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電能管理系統(tǒng)在嘉定司法中心的應(yīng)用

瀏覽次數(shù):1417更新日期:2013-07-09

電能管理系統(tǒng)在嘉定司法中心的應(yīng)用

虞浩凱
      (上海安科瑞電氣股份有限公司,上海嘉定 201801)

摘    要:本文介紹基于PZ系列可編程智能電測表的Acrel-3000電能管理系統(tǒng)在嘉定司法中心的應(yīng)用,實現(xiàn)了分散式采集和集中控制管理的智能化電能計量管理。
關(guān)鍵詞:;PZ系列可編程智能電測表;電能管理軟件

0  引言
  嘉定司法中心位于嘉定新城白銀路、永盛路路口,總占地面積85畝,總建筑面積9.2萬平方米,預(yù)計工程建安投資4億元,建成后,供區(qū)法院、檢察院、*局、政法委、610辦公室在內(nèi)的政法系統(tǒng)單位辦公使用。該項目有1#(*局)、2#(法院、檢察院)兩個變配電室,室內(nèi)的配電柜中安裝了安科瑞332塊PZ系列可編程智能電測表。為了能夠?qū)崿F(xiàn)電力參數(shù)實時遙測、電能計量、電能報表等功能,系統(tǒng)采用Acrel-3000電能管理軟件,做到集中管理、集中控制,省去了值班人員現(xiàn)場抄表的煩瑣,具有投資少、簡明實用、便于智能管理等優(yōu)點。

1  系統(tǒng)結(jié)構(gòu)
  Acrel-3000電能管理軟件是對現(xiàn)場生產(chǎn)數(shù)據(jù)進行采集與過程控制的軟件,zui大特點是能以靈活多樣的“組態(tài)方式”而不是編程方式來進行系統(tǒng)集成,它提供了良好的用戶開發(fā)界面和簡捷的工程實現(xiàn)方法,只要將其預(yù)設(shè)置的各種軟件模塊進行簡單的“組態(tài)”,便可以非常容易地實現(xiàn)和完成監(jiān)控層的各項功能。比如在分布式網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用中,所有應(yīng)用(例如趨勢曲線、報警等)對遠程數(shù)據(jù)的引用方法與引用本地數(shù)據(jù)*相同,通過“組態(tài)”的方式大大縮短了自動化工程師的系統(tǒng)集成時間,提高了集成效率。嘉定司法中心電能管理系統(tǒng)拓撲結(jié)構(gòu)如圖1。

