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王海芹
安科瑞電氣股份有限公司,上海 嘉定 201801
摘要:介紹安科瑞電能管理系統(tǒng),采用智能電力儀表采集分布在變電所的66塊多功能網(wǎng)絡(luò)電力儀表的各種電參量。系統(tǒng)采用現(xiàn)場就地組網(wǎng)的方式,組網(wǎng)后通過現(xiàn)場總線通訊遠(yuǎn)傳至監(jiān)控后臺(tái),通過電能管理系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)對變電所配電回路用電的實(shí)時(shí)監(jiān)控和管理。
關(guān)鍵詞:變電所;多功能網(wǎng)絡(luò)電力儀表;電能管理系統(tǒng);
1 概述
北京金隅節(jié)能保溫科技公司是金隅集團(tuán)(股份)下屬的全資子公司,是在集團(tuán)單向產(chǎn)品做強(qiáng)、做大的經(jīng)營理念指導(dǎo)下,順應(yīng)節(jié)能降耗政策,將原星公司重組為專門研制、生產(chǎn)節(jié)能保溫墻體材料的科技公司,注冊資金3億元。公司致力于節(jié)能、環(huán)保、綠色建材的研發(fā)、生產(chǎn)及應(yīng)用推廣,目標(biāo)是成為新型節(jié)能環(huán)保建材規(guī)模生產(chǎn)和系統(tǒng)推廣的者,主要產(chǎn)品有巖棉保溫板、粒狀棉、玻璃反射鏡三大類產(chǎn)品。
安科瑞電氣股份有限公司于2013年8月承接北京金隅節(jié)能保溫科技公司河北分公司配電室電能管理系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)施,配電系統(tǒng)共有2路0.4kV電源進(jìn)線,64路0.4kV電源出線組成。
2 客戶需求
現(xiàn)場66個(gè)電壓回路的儀表和6塊燃?xì)獗矸植荚谕坏攸c(diǎn),改造前所有數(shù)據(jù)依靠人工統(tǒng)計(jì),無法保證數(shù)據(jù)的正確性和統(tǒng)一性,對用電管理帶來很大的不便,根據(jù)其實(shí)際情況提出以下需求:
1.集中采集66個(gè)回路低壓儀表和6塊燃?xì)獗淼臄?shù)據(jù)并在一次系統(tǒng)圖界面顯示。
2.各個(gè)回路的電流越*,系統(tǒng)通過聲光告警通知被管理人員,及時(shí)安全用電隱患。
3.需實(shí)時(shí)和歷史分析各個(gè)回路的用電趨勢,便于削峰填谷,錯(cuò)峰供電和生產(chǎn)。
4.能夠查看具體某個(gè)回路或幾個(gè)回路每天的用電量,并可通過報(bào)表進(jìn)行對比。
5.采集燃?xì)獗淼臄?shù)據(jù)進(jìn)行實(shí)時(shí)顯示。
根據(jù)用戶需求,需要對現(xiàn)場變配電所通過現(xiàn)場總線進(jìn)行組網(wǎng)并建立電能管理系統(tǒng)(主要是數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)監(jiān)控),在控制中心值班室內(nèi)設(shè)置監(jiān)控平臺(tái),對66個(gè)回路實(shí)時(shí)監(jiān)測、統(tǒng)計(jì)、分析,以保證用電的安全、可靠和。
安科瑞電能管理系統(tǒng),充分利用了現(xiàn)代電子技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)和現(xiàn)場總線技術(shù)的新發(fā)展,對變配電系統(tǒng)進(jìn)行分散數(shù)據(jù)采集和集中監(jiān)控管理。對配電系統(tǒng)的二次設(shè)備進(jìn)行組網(wǎng),通過計(jì)算機(jī)和通訊網(wǎng)絡(luò),將分散的配電所的現(xiàn)場設(shè)備連接為一個(gè)有機(jī)的整體,實(shí)現(xiàn)電網(wǎng)運(yùn)行的遠(yuǎn)程監(jiān)控、集中管理。
3 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)描述
