智能电能管理仪

近日，凤台供电公司计量大厅里迎来了两个“大伙伴”，它们就是能够校验远程费控智能电表的电能表台体，随着这两部台体的加入，凤台供电公司计量管理向智能化运作迈出了坚实的一步。　　近年来，凤台供电公司不断加强计量管理建设，积极推进人、财、物集约化运作，据统计，今年上半年以来公司共向全县配送单、三相电能表两万余只，促进了凤台地区的经济社会发展。公司多措并举向管理要效益，在年初做好计量工作的规划与计划、组织与协调等工作，积极配合好公司农网完善、配网建设等重点工作;加强技术业务培训和业务交流，对新入职的大学生员工加强导师带徒及取证上岗培训，提升计量管理人员整体实力;采用“请进来”的模式，邀请智能电能表台体厂家为计量人员指导授课，为校验智能电表打好“前站”;完善供电所和变电所表记台帐，在对“城乡共建”、家电下乡等重大项目中农村电网设备的更换做到及时更新，保证台帐记录与实际设备的及时统一，并定期抽查核对。

摘 要：本文介绍基于PZ系列可编程智能电测表的Acrel-3000电能管理系统在嘉定司法中心的应用，实现了分散式采集和集中控制管理的智能化电能计量管理。 关键词：政府机关；PZ系列可编程智能电测表；电能管理软件0　 引言　　嘉定司法中心位于嘉定新城白银路、永盛路路口，总占地面积85亩，总建筑面积9.2万平方米，预计工程建安投资4亿元，建成后，供区法院、检察院、公安局、政法委、610办公室在内的政法系统单位办公使用。该项目有1#（公安局）、2#（法院、检察院）两个变配电室，室内的配电柜中安装了安科瑞332块PZ系列可编程智能电测表。为了能够实现电力参数实时遥测、电能计量、电能报表等功能，系统采用Acrel-3000电能管理软件，做到集中管理、集中控制，省去了值班人员现场抄表的烦琐，具有投资少、简明实用、便于智能管理等优点。1　 系统结构　　Acrel-3000电能管理软件是对现场生产数据进行采集与过程控制的专用软件，最大特点是能以灵活多样的“组态方式”而不是编程方式来进行系统集成，它提供了良好的用户开发界面和简捷的工程实现方法，只要将其预设置的各种软件模块进行简单的“组态”，便可以非常容易地实现和完成监控层的各项功能。比如在分布式网络应用中，所有应用（例如趋势曲线、报警等）对远程数据的引用方法与引用本地数据完全相同，通过“组态”的方式大大缩短了自动化工程师的系统集成时间，提高了集成效率。嘉定司法中心电能管理系统拓扑结构如图1。　　系统采用分布式结构，按功能或区域进行划分，模块化设计。整个系统分为三层，即现场层、中间层、主控层。1.1 现场层　　现场层主要任务是将现场的各种配电系统的运行参数进行采集和测量，并将采集和测量的各种数据传输给监控系统。其中1#变配电室主要设备是：PZ80-E3/KC、PZ80-E4/KC、PZ80-AI3/KC可编程智能电测表共168块；2#变配电室主要设备是：PZ80-E3/KC、PZ96-E4/KC、PZ96-AI3/KC、PZ72-AI3/KC可编程智能电测表共164块。上述设备均相互独立完成各自的功能，不依赖主控计算机运行，具备RS-485 通信接口，通过现场的RS-485总线将检测到的各项电参数和状态信号实时传输到中间层的数据处理单元—通讯服务器。　　PZ系列可编程智能电测表，该系列仪表采用交流采样技术，能分别测量电网中的电流、电压、功率、功率因数和电能等参数，可通过面板薄膜开关设置倍率。带RS-485通讯接口，采用Modbus协议；也可将电量信号转换成标准的直流模拟信号输出；或带开关量输入／输出，继电器报警输出等功能。1.2 中间层中间层位于现场层与主控层之间，采用高性能、嵌入式通讯服务器。通讯服务器负责把现场层仪表采集的数据经过网络通信联接、数据交换上传到主控层，是主控层与现场层的桥梁。1.3 主控层　　主控层位于1#公安局变配电室旁的值班室，配置高性能、高可靠性工业级计算机、UPS不间断电源、打印机等。Acrel-3000电能管理软件安装在主控计算机上，通过软件的人机界面和各种管理功能实现对整个大楼电力系统的实时监控和报表管理。　　