圖1 系統(tǒng)拓撲結(jié)構(gòu)圖

  系統(tǒng)采用分布式結(jié)構(gòu),按功能或區(qū)域進行劃分,模塊化設(shè)計。整個系統(tǒng)分為三層,即現(xiàn)場層、中間層、主控層。
1.1  現(xiàn)場層
  現(xiàn)場層主要任務(wù)是將現(xiàn)場的各種配電系統(tǒng)的運行參數(shù)進行采集和測量,并將采集和測量的各種數(shù)據(jù)傳輸給監(jiān)控系統(tǒng)。其中1#變配電室主要設(shè)備是:PZ80-E3/KC、PZ80-E4/KC、PZ80-AI3/KC可編程智能電測表共168塊;2#變配電室主要設(shè)備是:PZ80-E3/KC、PZ96-E4/KC、PZ96-AI3/KC、PZ72-AI3/KC可編程智能電測表共164塊。上述設(shè)備均相互獨立完成各自的功能,不依賴主控計算機運行,具備RS-485 通信接口,通過現(xiàn)場的RS-485總線將檢測到的各項電參數(shù)和狀態(tài)信號實時傳輸?shù)街虚g層的數(shù)據(jù)處理單元—通訊服務(wù)器。
  PZ系列可編程智能電測表,該系列儀表采用交流采樣技術(shù),能分別測量電網(wǎng)中的電流、電壓、功率、功率因數(shù)和電能等參數(shù),可通過面板薄膜開關(guān)設(shè)置倍率。帶RS-485通訊接口,采用Modbus協(xié)議;也可將電量信號轉(zhuǎn)換成標準的直流模擬信號輸出;或帶開關(guān)量輸入/輸出,繼電器報警輸出等功能。
1.2  中間層
中間層位于現(xiàn)場層與主控層之間,采用高性能、嵌入式通訊服務(wù)器。通訊服務(wù)器負責把現(xiàn)場層儀表采集的數(shù)據(jù)經(jīng)過網(wǎng)絡(luò)通信聯(lián)接、數(shù)據(jù)交換上傳到主控層,是主控層與現(xiàn)場層的橋梁。
1.3  主控層
  主控層位于1#*局變配電室旁的值班室,配置高性能、高可靠性工業(yè)級計算機、UPS不間斷電源、打印機等。Acrel-3000電能管理軟件安裝在主控計算機上,通過軟件的人機界面和各種管理功能實現(xiàn)對整個大樓電力系統(tǒng)的實時監(jiān)控和報表管理。
  嘉定司法中心的值班室位于1#*局負一層變配電室旁,配置一臺工業(yè)網(wǎng)絡(luò)交換機;2#變配電室現(xiàn)場采用13根總線,使用一臺16口的串口服務(wù)器,通過光纖連接至1#值班室內(nèi)的交換機上;1#變配電室現(xiàn)場采用13根總線,使用一臺16口的串口服務(wù)器,連接至值班室內(nèi)的交換機;再通過大樓的局域網(wǎng)把數(shù)據(jù)傳輸?shù)胶笈_系統(tǒng)。
 

2  電能管理系統(tǒng)的主要功能
  系統(tǒng)依據(jù)客戶實際需求進行設(shè)計,并實現(xiàn)了一次主接線圖界面顯示;電參量遙測及電參量越限報警;事件記錄;系統(tǒng)運行異常監(jiān)測;故障報警及操作記錄;報表查詢與打??;系統(tǒng)負荷實時、歷史曲線,用戶權(quán)限管理等主要功能。
2.1   數(shù)據(jù)采集與處理
數(shù)據(jù)采集是配電監(jiān)控的基礎(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,實現(xiàn)遠程數(shù)據(jù)的本地實時顯示。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Ep、遠程設(shè)備運行狀態(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時準確的顯示給用戶,達到配電監(jiān)控的自動化化和智能化要求,同時把采集到的數(shù)據(jù)存入數(shù)據(jù)庫供用戶查詢。
2.2  人機交互
  系統(tǒng)提供簡單、易用、良好的用戶使用界面。采用全中文界面,CAD圖形顯示低壓配電系統(tǒng)電氣一次主接線圖,顯示配電系統(tǒng)設(shè)備狀態(tài)及相應(yīng)實時運行參數(shù),畫面定時輪巡切換;畫面實時動態(tài)刷新;模擬量顯示;開關(guān)量顯示;連續(xù)記錄顯示等。
2.3  故障報警及事故追憶
  在配電系統(tǒng)發(fā)生運行故障時,會及時發(fā)出聲光報警提示用戶及時響應(yīng)故障回路,同時自動記錄事件發(fā)生的時間地點,以被用戶查詢,追憶故障原因。
2.4  數(shù)據(jù)庫建立與查詢
  主要完成遙測量和遙信量定時采集,并且建立數(shù)據(jù)庫,定期生成報表,以供用戶查詢打印。
2.5  用戶權(quán)限管理
  針對不同級別的用戶,設(shè)置不同的權(quán)限組,防止因人為誤操作給生產(chǎn),生活帶來的損失,實現(xiàn)配電系統(tǒng)的安全,可靠運行。
2.6  運行負荷曲線
  定時采集進線及重要回路電流負荷參量,自動生成運行負荷趨勢曲線的,方便用戶及時了解設(shè)備的運行負荷狀況。
2.7  電能成本管理
  自動進行日、月、年的電能統(tǒng)計,可以進行尖、峰、平、谷時段設(shè)定,實現(xiàn)具有電能分時計費功能,同時生成日、月、年報表。

