電能管理系統(tǒng)的結構及功能

介紹安科瑞電能管理系統(tǒng)，采用智能電力儀表采集吉林省計量科學研究院的三棟建筑配電現(xiàn)場的各種電參量。系統(tǒng)采用現(xiàn)場就地組網的方式，組網后通過現(xiàn)場總線通訊遠傳至監(jiān)控后臺，通過電能管理系統(tǒng)實現(xiàn)對變電所配電回路用電的實時監(jiān)控和管理。

0 概述

吉林省計量科學研究院是吉林省人民政府計量行政部門依據(jù)《中華人民共和國計量法》設置的法定計量技術機構，是吉林省科技廳歸口管理的省公益型科研單位之一，是吉林省財政廳全額撥款的獨立法人事業(yè)單位。前身是1956年成立的吉林省度量衡管理所，1962年12月更名為吉林省計量檢定測試所，1985年11月更名為吉林省計量測試技術研究所，于2000年12月根據(jù)省編委吉編辦［2000］103號文件批復，更名為吉林省計量科學研究院。

本項目在計量樓地下一層有一個10KV變電所，供計量樓、恒溫恒濕樓兩個大樓的以及廠房的供電。共計150個0.4kV樓層配電箱回路需要進行監(jiān)測。

1 客戶需求

因現(xiàn)場配電柜分布在兩個建筑內，給用電管理人員帶來不便，根據(jù)其實際情況提出以下需求：

1）本次設計、集成的主要目的對分散配電的集中管理，實現(xiàn)數(shù)據(jù)共享。

2）各個回路的電流越限時無法實時被管理人員得知，安全用電存在隱患，系統(tǒng)需能實現(xiàn)聲光告警功能。

3）需實時監(jiān)測主變和直變的實時電流、電壓、功率的波動情況。

4）能夠查看具體某個回路或幾個回路每天的用電量，并可通過報表進行對比。

根據(jù)用戶需求，需要對生產車間和動力機房配電柜進行組網并建立電能管理系統(tǒng)（主要是數(shù)據(jù)的實時監(jiān)控），在控制中心值班室內設置監(jiān)控平臺，對193個0.4KV回路實時監(jiān)測、統(tǒng)計、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、計算機技術、網絡技術和現(xiàn)場總線技術的xin發(fā)展，對變配電系統(tǒng)進行分散數(shù)據(jù)采集和集中監(jiān)控管理。對配電系統(tǒng)的二次設備進行組網，通過計算機和通訊網絡，將分散的配電所的現(xiàn)場設備連接為一個有機的整體，實現(xiàn)電網運行的遠程監(jiān)控、集中管理。

2 系統(tǒng)結構描述

本系統(tǒng)采用分層分布式結構進行設計，即站控管理層、網絡通訊層和現(xiàn)場設備層，項目組網圖如下，現(xiàn)場三棟建筑地點的電力儀表經RS485現(xiàn)場總線連接至串口服務器，然后通過以太網傳輸至現(xiàn)場監(jiān)控主機，實現(xiàn)數(shù)據(jù)的采集，存儲，處理，顯示。

間隔設備層主要為：電力儀表，分別對應相應的一次設備分散安裝在3個建筑的配電柜和配電箱內，這些裝置均采用RS485通訊接口，通過現(xiàn)場MODBUS總線組網通訊，實現(xiàn)數(shù)據(jù)現(xiàn)場采集。

網絡通訊層主要為：通訊服務器，其主要功能為把分散在現(xiàn)場采集裝置集中采集，同時遠傳至站控層，完成現(xiàn)場層和站控層之間的數(shù)據(jù)交互。

站控管理層：設有高性能工業(yè)計算機、顯示器、UPS電源、打印機等設備。監(jiān)控系統(tǒng)安裝在計算機上，集中采集顯示現(xiàn)場設備運行狀況，以人機交互的形式顯示給用戶。

建設完成后的多功能網絡電力儀表均采用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)但是在同一時刻只能發(fā)送或接收數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)gao傳輸速率為10Mbps。

RS485接口是采用平衡驅動器和差分接收器的組合，抗噪聲干擾能力增強，總線上允許連接多達32個設備，大傳輸距離為1.2km。

3 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，數(shù)據(jù)采集主要由底層多功能網絡儀表采集完成，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、電度Epi、遠程設備運行狀態(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，達到電能管理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。

