徐霜

安科瑞電氣股份有限公司，上海 嘉定

    摘要：隨著中國經濟的高速發展、城鎮化率的不斷提高，中國城鎮建筑面積逐年增加，同時建筑的高能耗問題也變得日益凸顯。數據顯示：截止至2013年底，中國（城鎮和鄉村）既有建筑面積已達500億平方米以上。另據住房和城鄉建設部數據顯示，中國建筑運行能耗約占全社會總能耗的27.5%，其中大型公共建筑總面積不足城鎮建筑總面積的4%，但總能耗卻占全國城鎮總耗電量的22%，大型公共建筑單位面積年耗電量達到70～300KWh，為普通居民住宅的10～20倍。本文就中航民用能耗管理系統做一簡單介紹，本系統采用智能電力儀表采集配電現場的各種電參量和開關信號。系統采用現場就地組網的方式，組網后通過現場總線通訊并遠傳至后臺，通過Acrel-5000型建筑能耗監測系統實現變電所配電回路用電的實時監控。

    0引言

    智能電網是當前國際國內新技術和新產業發展的熱點。根據智能電網研究框架體系，智能電網建設主要抓住發電、輸電、變電、配電、用電和調度六個環節。“配用電”環節即為電網用戶端。用戶端消耗著整個電網80%的電能，用戶端智能化用電管理對用戶可靠、安全、節約用電有十分重要的意義。構建智能用電服務體系，全面使用智能儀表以及智能用電管理終端設備，實現電網與用戶的雙向良性互動。

    Acrel-5000能耗管理系統正是針對以上趨勢而研發的用戶端能耗管理系統。本系統通過對中航民用變電所內的部分重要回路進行計量，通過對監測回路用電量的實時計量、存儲、分析，以表格或圖形的形式來顯示整個計量體系用電狀況，找出高能耗點或不合理用能習慣，為有效節約能源，用戶進一步節能改造或設備升級提供準確的數據支撐。

    本文以中航民用為例，簡單介紹Acrel-5000能耗管理系統在中航民用配電系統中的應用。

    1、項目介紹

    中航民用航電產業園位于上海紫竹園區，總投資規模約10.8億元，占地186畝，計劃分兩期開發。按照一次規劃分步實施細則，中航民用航電產業園分期開展航空電子系統研究開發平臺、航空電子產業平臺、航空微電子研發平臺、民用電子產業創新平臺、產業園配套服務平臺的建設。中航民用航電產業園以“集聚智力和資本優勢的生態產業園”為建設目標，規劃設計以“綠色”和“生態”為主題，充分體現低層、低密度、低容積率、高綠化率的優勢，營造出自然、簡約、高效的國際化科研辦公環境。

    中航民用能耗管理項目主要是針對其一期工程開關柜內安裝的145只ACR220ELH安科瑞網絡電力儀表和12只ACR30ELH安科瑞網絡電力儀表實現實時監控和相關電參量的采集、存儲、處理以及顯示。

    本項目中甲方負責項目中的線纜購買、鋪設、儀表連接。我方負責儀表的通訊調試和系統綜合調試，且在項目進行過程中提供相應的施工布線指導和圖紙深化技術支持。

    2、用戶需求

    ①　標準的變配電系統具有CAD一次單線圖顯示中、低壓配電網絡的接線情況：龐大的系統具有多畫面切換及畫面導航的功能；分散的配電系統具有空間地理平面的系統主畫面。主畫面可以顯示各個回路的運行狀態，并具有回路帶電、非帶電機故障著色的功能。主要電參量直接顯示于人機交互界面并實時刷新。

    ②　軟件可對不同級別的用戶賦予不同權限，從而保證系統在運行過程中的安全性和可靠性。

    ③　電壓、電流、功率、功率因數及頻率等監測信息實時刷新，并以一次圖形式直觀動態顯示。各回路子畫面上顯示該回路各電參量、回路名稱、CT變比、電流越限值及開關狀態等信息，且可實現數據的轉發上傳。

    ④　對其負載繪制電流趨勢曲線，便于分析該回路配電運行工況

    ⑤　越限報警，針對客戶的特定回路來設置越限報警

    ⑥　對各回路的電能集抄功能，并自動生成符合客戶管理需求的用電報表

    ⑦　報警事件記錄，便于維護人員來根據事件發生的時間性質對電路進行維護。

    ⑧　系統以Web發布后可進行遠程網絡訪問，且可通過Internet訪問。

    3、設計方案

    3.1參考標準

    系統的設計滿足以下所列制造和試驗標準：

    JGJ/T 16-92 《民用建筑電氣設計規范》

    GB/J63-90 《電力裝置的電測量儀表裝置設計規范》

    GB/T13730 《地區電網數據采集與監控系統通用技術條件》

    GB2887 《計算站場地技術要求》

    GB/50198-94 《監控系統工程技術規范》

    DL/T 698.31-2010 《第3.1部分：電能信息采集終端技術規范-通用要求》

    DL/T 698.35-2010 《第3-5部分：電能信息采集終端技術規范-低壓集中抄表終端特殊要求》

    DL/T 698.41-2010 《第4-1部分：通信協議-主站與電能信息采集終端通信》

    DL/T 698.42-2010 《第4-2部分：通訊協議-集中器下行通信協議》

    DL/T/814-2002 《配電自動化系統功能規范》

    3.2 系統架構設計

    鑒于中航民用的建筑規模、性質，以及后續項目的可連帶發展的性質，安科瑞電氣股份有限公司系統部根據用戶的幾點需求以及在相同性質工程中的經驗，對該建筑的智能配電系統的搭建做以下設計：中航民用所有監控點位現已安裝智能電力儀表，且均采用標準的Modbus-RTU協議。將現場安裝的智能儀表通過屏蔽雙絞線以手拉手式相連，數據總線直接鋪設至主機所在的值班室。數據總線通過數據采集器將數據傳輸至系統主機。系統示意圖1所示。