嘉定司法中心的值班室位于1#公安局负一层变配电室旁，配置一台工业网络交换机；2#变配电室现场采用13根总线，使用一台16口的串口服务器，通过光纤连接至1#值班室内的交换机上；1#变配电室现场采用13根总线，使用一台16口的串口服务器，连接至值班室内的交换机；再通过大楼的局域网把数据传输到后台系统。2　 电能管理系统的主要功能　　系统依据客户实际需求进行设计，并实现了一次主接线图界面显示；电参量遥测及电参量越限报警；事件记录；系统运行异常监测；故障报警及操作记录；报表查询与打印；系统负荷实时、历史曲线，用户权限管理等主要功能。2.1 数据采集与处理数据采集是配电监控的基础，数据采集主要由底层多功能网络仪表采集完成，实现远程数据的本地实时显示。需要完成采集的信号包括：三相电压U、三相电流I、频率Hz、功率P、功率因数COSφ、电度Ep、远程设备运行状态等数据。数据处理主要是把按要求采集到的电参量实时准确的显示给用户，达到配电监控的自动化化和智能化要求，同时把采集到的数据存入数据库供用户查询。2.2 人机交互　　系统提供简单、易用、良好的用户使用界面。采用全中文界面，CAD图形显示低压配电系统电气一次主接线图，显示配电系统设备状态及相应实时运行参数，画面定时轮巡切换；画面实时动态刷新；模拟量显示；开关量显示；连续记录显示等。2.3 故障报警及事故追忆　　在配电系统发生运行故障时，会及时发出声光报警提示用户及时响应故障回路，同时自动记录事件发生的时间地点，以被用户查询，追忆故障原因。2.4 数据库建立与查询　　主要完成遥测量和遥信量定时采集，并且建立数据库，定期生成报表，以供用户查询打印。2.5 用户权限管理　　针对不同级别的用户，设置不同的权限组，防止因人为误操作给生产，生活带来的损失，实现配电系统的安全，可靠运行。2.6 运行负荷曲线　　定时采集进线及重要回路电流负荷参量，自动生成运行负荷趋势曲线的，方便用户及时了解设备的运行负荷状况。2.7 电能成本管理　　自动进行日、月、年的电能统计，可以进行尖、峰、平、谷时段设定，实现具有电能分时计费功能，同时生成日、月、年报表。3　 案例分析　　上海市嘉定区司法中心低压配电系统主要有8台10/0.4 kV配电变压器和2台应急发电机，本系统主要负责对低压进线及相应配出回路的实时动态监测。　　进线回路采用PZxx-E4/KC，它能测量三相电压、三相电流、有功功率、无功功率、功率因数、频率、有功电能、无功电能等多种电参量，并带有4路光电隔离开关量输入接点和2路继电器控制输出接点,带RS485通讯接口。　　配出回路采用PZxx-AI3/KC，它能测量三相电流，带有4路光电隔离开关量输入接点和2路继电器控制输出接点，带RS485通讯接口。　　高压配电系统主要监测高压回路的运行状态，红色代表合闸，绿色代表分闸；并在画面上动态显示三相电流、线电压。见图2。　　低压配电系统主要监测运行设备的电参量，其中包括：进线三相电流，功率，功率，电能，频率等电参量及配出回路的三相电流，见图3。　　系统通讯状态图，可实时查看系统各设备通讯运行情况，见图4。　　远程抄表功能，完成对各主要回路的实时远程集抄功能，见图5。　　电能报表功能，根据时间段可以查询各回路的用电量情况，定期打印报表，见图6。　　趋势曲线，可直观的查看回路的负荷运行情况，见图7。　　事件记录功能，事件记录报警可实时历史查看，见图8。4　 设备与投资　　根据现场实际情况所配置的系统硬件含采集装置、电源、工作站主机、打印设备、系统软件、弱电安装施工等总计费用为14万元左右。配电各环节的数据均可通过监控主机集中显示，方便配电管理人员及时发现配电故障环节，按月统计用电数据，又可以转发上传至楼宇自控系统BAS，便于整体调度。相对于传统的电工抄表、统计虽增加了一次投入，但智能化程度得到极大提高，节省了人力资本的投入。省去了值班人员现场抄表的烦琐，具有投资少、简明实用、便于智能管理等优点。5　 结束语　　Acrel-3000电能管理系统具有通用性好、可靠性高、组态灵活等优点，在嘉定司法中心项目上得以成功应用。随着计算机信息技术的普及，低压配电智能化的要求也越来越高，变配电监控及低压配电管理使得实现配电室的无人职守真正成为现实，系统对各种用电设备的历史运行数据和状态进行管理分析，便于维护人员明确设备状况，制定详细的设备维护计划，减少人力投入，提高工作效率，从而降低整个系统的运营成本。

