電能管理系統(tǒng)在某改造項目的應用

　　某公司廠房共有一期配電房1個、二期配電房2個，提供全廠的生產(chǎn)、照明、空調(diào)用電及其它用電等。原有配電系統(tǒng)只在全廠總進線回路上裝有電力部門的電度表，管理者只能從每個月電力部門提供的用電總數(shù)值得知本月電量能耗，至于電能都用在了什么地方，有沒有電能浪費，節(jié)能措施有沒有收到應有的效果，企業(yè)管理者不是很清楚。亟待一個合理的電能考核機制來實現(xiàn)電能的科學管理。
　　針對以上問題，并根據(jù)客戶要求，對原有配電系統(tǒng)進行了改造，改造后的Acrel-3000電能管理系統(tǒng)，不僅能實現(xiàn)對各配電回路的遠程監(jiān)控和集中管理，而且還實現(xiàn)了根據(jù)各監(jiān)控設備進行分類電能統(tǒng)計、復費率電能統(tǒng)計、8小時班組能耗統(tǒng)計、日能耗統(tǒng)計和月耗電能統(tǒng)計，自動計算出單位產(chǎn)量能耗用電，為科學地節(jié)能管理提供了依據(jù)。

2　 項目分析
　　該電能管理系統(tǒng)是在原有變配電柜基礎(chǔ)上增加帶通訊接口的電能表，將電量參數(shù)遠傳至監(jiān)控中心，從而實現(xiàn)集中遠程監(jiān)控和管理的一個低壓配電改造項目。
　　要實現(xiàn)對每一臺機器用電量的統(tǒng)計，及對每一出線回路電能數(shù)據(jù)的采集，必須在每一出線回路安裝一塊電能計量表，但目前市場上的電能計量表普遍采用傳統(tǒng)的壁掛式安裝方式，體積大，安裝不方便。該公司原有配電系統(tǒng)的配電柜均為抽屜柜，在原有抽屜柜面板上已經(jīng)安裝了電流表和信號指示燈，安裝空間非常狹小，不可能在抽屜面板上增加任何傳統(tǒng)的電能表。抽屜內(nèi)部安裝的元器件已非常緊密，再安裝傳統(tǒng)電能表或數(shù)字式電力網(wǎng)絡儀表都是不可能的。
　　如果從每個回路互感器引出測量線路，重新制作新電表箱放置在配電柜旁邊，將電能表集中安裝在電表箱里呢？這種方法會使電表箱到配電柜的線纜特別多，鑒于該公司廠房配電回路數(shù)較多，安裝接線比較麻煩，且以后的檢修維護也會比較困難，增加如此多的電纜線和新增加的電表箱也會增加了用戶的經(jīng)濟成本，因此這種方法是不可取的。
　　綜合考慮儀表安裝、調(diào)試及后期維護等多種因素，最終選用ADL系列導軌式安裝電能表。該系列儀表可以很方便地安裝在配電柜背面的導軌上，不需要對配電柜重新開孔，也不用將大量的電纜引出到新的電表箱中，安裝方便又節(jié)約了大量電纜和電表箱的成本，而且這種一對一式的測量，對于將來系統(tǒng)的檢修維護也是非常清晰方便的。
　　ADL系列導軌式電能表均帶有標準的RS485通訊接口，采用Modbus RTU國際標準通訊協(xié)議，通過儀表的通訊接口將儀表組網(wǎng)，最終實現(xiàn)在監(jiān)控中心進行集中監(jiān)控和管理。

3　 ADL導軌式安裝電能表
　　ADL系列導軌式安裝電能表包括單相復費率電能表和三相復費率電能表。該系列電能表體積小巧，外形美觀，結(jié)構(gòu)模數(shù)化，可安裝于35mm標準導軌上。圖1為ADL系列儀表外形及安裝方式。

圖1　ADL系列儀表外形及安裝方式

　　ADL系列導軌式安裝電能表支持一次接入和二次接入兩種接線方式，不僅可用于低壓配電柜，還可以用在終端配電箱，電流表最大規(guī)格為20(80)A。
　　ADL系列導軌式安裝電能表不僅在外形和接線上具有靈活方便的特點，而且在功能和性能上也具有下述優(yōu)點：
　　a.? 計量正反向有功電量，功率潮流方向自動識別并指示，具有4費率及總電能計量功能。
　　b.? 分時復費率功能，日時段可設4費率、8時段，時段內(nèi)的最小時間單位為1min。
　　c.? 按月凍結(jié)轉(zhuǎn)存功能，可統(tǒng)計上上月、上月及本月的總用電量和分時電量，用于月用電費的結(jié)算及監(jiān)測用電情況。
　　d.? 實時監(jiān)測功能，測量顯示電壓、電流、頻率、功率、功率因數(shù)。
　　e.? 輸出接口。帶光電隔離的電量脈沖數(shù)據(jù)輸出接口，可用于校表和實現(xiàn)DCS（集散控制系統(tǒng)）遠傳，RS485通訊接口可以實現(xiàn)遠程抄表和負荷監(jiān)測。