圖1

    4、系統功能

    上位機軟件采用Acrel-5000能耗管理系統，通過軟件進行設備配置、數據庫變量配置、界面設計等，完成了在上位機軟件監控及電力監控的功能。

    4.1 功能特點

    Acrel-5000能耗管理系統采用全中文界面，操作簡單方便；運行穩定可靠的特點。點擊相應快捷按鈕即可進入相應的系統功能模塊；系統具有一次系統圖顯示，模擬圖顯示和網絡結構圖顯示；系統具有人機界面友好，顯示數據直觀，方便用戶查閱。

    4.2使用說明：

    4.2.1登陸界面

    軟件的界面可以根據項目的特點和客戶的要求來設計。初始界面為“登錄界面”，選擇用戶名，輸入相應密碼，則進入查看數據，否則無法查看數據。界面如圖2所示。

圖2登陸界面

    4.2.2通訊示意圖

    通訊示意圖為拓撲圖，顯示系統與儀表的通訊是否正常。其中紅色表示正常通訊，綠色表示通訊中斷。界面如圖3所示。

圖3 通訊示意

    4.2.3配電系統圖

    配電系統圖顯示整個配電系統的整體架構，便于管理人員快速了解配電系統的組織結構，參數界面實時顯示的電力參數數據可以反映配電系統的運行狀態。配電系統界面如圖4所示，詳細參數如圖5所示。

圖4

圖5

    由圖5、圖6就可以看出整個配電系統的分布、運行狀態以及以及主要的電參量。主要的電參量數據包括三項電流，三項電壓，進線回路的功勞、電能、功率因數、回路名稱以及出現回路的相應電參量。

    4.2.4 電參量報表

    電參量報表主要的數據包括：三相電壓，三相電流，電能，有功功率，無功功率，功率補償因數，頻率。

    該報表可以實現系統運行期間的任意時間抄表等功能，將每塊電表的顯示數據以報表形式呈現，選擇相應的柜體，再選擇要查詢的時間，即可顯示電壓，電流，有功功率，無功功率，功率補償因數，頻率。界面如圖6所示

圖6

    報表打印：打印當前報表的數據；

    數據保存：將當前報表以Excel表格形式導出到所選擇的位置。

    4.2.5 電能報表

    電能報表將配電回路用電量報表形式呈現，該報表可以實現系統運行期間的任意時間段內的月抄表，日抄表，小時抄表等功能，如下圖所示選擇回路，設定開始時間和結束時間，點擊“查詢”按鈕，即可顯示此時間段內的用電量，也可以Excel形式導出或打印。界面如圖7所示。

圖7

    4.2.6 電流曲線

    電流是配電系統的重要電力參數。本系統為重要回路設計了電流曲線，此曲線可以設置查詢時間，還可以任意放大、縮小某區間內的曲線，便于管理人員準確明了的掌握系統的運行狀態。界面如圖8所示。

圖8

    4.2.7實時報警和歷史報警

    本系統還針對主要電參量的遙測量（包括進線回路的電流、電壓、頻率、功率因素和出線回路的電流越線報警）。也能點擊打開歷史報警調出歷史報警界面。實時報警主要分為遙測和遙信實時報警，界面如圖9、圖10所示。歷史報警如圖11所示。

圖9

圖10

圖11

    報警功能能夠幫助管理人員在最短的時間內定位故障點位，提高了故障的排查效率，保障配電系統的長期穩定運行。

    5、結束語

    隨著用戶端配電系統智能化管理需求的提高。能耗管理系統已成為配電端用戶的必然選擇，本文介紹的Acrel-5000能耗管理系統在中航民用項目中的應用，可以實現對中航民用配電系統實時監控，不僅能實時顯示配電系統各個回路的運行狀態，系統的網絡通訊功能，還可以和上層數據平臺實現數據共享。系統對采集數據的進行分析、處理，實時顯示變電所內各配電回路的電能使用狀況、負載越限具有彈出報警對話框及報警聲音提示，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、研究制定相應的用能考核機制。該系統運行安全、可靠、穩定，為配電系統終端用戶解決各個配電回路的具體用電不明的問題，為后期電力系統的維護及制定節能措施提供了真實可靠的依據。

    參考文獻

    [1]《電力電測數字儀表原理與應用指南》， 任致程、周中，中國電力出版社

    [2]《智能樓宇控制系統的設計與實施技術》， 黎連業、朱衛東、李皓，清華大學出版社

    [3]《智能電網用戶端電力監控與能耗管理系統產品選型及解決方案》，周中， 北京. 機械工業出版社.

    作者簡介：徐霜，本科，任職單位：安科瑞電氣股份有限公司。<