本系統(tǒng)采用分層分布式結(jié)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計(jì),即站控管理層、網(wǎng)絡(luò)通訊層和現(xiàn)場設(shè)備層,項(xiàng)目組網(wǎng)圖如下,現(xiàn)場66個(gè)低壓回路的多功能網(wǎng)絡(luò)電力儀表和6塊燃?xì)獗斫?jīng)RS485現(xiàn)場總線連接至串口服務(wù)器,然后通過以太網(wǎng)傳輸至現(xiàn)場監(jiān)控主機(jī),實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的采集,存儲(chǔ),處理,顯示和上傳如圖(1)所示:
圖(1)電能管理系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)鋱D
間隔設(shè)備層主要為:多功能網(wǎng)絡(luò)電力儀表,分別對應(yīng)相應(yīng)的一次設(shè)備分散安裝在同一配電室的電氣柜內(nèi),這些裝置均采用RS485通訊接口,通過現(xiàn)場MODBUS總線組網(wǎng)通訊,實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)現(xiàn)場采集。
網(wǎng)絡(luò)通訊層主要為:通訊服務(wù)器,其主要功能為把分散在現(xiàn)場采集裝置集中采集,同時(shí)遠(yuǎn)傳至站控層,完成現(xiàn)場層和站控層之間的數(shù)據(jù)交互。
站控管理層:設(shè)有高性能工業(yè)計(jì)算機(jī)、顯示器、UPS電源、打印機(jī)等設(shè)備。監(jiān)控系統(tǒng)安裝在計(jì)算機(jī)上,集中采集顯示現(xiàn)場設(shè)備運(yùn)行狀況,以人機(jī)交互的形式顯示給用戶。
建設(shè)完成后的多功能網(wǎng)絡(luò)電力儀表均采用RS485接口和MODBUS-RTU通訊協(xié)議,RS485采用屏蔽線傳輸,一般都采用二根連線,接線簡單方便;通訊接口是半雙工通信即通信的雙方都可以接收、發(fā)送數(shù)據(jù)但是在同一時(shí)刻只能發(fā)送或接收數(shù)據(jù),數(shù)據(jù)高傳輸速率為10Mbps。
RS485接口是采用平衡驅(qū)動(dòng)器和差分接收器的組合,抗噪聲力增強(qiáng),總線上允許連接多達(dá)32個(gè)設(shè)備,大傳輸距離為1.2km。
4 電能管理系統(tǒng)主要功能
3.1 數(shù)據(jù)采集與處理
數(shù)據(jù)采集是電能管理的基礎(chǔ),數(shù)據(jù)采集主要由底層多功能網(wǎng)絡(luò)儀表采集完成,實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)的本地實(shí)時(shí)顯示。需要完成采集的信號包括:三相電壓U、三相電流I、頻率Hz、功率P、功率因數(shù)COSφ、電度Epi、遠(yuǎn)程設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)等數(shù)據(jù)。
數(shù)據(jù)處理主要是把按要求采集到的電參量實(shí)時(shí)準(zhǔn)確的顯示給用戶,達(dá)到電能管理的自動(dòng)化化和智能化要求,同時(shí)把采集到的數(shù)據(jù)存入數(shù)據(jù)庫供用戶查詢。
3.2 歷史事件
歷史事件查看界面主要為用戶查看曾經(jīng)發(fā)生過的故障記錄、信號記錄、操作記錄、越限記錄提供方便友好的人機(jī)交互,通過歷史事件查看平臺(tái),您可以根據(jù)自己的要求和查詢條件方便定位您所要查看的歷史事件,為您把握整個(gè)系統(tǒng)的運(yùn)行情況提供了良好的軟件支持。
3.3 數(shù)據(jù)庫建立與查詢
主要完成遙測量和遙信量定時(shí)采集,并且建立數(shù)據(jù)庫,定期生成報(bào)表,以供用戶查詢打印。
3.4 運(yùn)行負(fù)荷曲線
負(fù)荷趨勢曲線功能主要負(fù)責(zé)定時(shí)重要回路電流和功率負(fù)荷參量,自動(dòng)生成運(yùn)行負(fù)荷趨勢曲線的,方便用戶及時(shí)了解設(shè)備的運(yùn)行負(fù)荷狀況。點(diǎn)擊畫面相應(yīng)按鈕或菜單項(xiàng)可以完成相應(yīng)功能的切換;可以查看實(shí)時(shí)趨勢曲線或歷史趨勢線;對所選曲線可以進(jìn)行平移、縮放、量程變換等操作,幫助用戶進(jìn)線趨
