趙娜     
 

安科瑞電氣股份有限公司，上海 嘉定

摘要：隨著中經濟的高速發(fā)展、城鎮(zhèn)化率的不斷提高，中城鎮(zhèn)建筑面積逐年增加，同時建筑的高能耗問題也變得日益凸顯。數據顯示：截止至2013年底，中（城鎮(zhèn)和鄉(xiāng)村）既有建筑面積已達500億平方米以上。另據*數據顯示，中建筑運行能耗約占全社會總能耗的27.5%，其中大型公共建筑總面積不足城鎮(zhèn)建筑總面積的4%，但總能耗卻占全城鎮(zhèn)總耗電量的22%，大型公共建筑單位面積年耗電量達到70～300KWh，為普通居民住宅的10～20倍。本文就中航民用能耗管理系統(tǒng)做簡單介紹，本系統(tǒng)采用智能電力儀表采集配電現(xiàn)場的各種電參量和開關信號。系統(tǒng)采用現(xiàn)場就地組網的方式，組網后通過現(xiàn)場總線通訊并遠傳至后臺，通過Acrel-5000型建筑能耗監(jiān)測系統(tǒng)實現(xiàn)變電所配電回路用電的實時監(jiān)控。

關鍵詞：中航民用 能耗管理  無人值守  節(jié)能改造  智能配電系統(tǒng)  配電自動化

0引言

    智能電網是當內新技術和新產業(yè)發(fā)展的熱點。根據智能電網研究框架體系，智能電網建設主要抓住發(fā)電、輸電、變電、配電、用電和調度六個環(huán)節(jié)。“配用電”環(huán)節(jié)即為電網用戶端。用戶端消耗著整個電網80%的電能，用戶端智能化用電管理對用戶可靠、安全、節(jié)約用電有十分重要的意義。構建智能用電服務體系，全面使用智能儀表以及智能用電管理終端設備，實現(xiàn)電網與用戶的雙向良性互動。

    Acrel-5000能耗管理系統(tǒng)正是針對以上趨勢而研發(fā)的用戶端能耗管理系統(tǒng)。本系統(tǒng)通過對中航民用變電所內的部分重要回路進行計量，通過對監(jiān)測回路用電量的實時計量、存儲、分析，以表格或圖形的形式來顯示整個計量體系用電狀況，找出高能耗點或不合理用能習慣，為有效節(jié)約能源，用戶進步節(jié)能改造或設備升級提供準確的數據支撐。

    本文以中航民用為例，簡單介紹Acrel-5000能耗管理系統(tǒng)在中航民用配電系統(tǒng)中的應用。

1、項目介紹

    中航民用航電產業(yè)園位于上海紫竹園區(qū)，總投資規(guī)模約10.8億元，占地186畝，計劃分兩期開發(fā)。按照次規(guī)劃分步實施細則，中航民用航電產業(yè)園分期開展航空電子系統(tǒng)研究開發(fā)平臺、航空電子產業(yè)平臺、航空微電子研發(fā)平臺、民用電子產業(yè)創(chuàng)新平臺、產業(yè)園配套服務平臺的建設。中航民用航電產業(yè)園以“集聚智力和資本勢的生態(tài)產業(yè)園”為建設目標，規(guī)劃設計以“綠色”和“生態(tài)”為主題，充分體現(xiàn)低層、低密度、低容積率、高綠化率的勢，營造出自然、簡約、的化科研辦公環(huán)境。

    中航民用能耗管理項目主要是針對其期工程開關柜內安裝的145只ACR220ELH安科瑞網絡電力儀表和12只ACR30ELH安科瑞網絡電力儀表實現(xiàn)實時監(jiān)控和相關電參量的采集、存儲、處理以及顯示。

    本項目中甲方負責項目中的線纜購買、鋪設、儀表連接。我方負責儀表的通訊調試和系統(tǒng)綜合調試，且在項目進行過程中提供相應的施工布線指導和圖紙深化。

2、用戶需求

    ①　標準的變配電系統(tǒng)具有CAD次單線圖顯示中、低壓配電網絡的接線情況：龐大的系統(tǒng)具有多畫面切換及畫面導航的功能；分散的配電系統(tǒng)具有空間地理平面的系統(tǒng)主畫面。主畫面可以顯示各個回路的運行狀態(tài)，并具有回路帶電、非帶電機故障著色的功能。主要電參量直接顯示于人機交互界面并實時刷新。