3  案例分析
  上海市嘉定區(qū)司法中心低壓配電系統(tǒng)主要有8臺10/0.4 kV配電變壓器和2臺應(yīng)急發(fā)電機,本系統(tǒng)主要負責對低壓進線及相應(yīng)配出回路的實時動態(tài)監(jiān)測。
  進線回路采用PZxx-E4/KC,它能測量三相電壓、三相電流、有功功率、無功功率、功率因數(shù)、頻率、有功電能、無功電能等多種電參量,并帶有4路光電隔離開關(guān)量輸入接點和2路繼電器控制輸出接點,帶RS485通訊接口。
  配出回路采用PZxx-AI3/KC,它能測量三相電流,帶有4路光電隔離開關(guān)量輸入接點和2路繼電器控制輸出接點,帶RS485通訊接口。
  高壓配電系統(tǒng)主要監(jiān)測高壓回路的運行狀態(tài),紅色代表合閘,綠色代表分閘;并在畫面上動態(tài)顯示三相電流、線電壓。見圖2。

 圖2 1#(*局)高壓配電系統(tǒng)圖

  低壓配電系統(tǒng)主要監(jiān)測運行設(shè)備的電參量,其中包括:進線三相電流,功率,功率,電能,頻率等電參量及配出回路的三相電流,見圖3。

 

圖3 T1變壓器低壓配電系統(tǒng)圖

  系統(tǒng)通訊狀態(tài)圖,可實時查看系統(tǒng)各設(shè)備通訊運行情況,見圖4。

圖4 1#(*局)配電室通訊狀態(tài)

  遠程抄表功能,完成對各主要回路的實時遠程集抄功能,見圖5。

圖5 遠程抄表

  電能報表功能,根據(jù)時間段可以查詢各回路的用電量情況,定期打印報表,見圖6。

 

圖6 電能報表

  趨勢曲線,可直觀的查看回路的負荷運行情況,見圖7。

圖7 趨勢曲線

  事件記錄功能,事件記錄報警可實時歷史查看,見圖8。

圖8 事件記錄

4  設(shè)備與投資
  根據(jù)現(xiàn)場實際情況所配置的系統(tǒng)硬件含采集裝置、電源、工作站主機、打印設(shè)備、系統(tǒng)軟件、弱電安裝施工等總計費用為14萬元左右。配電各環(huán)節(jié)的數(shù)據(jù)均可通過監(jiān)控主機集中顯示,方便配電管理人員及時發(fā)現(xiàn)配電故障環(huán)節(jié),按月統(tǒng)計用電數(shù)據(jù),又可以轉(zhuǎn)發(fā)上傳至樓宇自控系統(tǒng)BAS,便于整體調(diào)度。相對于傳統(tǒng)的電工抄表、統(tǒng)計雖增加了一次投入,但智能化程度得到大提高,節(jié)省了人力資本的投入。省去了值班人員現(xiàn)場抄表的煩瑣,具有投資少、簡明實用、便于智能管理等優(yōu)點。

5  結(jié)束語
  Acrel-3000電能管理系統(tǒng)具有通用性好、可靠性高、組態(tài)靈活等優(yōu)點,在嘉定司法中心項目上得以成功應(yīng)用。隨著計算機信息技術(shù)的普及,低壓配電智能化的要求也越來越高,變配電監(jiān)控及低壓配電管理使得實現(xiàn)配電室的無人職守真正成為現(xiàn)實,系統(tǒng)對各種用電設(shè)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(shè)備狀況,制定詳細的設(shè)備維護計劃,減少人力投入,提高工作效率,從而降低整個系統(tǒng)的運營成本。

參考文獻:
[1] 《電力電測數(shù)字儀表原理與應(yīng)用指南》, 任致程、周中,中國電力出版社

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上海安科瑞電氣股份有限公司

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電子:acrelxs   

 

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