勢分析和故障追憶,為分析整個(gè)系統(tǒng)的運(yùn)行狀況提供了直觀而方便的軟件支持。
3.5 遠(yuǎn)程報(bào)表查詢
報(bào)表管理程序的主要功能是根據(jù)用戶的需要設(shè)計(jì)報(bào)表樣式,把系統(tǒng)中處理的數(shù)據(jù)經(jīng)過篩選、組合和統(tǒng)計(jì)生成用戶需要的報(bào)表數(shù)據(jù)。本程序還可以根據(jù)用戶的需要對報(bào)表文件采用定時(shí)保存、打印或者召喚保存、打印模式。同時(shí)本程序還向用戶提供了對生成的報(bào)表文件管理功能。
報(bào)表具有自由設(shè)置查詢時(shí)間實(shí)現(xiàn)日、月、年的電能統(tǒng)計(jì),數(shù)據(jù)導(dǎo)出和報(bào)表打印等功能。
3.6 采集燃?xì)獗頂?shù)據(jù)進(jìn)行實(shí)時(shí)顯示
5 案例分析
本監(jiān)控系統(tǒng)主要實(shí)現(xiàn)金隅節(jié)能保溫科技公司變電所66個(gè)回路配電實(shí)時(shí)監(jiān)測、分析及管理,監(jiān)控范圍如下表1所示:
1#變配電室 | |||
序號 | 柜號 | 回路名稱 | 儀表型號 |
1 | AA1 | 進(jìn)線柜 | ACR330ELH |
2 | AA2 | 電容柜 | P80-E4 |
3 | AA3 | 電容柜 | P80-E4 |
4 | AA4 | 備用 | P72-E |
5 | 固化爐 | P72-E | |
6 | 備用 | P72-E | |
7 | AA5 | 備用 | P72-E |
8 | 備用 | P72-E | |
9 | 固化爐排氣系統(tǒng) | P72-E | |
10 | 飛鋸、鍘刀-末端 | P72-E | |
11 | 備用 | P72-E | |
12 | 備用 | P72-E | |
13 | AA6 | 備用 | P72-E |
14 | 電爐及成纖維配電柜 | P72-E | |
15 | 空壓機(jī)房配電柜 | P72-E | |
16 | 檢修配電柜1 | P72-E | |
17 | AA7 | 主車間照明 | P80-E4 |
18 | 主車間照明 | P80-E4 | |
19 | 庫區(qū)照明 | P80-E4 | |
20 | 辦公區(qū)照明 | P72-E | |
21 | 實(shí)驗(yàn)室 | P80-E4 | |
22 | 備用 | P80-E4 | |
23 | 備用 | P80-E4 | |
24 | 備用 | P80-E4 | |
25 | AA8 | 鍋爐房配電柜 | P72-E |
26 | 冷卻水系統(tǒng) | P72-E | |
27 | 制膠準(zhǔn)備 | P72-E | |
28 | 備用 | P72-E | |
29 | 制膠車間 | P72-E | |
30 | AA9 | ACSD1 | P72-E |
31 | ACSD2 | P80-E4 | |
32 | 路燈 | P72-E | |
33 | 警衛(wèi)室1 | P72-E | |
34 | 警衛(wèi)室2 | P72-E | |
35 | 備用電源 | P72-E | |
36 | 備用 | P72-E | |
2#變配電室 | |||
序號 | 柜號 | 回路名稱 | 儀表型號 |
1 | AA10 | 備用 | P72-E |
2 | 電爐收塵系統(tǒng)配電柜 | P72-E | |
3 | 吸風(fēng)機(jī)1 | P72-E | |
4 | 吸風(fēng)機(jī)2 | P72-E | |
5 | AA11 | 聯(lián)絡(luò)柜 | P80-E4 |
6 | AA12 | 備用 | P72-E |
7 | 充電機(jī)房 | P72-E | |
8 | 維修間 | P72-E | |
9 | 檢修配電柜1 | P72-E | |
10 | 備用 | P72-E | |
11 | 備用 | P72-E | |
12 | AA13 | 備用 | P72-E |