    ②　軟件可對不同級別的用戶賦予不同權限，從而保證系統(tǒng)在運行過程中的安全性和可靠性。

    ③　電壓、電流、功率、功率因數及頻率等監(jiān)測信息實時刷新，并以次圖形式直觀動態(tài)顯示。各回路子畫面上顯示該回路各電參量、回路名稱、CT變比、電流越限值及開關狀態(tài)等信息，且可實現(xiàn)數據的轉發(fā)上傳。

    ④　對其負載繪制電流趨勢曲線，便于分析該回路配電運行工況

    ⑤　越限報警，針對客戶的特定回路來設置越限報警

    ⑥　對各回路的電能集抄功能，并自動生成符合客戶管理需求的用電報表

    ⑦　報警事件記錄，便于維護人員來根據事件發(fā)生的時間性質對電路進行維護。

    ⑧　系統(tǒng)以Web發(fā)布后可進行遠程網絡訪問，且可通過Internet訪問。

3、設計方案

3.1參考標準

   系統(tǒng)的設計滿足以下所列制造和試驗標準：

   JGJ/T 16-92         《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》

   GB/T13730           《地區(qū)電網數據采集與監(jiān)控系統(tǒng)通用技術條件》

   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》

   DL/T 698.31-2010    《3.1部分：電能信息采集終端技術規(guī)范-通用要求》

   DL/T 698.35-2010    《3-5部分：電能信息采集終端技術規(guī)范-低壓集中抄表終端特殊要求》

   DL/T 698.41-2010    《4-1部分：通信協(xié)議-主站與電能信息采集終端通信》

   DL/T 698.42-2010    《4-2部分：通訊協(xié)議-集中器下行通信協(xié)議》

   DL/T/814-2002       《配電自動化系統(tǒng)功能規(guī)范》

3.2 系統(tǒng)架構設計

    鑒于中航民用的建筑規(guī)模、性質，以及后續(xù)項目的可連帶發(fā)展的性質，安科瑞電氣股份有限公司系統(tǒng)部根據用戶的幾點需求以及在相同性質工程中的經驗，對該建筑的智能配電系統(tǒng)的搭建做以下設計：中航民用所有監(jiān)控點位現(xiàn)已安裝智能電力儀表，且均采用標準的Modbus-RTU協(xié)議。將現(xiàn)場安裝的智能儀表通過屏蔽雙絞線以手拉手式相連，數據總線直接鋪設至主機所在的值班室。數據總線通過數據采集器將數據傳輸至系統(tǒng)主機。系統(tǒng)示意圖1所示。

圖1

4、系統(tǒng)功能

    上位機軟件采用Acrel-5000能耗管理系統(tǒng)，通過軟件進行設備配置、數據庫變量配置、界面設計等，完成了在上位機軟件監(jiān)控及電力監(jiān)控的功能。

4.1 功能特點

    Acrel-5000能耗管理系統(tǒng)采用全中文界面，操作簡單方便；運行穩(wěn)定可靠的特點。點擊相應快捷按鈕即可進入相應的系統(tǒng)功能模塊；系統(tǒng)具有次系統(tǒng)圖顯示，模擬圖顯示和網絡結構圖顯示；系統(tǒng)具有人機界面友好，顯示數據直觀，方便用戶查閱。

4.2使用說明：

4.2.1登陸界面

軟件的界面可以根據項目的特點和客戶的要求來設計。初始界面為“登錄界面”，選擇用戶名，輸入相應密碼，則進入查看數據，否則無法查看數據。界面如圖2所示。

圖2登陸界面

4.2.2通訊示意圖

    通訊示意圖為拓撲圖，顯示系統(tǒng)與儀表的通訊是否正常。其中紅色表示正常通訊，綠色表示通訊中斷。界面如圖3所示。

圖3 通訊示意

4.2.3配電系統(tǒng)圖

    配電系統(tǒng)圖顯示整個配電系統(tǒng)的整體架構，便于管理人員快速了解配電系統(tǒng)的組織結構，參數界面實時顯示的電力參數數據可以反映配電系統(tǒng)的運行狀態(tài)。配電系統(tǒng)界面如圖4所示，詳細參數如圖5所示。

