(jiān)控設(shè)備、無功裝置投退率計(jì)算

  （4）變壓器負(fù)荷率計(jì)算

數(shù)據(jù)記錄

    具有對(duì)各種歷史數(shù)據(jù)的記憶功能，以供隨時(shí)查詢、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(yù)告狀態(tài)變化記錄和計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)異常狀態(tài)記錄、測(cè)越限記錄、自檢、操作記錄、事件順序記錄。

報(bào)表管理

    系統(tǒng)運(yùn)行的實(shí)時(shí)信息可以按運(yùn)行需要的時(shí)間間隔記錄并按報(bào)表格式顯示和打印，不同時(shí)段和全天的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)及其統(tǒng)計(jì)值，并能查詢系統(tǒng)一年內(nèi)的任意的日?qǐng)?bào)表，按戶要求的月報(bào)表格式制作報(bào)表，表在月末生成，具體時(shí)間可修改設(shè)定，并能查詢到一年內(nèi)的月報(bào)表。  

    實(shí)時(shí)值表數(shù)據(jù)查詢報(bào)表

用電趨勢(shì)

    對(duì)任何測(cè)量參數(shù)繪制趨勢(shì)圖：如電流、電壓、功率等。通過用電曲線圖可以顯示需量的峰值情況，發(fā)現(xiàn)危險(xiǎn)地負(fù)荷趨勢(shì)或系統(tǒng)的剩余容量。可以將不同時(shí)間段的負(fù)荷曲線進(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(shì)如下圖所示：

告警與控制

    當(dāng)出現(xiàn)通訊故障、遙測(cè)越限或其他報(bào)警信號(hào)時(shí)，系統(tǒng)發(fā)出音響提示，并自動(dòng)彈出報(bào)警畫面，報(bào)警需操作員確認(rèn)后方可復(fù)位，報(bào)警系統(tǒng)記錄入監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)庫。 當(dāng)發(fā)生開關(guān)變位時(shí)，自動(dòng)推出時(shí)間報(bào)警窗和故障相關(guān)畫面，畫面中變位開關(guān)閃爍，變色提示并在報(bào)警框內(nèi)有漢字提示的報(bào)警語句及當(dāng)前的變位狀態(tài)，并指明變位開關(guān)名稱，運(yùn)行編號(hào)和性質(zhì)（正常操作或事故跳閘）。 當(dāng)發(fā)生電流/電壓越*，畫面閃爍提示，并在報(bào)警提示框里顯示當(dāng)前越限值。 監(jiān)控系統(tǒng)自動(dòng)存儲(chǔ)歷史數(shù)據(jù)和歷史事件，用戶可以按照設(shè)備，數(shù)據(jù)類型，時(shí)間段等等項(xiàng)目自定義查詢。 除計(jì)算機(jī)報(bào)警外，系統(tǒng)還設(shè)有專門的聲光報(bào)警器，以提醒值班人員。報(bào)警界面如下圖所示：

4結(jié)束語

    該項(xiàng)目所采用的Acrel-2000電力監(jiān)控系統(tǒng)已經(jīng)于2014年末正式投入運(yùn)行，整個(gè)系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定、安全。系統(tǒng)為各用電回路安裝多功能電表，建立全廠電力監(jiān)控體制，制定用能績效考核方案，通過計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)和信息化技術(shù)，對(duì)用電回路進(jìn)行用電量計(jì)量，提供了大量實(shí)時(shí)、準(zhǔn)確的電力數(shù)據(jù)，摸清能源流向、了解能源組成，同時(shí)通過電力監(jiān)控軟件提供的各類圖表、報(bào)表，為管理者進(jìn)行內(nèi)部計(jì)量考核、安全用電做出了數(shù)據(jù)依據(jù)用，方便用戶的找到用能不合理之處，指導(dǎo)用戶進(jìn)行有針對(duì)性的管理措施和節(jié)能改造措施。

作者簡介：周菁，女，本科，就職于江蘇安科瑞電器制造有限公司。