13 | 冷端收塵系統(tǒng) | P72-E | |
14 | 冷段設(shè)備 | P72-E | |
15 | 底部輥加熱系統(tǒng) | P72-E | |
16 | 備用 | P72-E | |
17 | AA14 | 備用 | P72-E |
18 | 備用 | P72-E | |
19 | 剝離風(fēng)機(jī) | P72-E | |
20 | 纖維回收系統(tǒng) | P72-E | |
21 | 備用 | P72-E | |
22 | AA15 | 上料系統(tǒng)配電柜 | P72-E |
23 | 干燥系統(tǒng)配電柜 | P72-E | |
24 | 包裝系統(tǒng) | P72-E | |
25 | 成型及擺錘系統(tǒng) | P72-E | |
26 | 備用 | P72-E | |
27 | 備用 | P72-E | |
28 | AA16 | 電容柜 | P80-E4 |
29 | AA17 | 電容柜 | P80-E4 |
30 | AA18 | 進(jìn)線柜 | ACR330ELH |
表1 監(jiān)測點(diǎn)位分布表
根據(jù)其改造的回路,系統(tǒng)可實(shí)時(shí)顯示一次回路運(yùn)行狀況,功能有電量遙測主要監(jiān)測運(yùn)行設(shè)備的電參量,其中包括:線三相電壓、電流、功率、功率因數(shù)、電能,頻率等電參量。見圖(2)
圖(2) 一次系統(tǒng)圖
系統(tǒng)監(jiān)控現(xiàn)場所有點(diǎn)的通訊狀態(tài),紅色綠色分別代表儀表通訊異常和正常,便于用戶查看各監(jiān)測點(diǎn)通訊狀態(tài),如圖3:
圖(3) 通訊狀態(tài)圖
遙測報(bào)警功能,主要完成對直變和主變負(fù)載越限彈出報(bào)警界面指示具體的報(bào)警位置并聲音報(bào)警,提醒值班人員及時(shí)處理。負(fù)載越限值在相應(yīng)權(quán)限下可自由設(shè)置。具備歷史查詢功能,見圖(4)。
圖(4) 越限報(bào)警信息
用電量報(bào)表功能,可選擇時(shí)間段進(jìn)行查詢,支持任意時(shí)間段電度累計(jì)查詢,具備數(shù)據(jù)導(dǎo)出和報(bào)表打印等功能。為值班人員提供了可靠的電能報(bào)表。該報(bào)表各回路名稱和數(shù)據(jù)庫關(guān)聯(lián),方便用戶修改回路名稱,用戶可以直接打印報(bào)表,并導(dǎo)出為EXCEL格式如圖(5)所示:
圖(5) 電能報(bào)表
參數(shù)抄表功能,主要所有回路的電參數(shù)進(jìn)線查詢。支持任意時(shí)刻電參數(shù)查詢,具備數(shù)據(jù)導(dǎo)出和報(bào)表打印等功能。電參數(shù)主要包括:三相電壓、三相電流、有功功率、無功功率、頻率和有功電度。如圖(6)所示。
圖(6) 參數(shù)抄表
負(fù)荷趨勢曲線界面中可直觀的查看回路的負(fù)荷運(yùn)行情況。查看實(shí)時(shí)和歷史趨勢曲線,點(diǎn)擊畫面相應(yīng)按鈕或菜單項(xiàng)可以完成相應(yīng)功能的切換;幫助用戶進(jìn)線趨勢分析和故障追憶,具備曲線打印功能。為分析整個(gè)系統(tǒng)的運(yùn)行狀況提供了直觀而方便的軟件支持,見圖(7)。
圖(7)電流趨勢曲線圖
系統(tǒng)采集6塊燃?xì)鈨x表的數(shù)據(jù)進(jìn)行實(shí)時(shí)顯示,如圖(8)所示。
圖(8)燃?xì)獗頂?shù)據(jù)展示
6 結(jié)束語
1)本系統(tǒng)于2013年12月完成現(xiàn)場調(diào)試,順利通過用戶驗(yàn)收并投入運(yùn)行,系統(tǒng)穩(wěn)定可靠,至今未出現(xiàn)任何故障,得到用戶好評。
2)本項(xiàng)目的成功實(shí)施表明:本項(xiàng)目的技術(shù)方案是科學(xué)的、合理的、可行的。
3)本系統(tǒng)采用對分布式配電的集中監(jiān)控,達(dá)到了預(yù)期的效果,電能管理軟件運(yùn)行界面滿足了用戶需求,并有效降低了設(shè)計(jì)和施工成本。
作者簡介:
王海芹,女,本科,安科瑞電氣股份有限公司,主要研究方向?yàn)橹悄茈娋W(wǎng)供配電,: 2880157862 : 2880157862