摘 要：采用Acrel-3000电能管理系统对某厂配电系统进行了改造，实现了各配电回路的远程监控和集中管理，能自动计算出单位产量能耗用电，为科学的节能管理提供了依据。介绍该电能管理系统的结构、功能及软件实现。特别介绍了ADL导轨式安装电能表的特点及其通讯电缆的接线方式。关键词：电能管理系统 电能表 导轨式安装 RS485通讯Abstract : Acrel-3000 electric energy managent system for a factory distribution system has been Reconstructed to achieve various power distribution circuits for remote monitoring and centralized management,it can automatically calculate the energy consumption per unit output in order to provide a scientific basis for energy-saving management.The structure,functions and sofeware implementation of the electric energy management system are introducted.The characteristics and communication cable wiring of the ADL rail-installation election energy meter are especially introducted.Key words :Electric energy management system Electric energy meter Rail-installation RS485 communication 1　 前言　　为响应国务院制定的一系列促进节能减排的政策措施，全国各行各业都积极采取措施节能节电，取得了积极进展。然而电力节能方案的实施、用电节能设备的广泛采用是否真的起到了节能的作用，必须用合理的考核管理机制进行科学的判断。　　某公司厂房共有一期配电房1个、二期配电房2个，提供全厂的生产、照明、空调用电及其它用电等。原有配电系统只在全厂总进线回路上装有电力部门的电度表，管理者只能从每个月电力部门提供的用电总数值得知本月电量能耗，至于电能都用在了什么地方，有没有电能浪费，节能措施有没有收到应有的效果，企业管理者不是很清楚。亟待一个合理的电能考核机制来实现电能的科学管理。　　针对以上问题，并根据客户要求，对原有配电系统进行了改造，改造后的Acrel-3000电能管理系统，不仅能实现对各配电回路的远程监控和集中管理，而且还实现了根据各监控设备进行分类电能统计、复费率电能统计、8小时班组能耗统计、日能耗统计和月耗电能统计，自动计算出单位产量能耗用电，为科学地节能管理提供了依据。2　 项目分析　　该电能管理系统是在原有变配电柜基础上增加带通讯接口的电能表，将电量参数远传至监控中心，从而实现集中远程监控和管理的一个低压配电改造项目。　　要实现对每一台机器用电量的统计，及对每一出线回路电能数据的采集，必须在每一出线回路安装一块电能计量表，但目前市场上的电能计量表普遍采用传统的壁挂式安装方式，体积大，安装不方便。该公司原有配电系统的配电柜均为抽屉柜，在原有抽屉柜面板上已经安装了电流表和信号指示灯，安装空间非常狭小，不可能在抽屉面板上增加任何传统的电能表。抽屉内部安装的元器件已非常紧密，再安装传统电能表或数字式电力网络仪表都是不可能的。　　如果从每个回路互感器引出测量线路，重新制作新电表箱放置在配电柜旁边，将电能表集中安装在电表箱里呢？这种方法会使电表箱到配电柜的线缆特别多，鉴于该公司厂房配电回路数较多，安装接线比较麻烦，且以后的检修维护也会比较困难，增加如此多的电缆线和新增加的电表箱也会增加了用户的经济成本，因此这种方法是不可取的。　　