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安科瑞 繆凱倫
摘要:濰坊中小學(xué)示范基地項目,采用智能電力儀表采集配電現(xiàn)場的各種電參量和開關(guān)信號,組網(wǎng)后通過現(xiàn)場總線通訊并遠傳至后臺,通過Acrel-3000型電能管理系統(tǒng)實現(xiàn)車間配電回路用電的實時監(jiān)控和電能管理。
關(guān)鍵詞:工業(yè)項目; 濰坊中小學(xué)示范基地項目;配電柜;智能電力儀表;Acrel-3000;電能管理系統(tǒng)
0、概述
??濰坊市中小學(xué)生示范性綜合實踐基地位于濱海開發(fā)區(qū)渤海路以西、科創(chuàng)二街以南,是財政部、教育部劃撥中央專項公益金支持建設(shè)的150所“全國示范性綜合實踐基地"之一,規(guī)劃用地面積38萬平方米,總建筑面積25.8萬平方米,主要承擔(dān)濰坊市區(qū)中小學(xué)生綜合實踐活動課程的教學(xué)和實踐。
??Acrel-3000型低壓智能配電系統(tǒng),可滿足項目的智能化管理需求,對整個項目關(guān)鍵用電設(shè)備的科學(xué)管理,對用電回路的用電狀況進行全過程連續(xù)監(jiān)測、集中控制、統(tǒng)一調(diào)度,同時按照國家有關(guān)節(jié)約能源的 法規(guī)、標準及行業(yè)有關(guān)規(guī)定,制定各用能部門、主要耗能設(shè)備的能耗定額,并將各項定額逐級下達,并對定額的完成情況進行考核和獎懲。
1、系統(tǒng)結(jié)構(gòu)描述
??本監(jiān)控系統(tǒng)采用分層分布式結(jié)構(gòu),即站控層,通訊層與間隔層;如圖(1)所示:
圖(1)網(wǎng)絡(luò)拓撲圖
??間隔設(shè)備層主要為:多功能網(wǎng)絡(luò)電力儀表、開關(guān)量、模擬量采集模塊和智能斷路器等。這些裝置分別對應(yīng)相應(yīng)的一次設(shè)備安裝在電氣柜內(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(shè)有高性能工業(yè)計算機、顯示器、UPS電源、打印機等設(shè)備。監(jiān)控系統(tǒng)安裝在計算機上,集中采集顯示現(xiàn)場設(shè)備運行狀況,以人機交互的形式顯示給用戶。
??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2芯屏蔽線傳輸,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)傳輸速率為10Mbps。
??RS485接口是采用平衡驅(qū)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(shè)備,傳輸距離為1.2km。
2、電能管理系統(tǒng)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Epi、遠程設(shè)備運行狀態(tài)等數(shù)據(jù)。
??數(shù)據(jù)處理主要指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,仿真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 歷時事件
??歷時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,為用戶把握整個系統(tǒng)的運行情況提供了良好的軟件支持。
??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??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(quán)限的修改。
??2.6 運行負荷曲線
??負荷趨勢曲線功能主要負責(zé)定時采集進線及重要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(shè)備的運行負荷狀況。點擊畫面相應(yīng)按鈕或菜單項可以完成相應(yīng)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。
??2.7 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(shè)計報表樣式,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(shè)置查詢時間實現(xiàn)日、月、年的電能統(tǒng)計,數(shù)據(jù)導(dǎo)出和報表打印等功能。
3、案例分析
??本項目采用PZ72L-E4,這是一種針對電力系統(tǒng)、工礦項目、公共設(shè)施、智能大廈的電能管理需求而設(shè)計的網(wǎng)絡(luò)電力儀表,它能測量所有常規(guī)電力參數(shù),如:三相電壓、電流、有功功率、無功功率、功率因數(shù)、頻率、有功電度、無功電度。該系列網(wǎng)絡(luò)電力儀表主要應(yīng)用于變電站自動化、配電網(wǎng)自動化、小區(qū)電能管理、工業(yè)自動化、能源管理系統(tǒng)及智能建筑等領(lǐng)域。
??低壓配電二次圖見圖(2),功能有電量遙測主要監(jiān)測運行設(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,頻率等電參量及配出回路的三相電流;遙信功能實現(xiàn)顯示現(xiàn)場設(shè)備的運行狀態(tài),主要包括:開關(guān)的分、合閘運行狀態(tài)和通訊故障報警;斷路器變位時會發(fā)出報警信號,提醒用戶及時處理故障。
圖(2)低壓配電二次圖
??參數(shù)抄表功能,主要對低壓各出線回路的電參數(shù)進線查詢。支持任意時刻電參數(shù)查詢,具備數(shù)據(jù)導(dǎo)出和報表打印等功能。該報表查詢供兩個變電所4臺變壓器出線各低壓回路的電參數(shù),主要包括:三相電流、有功功率和有功電度及變壓器溫度。該報表各回路名稱和數(shù)據(jù)庫關(guān)聯(lián),方便用戶修改回路名稱。見圖(3)。
圖(3) 參數(shù)抄表
??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(dǎo)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(guān)聯(lián),方便用戶修改回路名稱。如下圖所示,顯示某段時間內(nèi)的各配電回路的用電量,用戶可以直接打印報表,可以以EXCEL格式另存到其他位置。 見圖(4)。
圖(4) 電能報表
??系統(tǒng)通訊結(jié)構(gòu)示意圖,主要顯示系統(tǒng)的組網(wǎng)結(jié)構(gòu),系統(tǒng)采用分層分布式結(jié)構(gòu),同時監(jiān)測間隔層設(shè)備的通信狀態(tài)。紅色表示通訊正常,綠色表示通訊故障。見圖(5)。
圖(5)系統(tǒng)通訊結(jié)構(gòu)示意圖
??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(yīng)按鈕或菜單項可以完成相應(yīng)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。見圖(6)。
圖(6)趨勢曲線圖
4、結(jié)束語
??隨著社會的發(fā)展及電力的廣泛應(yīng)用,電能管理系統(tǒng)已成為全國各地工程項目、工業(yè)項目等大面積多變電所用戶的必然選擇,本文介紹的Acrel-3000電能管理系統(tǒng)在濰坊中小學(xué)示范基地項目的應(yīng)用,可以實現(xiàn)對變電所高低壓配電回路用電的實時監(jiān)控與電能管理,不僅能顯示回路用電狀況,還具有網(wǎng)絡(luò)通訊功能,可以與串口服務(wù)器、計算機等組成電能管理系統(tǒng)。系統(tǒng)實現(xiàn)對采集數(shù)據(jù)的分析、處理,實時顯示變電所內(nèi)各配電回路的運行狀態(tài),對分合閘、負載越限具有彈出報警對話框及語音提示,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。該系統(tǒng)運行安全、可靠、穩(wěn)定,為變電所用戶解決用電問題提供了真實可靠的依據(jù),取得了較好的經(jīng)濟效益。