圖4

圖5

    由圖5、圖6就可以看出整個配電系統(tǒng)的分布、運行狀態(tài)以及以及主要的電參量。主要的電參量數據包括三項電流，三項電壓，進線回路的功勞、電能、功率因數、回路名稱以及出現(xiàn)回路的相應電參量。

4.2.4 電參量報表

    電參量報表主要的數據包括：三相電壓，三相電流，電能，有功功率，無功功率，功率補償因數，頻率。

    該報表可以實現(xiàn)系統(tǒng)運行期間的任意時間抄表等功能，將每塊電表的顯示數據以報表形式呈現(xiàn)，選擇相應的柜體，再選擇要查詢的時間，即可顯示電壓，電流，有功功率，無功功率，功率補償因數，頻率。界面如圖6所示

圖6

    報表打?。捍蛴‘攬蟊淼臄祿?；

    數據保存：將當報表以Excel表格形式導出到所選擇的位置。

4.2.5 電能報表

    電能報表將配電回路用電量報表形式呈現(xiàn)，該報表可以實現(xiàn)系統(tǒng)運行期間的任意時間段內的月抄表，日抄表，小時抄表等功能，如下圖所示選擇回路，設定開始時間和結束時間，點擊“查詢”按鈕，即可顯示此時間段內的用電量，也可以Excel形式導出或打印。界面如圖7所示。

圖7

4.2.6 電流曲線

    電流是配電系統(tǒng)的重要電力參數。本系統(tǒng)為重要回路設計了電流曲線，此曲線可以設置查詢時間，還可以任意放大、縮小某區(qū)間內的曲線，便于管理人員準確明了的掌握系統(tǒng)的運行狀態(tài)。界面如圖8所示。

圖8

4.2.7實時報警和歷史報警

    本系統(tǒng)還針對主要電參量的遙測量（包括進線回路的電流、電壓、頻率、功率因素和出線回路的電流越線報警）。也能點擊打開歷史報警調出歷史報警界面。實時報警主要分為遙測和遙信實時報警，界面如圖9、圖10所示。歷史報警如圖11所示。

圖9

圖10

圖11

    報警功能能夠幫助管理人員在zui短的時間內定位故障點位，提高了故障的排查效率，保障配電系統(tǒng)的長期穩(wěn)定運行。

5、結束語

    隨著用戶端配電系統(tǒng)智能化管理需求的提高。能耗管理系統(tǒng)已成為配電端用戶的必然選擇，本文介紹的Acrel-5000能耗管理系統(tǒng)在中航民用項目中的應用，可以實現(xiàn)對中航民用配電系統(tǒng)實時監(jiān)控，不僅能實時顯示配電系統(tǒng)各個回路的運行狀態(tài)，系統(tǒng)的網絡通訊功能，還可以和上層數據平臺實現(xiàn)數據共享。系統(tǒng)對采集數據的進行分析、處理，實時顯示變電所內各配電回路的電能使用狀況、負載越限具有彈出報警對話框及報警聲音提示，并生成各種電能報表、分析曲線、圖形等，便于電能的遠程抄表以及分析、研究制定相應的用能考核機制。該系統(tǒng)運行安全、可靠、穩(wěn)定，為配電系統(tǒng)終端用戶解決各個配電回路的具體用電不明的問題，為后期電力系統(tǒng)的維護及制定節(jié)能措施提供了真實可靠的依據。

參考文獻

[1]《電力電測數字儀表原理與應用指南》， 任致程、周中，中電力出版社

[2]《智能樓宇控制系統(tǒng)的設計與實施技術》， 黎連業(yè)、朱衛(wèi)東、李皓，清華大學出版社

[3]《智能電網用戶端電力監(jiān)控與能耗管理系統(tǒng)產品選型及解決方案》，周中， 北京. 機械工業(yè)出版社.

作者簡介：趙娜，女，本科，安科瑞電氣股份有限公司，主要研究方向為電量傳感器設計。