综合考虑仪表安装、调试及后期维护等多种因素，最终选用ADL系列导轨式安装电能表。该系列仪表可以很方便地安装在配电柜背面的导轨上，不需要对配电柜重新开孔，也不用将大量的电缆引出到新的电表箱中，安装方便又节约了大量电缆和电表箱的成本，而且这种一对一式的测量，对于将来系统的检修维护也是非常清晰方便的。　　ADL系列导轨式电能表均带有标准的RS485通讯接口，采用Modbus RTU国际标准通讯协议，通过仪表的通讯接口将仪表组网，最终实现在监控中心进行集中监控和管理。3　 ADL导轨式安装电能表　　ADL系列导轨式安装电能表包括单相复费率电能表和三相复费率电能表。该系列电能表体积小巧，外形美观，结构模数化，可安装于35mm标准导轨上。图1为ADL系列仪表外形及安装方式。　　ADL系列导轨式安装电能表支持一次接入和二次接入两种接线方式，不仅可用于低压配电柜，还可以用在终端配电箱，电流表最大规格为20(80)A。　　ADL系列导轨式安装电能表不仅在外形和接线上具有灵活方便的特点，而且在功能和性能上也具有下述优点：　　a. 计量正反向有功电量，功率潮流方向自动识别并指示，具有4费率及总电能计量功能。　　b. 分时复费率功能，日时段可设4费率、8时段，时段内的最小时间单位为1min。　　c. 按月冻结转存功能，可统计上上月、上月及本月的总用电量和分时电量，用于月用电费的结算及监测用电情况。　　d. 实时监测功能，测量显示电压、电流、频率、功率、功率因数。　　e. 输出接口。带光电隔离的电量脉冲数据输出接口，可用于校表和实现DCS（集散控制系统）远传，RS485通讯接口可以实现远程抄表和负荷监测。4　 系统构成　　该电能管理改造系统采用分层分布式计算机网络结构，即间隔层、通讯层和站控层，如图2所示。　　仪表之间采用屏蔽双绞线进行总线型连接，通过通讯扩展卡进入监控主机。图3所示为ADL仪表通讯电缆接线示意图。通过对配电系统的二次设备进行组网，经由通讯网络到达监控主机，将分散的配电所的现场设备连接为一个整体。　　监控中心配置监控计算机、打印机、UPS电源及必要的辅助设备，Acrel - 3000电能管理软件完成对各台电能表的远程采集和数据的集中处理。5　 软件实现及系统功能5. 1 软件实现　　上位机软件采用Acrel - 3000组态软件，通过软件进行设备配置、数据库变量配置、界面设计等，完成了在上位机软件监控及电能管理的功能。5. 2 系统功能　　整个系统实现了对一期配电房和二期配电房所有回路电能的采集和统计，远程自动抄表、电能统计等功能，包括：　　a. 远程电量参数测量，包括实时电能、分摊电能、总电能以及按各监控设备统计电能。　　b. 运行状态监测，通讯异常报警提示。　　c. 用户管理，不同用户权限具备不同操作功能，各级权限具有口令修改操作功能和权限防误功能。　　d. 电能报表，实现了所有电能报表的按时间查询，分为分钟、小时、班组、日、月五种类型，包括总、尖、峰、平、谷复费率电能及用电量。　　e. 电能柱形图，任意回路电能实时电能柱形图显示，包括总、尖、峰、平、谷电能。　　f. 汇总表，所有监控设备电能汇总，按时间段查询，自动计算任意时段用电量。　　g. 单位能耗，自动计算单位产量能耗，并可打印及导出。单位产量能耗计算界面如图4所示。　　h. 打印及导出，所有报表及界面均可打印，或以EXCEL、WORD格式导出。 6　 结束语　　该系统已调试完毕并验收，目前已成功投入运行，系统软件画面刷新时间小于1s，遥信处理准确率大于99.9％，整个系统运行安全、稳定，极大地方便了用户的使用。　　ADL导轨式电能表的应用对于准确计量电能、节省安装空间、节约工程成本，均具有现实意义，对比传统的壁挂式电度表，其体积小巧、外形简洁、接线方式灵活、安装方便，为电能管理系统的改造简单化、集中化提供了方便。　　该系统完全按照客户要求对各个监控设备进行分别计算，计算共同设备的电能分摊数及单位产量能耗数，并做了分钟、小时、日、月4种类型报表。方便的电能数据库报表极大地减少了用户进行电能抄表人力的投入，为管理者进行内部计量考核提供了直观的依据，为进一步的节能管理及节能措施的实施打下了基础。