4　 系統(tǒng)構(gòu)成
　　該電能管理改造系統(tǒng)采用分層分布式計算機網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)，即間隔層、通訊層和站控層，如圖2所示。

圖2　電能管理系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖

　　儀表之間采用屏蔽雙絞線進行總線型連接，通過通訊擴展卡進入監(jiān)控主機。圖3所示為ADL儀表通訊電纜接線示意圖。通過對配電系統(tǒng)的二次設備進行組網(wǎng)，經(jīng)由通訊網(wǎng)絡到達監(jiān)控主機，將分散的配電所的現(xiàn)場設備連接為一個整體。
　　

圖3　ADL儀表通訊電纜接線示意圖

　　監(jiān)控中心配置監(jiān)控計算機、打印機、UPS電源及必要的輔助設備，Acrel - 3000電能管理軟件完成對各臺電能表的遠程采集和數(shù)據(jù)的集中處理。

5　 軟件實現(xiàn)及系統(tǒng)功能
5. 1? 軟件實現(xiàn)
　　上位機軟件采用Acrel - 3000組態(tài)軟件，通過軟件進行設備配置、數(shù)據(jù)庫變量配置、界面設計等，完成了在上位機軟件監(jiān)控及電能管理的功能。
5. 2? 系統(tǒng)功能
　　整個系統(tǒng)實現(xiàn)了對一期配電房和二期配電房所有回路電能的采集和統(tǒng)計，遠程自動抄表、電能統(tǒng)計等功能，包括：
　　a. 遠程電量參數(shù)測量，包括實時電能、分攤電能、總電能以及按各監(jiān)控設備統(tǒng)計電能。
　　b. 運行狀態(tài)監(jiān)測，通訊異常報警提示。
　　c. 用戶管理，不同用戶權(quán)限具備不同操作功能，各級權(quán)限具有口令修改操作功能和權(quán)限防誤功能。
　　d. 電能報表，實現(xiàn)了所有電能報表的按時間查詢，分為分鐘、小時、班組、日、月五種類型，包括總、尖、峰、平、谷復費率電能及用電量。
　　e. 電能柱形圖，任意回路電能實時電能柱形圖顯示，包括總、尖、峰、平、谷電能。
　　f. 匯總表，所有監(jiān)控設備電能匯總，按時間段查詢，自動計算任意時段用電量。
　　g. 單位能耗，自動計算單位產(chǎn)量能耗，并可打印及導出。單位產(chǎn)量能耗計算界面如圖4所示。
　　h. 打印及導出，所有報表及界面均可打印，或以EXCEL、WORD格式導出。

圖4　單片能耗報表

6　 結(jié)束語
　　該系統(tǒng)已調(diào)試完畢并驗收，目前已成功投入運行，系統(tǒng)軟件畫面刷新時間小于1s，遙信處理準確率大于99.9％，整個系統(tǒng)運行安全、穩(wěn)定，極大地方便了用戶的使用。
　　ADL導軌式電能表的應用對于準確計量電能、節(jié)省安裝空間、節(jié)約工程成本，均具有現(xiàn)實意義，對比傳統(tǒng)的壁掛式電度表，其體積小巧、外形簡潔、接線方式靈活、安裝方便，為電能管理系統(tǒng)的改造簡單化、集中化提供了方便。
　　該系統(tǒng)完全按照客戶要求對各個監(jiān)控設備進行分別計算，計算共同設備的電能分攤數(shù)及單位產(chǎn)量能耗數(shù)，并做了分鐘、小時、日、月4種類型報表。方便的電能數(shù)據(jù)庫報表極大地減少了用戶進行電能抄表人力的投入，為管理者進行內(nèi)部計量考核提供了直觀的依據(jù)，為進一步的節(jié)能管理及節(jié)能措施的實施打下了基礎(chǔ)。