3.2 歷史事件

歷史事件查看界面主要為用戶查看曾經發(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交互，通過歷史事件查看平臺，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，為您把握整個系統(tǒng)的運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。

3.4 用戶權限管理

針對不同級別的用戶，設置不同的權限組，防止因人為誤操作給生產，生活帶來的損失，實現(xiàn)配電系統(tǒng)的安全，可靠運行?？梢酝ㄟ^用戶管理進行用戶登錄、用戶注銷、修改密碼、添加刪除等操作，方便用戶對賬號和權限的修改。

3.5 運行負荷曲線

負荷趨勢曲線功能主要負責定時回路電流和功率負荷參量，自動生成運行負荷趨勢曲線的，方便用戶及時了解設備的運行負荷狀況。點擊畫面相應按鈕或菜單項可以完成相應功能的切換；可以查看實時趨勢曲線或歷史趨勢線；對所選曲線可以進行平移、縮放、量程變換等操作，幫助用戶進線趨勢分析和故障追憶，為分析整個系統(tǒng)的運行狀況提供了直觀而方便的軟件支持。

3.6 遠程報表查詢

報表管理程序的主要功能是根據(jù)用戶的需要設計報表樣式，把系統(tǒng)中處理的數(shù)據(jù)經過篩選、組合和統(tǒng)計生成用戶需要的報表數(shù)據(jù)。本程序還可以根據(jù)用戶的需要對報表文件采用定時保存、打印或者召喚保存、打印模式。同時本程序還向用戶提供了對生成的報表文件管理功能。

報表具有自由設置查詢時間實現(xiàn)日、月、年的電能統(tǒng)計，數(shù)據(jù)導出和報表打印等功能。

3.7 web查詢

整個系統(tǒng)接入了計量院的局域網中，并且設置了web功能，工作人員可以不進入機房的情況下在任意一臺局域網計算機中輸入IP進行數(shù)據(jù)查看。報表具有自由設置查詢時間實現(xiàn)日、月、年的電能統(tǒng)計，數(shù)據(jù)導出和報表打印等功能。

3.8 數(shù)據(jù)轉發(fā)

系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)增加了ODBC的轉發(fā)格式，本項目將電能值轉發(fā)到樓控系統(tǒng)中，對接以后可以使其他系統(tǒng)對整個計量院的供電電能進行綜合分析。

4 案例分析

遙測報警功能，主要完成對直變和主變負載越限彈出報警界面指示具體的報警位置并聲音報警，提醒值班人員及時處理。負載越限值在相應權限下可自由設置。

用電量報表功能，可選擇時間段進行查詢，支持任意時間段電度累計查詢，具備數(shù)據(jù)導出和報表打印等功能。為值班人員提供了可靠的電能報表。該報表各回路名稱和數(shù)據(jù)庫關聯(lián)，方便用戶修改回路名稱，用戶可以直接打印報表，并導出為EXCEL格式。

參數(shù)抄表功能，主要所有回路的電參數(shù)進線查詢。支持任意時刻電參數(shù)查詢，具備數(shù)據(jù)導出和報表打印等功能。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。

負荷趨勢曲線界面中可直觀的查看回路的負荷運行情況。查看實時和歷史趨勢曲線，點擊畫面相應按鈕或菜單項可以完成相應功能的切換；幫助用戶進線趨勢分析和故障追憶，具備曲線打印功能。為分析整個系統(tǒng)的運行狀況提供了直觀而方便的軟件支持，

系統(tǒng)可針對不同級別的用戶，設置不同的權限組，防止因人為誤操作給生產，生活帶來的損失，實現(xiàn)配電系統(tǒng)的安全，可靠運行?？梢酝ㄟ^用戶管理進行用戶登錄、用戶注銷、修改密碼、添加刪除等操作，方便用戶對賬號和權限的修改。

4 結束語

1）本系統(tǒng)于2017年1月完成現(xiàn)場調試，順利通過用戶驗收并投入運行，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）本項目的成功實施表明：本項目的技術方案是科學的、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，達到了預期的效果，電能管理軟件運行界面滿足了用戶需求，并有效降低了設計和施工成本。

責任編輯：tzh