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王海芹

安科瑞電氣股份有限公司 上海嘉定

摘  要：隨著電力工業(yè)的快速發(fā)展和對工業(yè)企業(yè)節(jié)能減排的力度加大，企業(yè)用電成本已成為衡量現(xiàn)代化率工廠的重要指標(biāo)。電能管理軟件的應(yīng)用大大提高了企業(yè)電能量的利用效率和管理水平，本文介紹基于網(wǎng)絡(luò)電力儀表的Acrel-2000電力監(jiān)控系統(tǒng)在蕪湖康衛(wèi)生物制藥有限公司電能管理中的應(yīng)用，系統(tǒng)實現(xiàn)了分散式采集和集中控制管理的智能化、數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化電能管理。

關(guān)鍵詞：企業(yè)電能管理；電力監(jiān)控系統(tǒng)；生物；制藥；

1 項目概況

    蕪湖康衛(wèi)生物科技有限公司始建于2000年12月，原名重慶康衛(wèi)生物科技有限公司。歷經(jīng)十多年的發(fā)展，目前已成為一家由河北華安生物藥業(yè)有限公司、岳陽興長石化股份有限公司、人民解放軍三軍醫(yī)大學(xué)等股東共同投資的高新科技生物制藥企業(yè)，公司現(xiàn)座落于風(fēng)景美的鏡湖河畔，辦公面積達(dá)千余平米，辦公設(shè)施齊全。

    蕪湖康衛(wèi)生物科技有限公司供電系統(tǒng)，設(shè)計二臺干式變壓器供電，采用高供高計。在電房內(nèi)設(shè)一組高壓開關(guān)柜，共 10臺，采用直流微機(jī)保護(hù)，共8臺，直流屏為落地式；變壓器采用干式變壓器，低壓開關(guān)柜選用 GCS型，共 43臺，269個低壓配電回路。

    （1）整個企業(yè)的供電系統(tǒng)包括10kV以及0.4kV，不同的配電回路給不同的生產(chǎn)設(shè)備和供電設(shè)施供電。變電所內(nèi)部各進(jìn)出線回路眾多，且電力運行數(shù)據(jù)瞬息萬變，運行人員的巡檢和監(jiān)控非常不便，無法做到準(zhǔn)確、及時、，因此通過現(xiàn)代化計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，將變電所內(nèi)所有用電回路進(jìn)行集中監(jiān)控，實現(xiàn)有序合理的管理就顯得尤為重要。

    （2）在配電系統(tǒng)中，涉及到了多家品的多種電器產(chǎn)品，比如微機(jī)保護(hù)、直流屏、變壓器溫控、馬達(dá)保護(hù)、多功能電表等，各種電器產(chǎn)品都有自己的通訊規(guī)約和后臺監(jiān)控系統(tǒng)，這就帶來一系列的問題：各自獨立的系統(tǒng)使得各子站成為自動化孤島，某種程度上阻礙了全廠電力監(jiān)控進(jìn)一步自動化。

2 解決方案

    針對本項目的實際特點，建立全廠統(tǒng)一電力監(jiān)控系統(tǒng)是非常有必要的一件事，建立全廠統(tǒng)一電力監(jiān)控系統(tǒng)必須要解決一下幾點問題：

（1）選用合理的通訊規(guī)約或者對不同的通訊規(guī)約進(jìn)行合理的轉(zhuǎn)換；

（2）選擇合理的通訊網(wǎng)絡(luò)，構(gòu)造一個穩(wěn)定可靠能夠覆蓋全部監(jiān)控點的通訊網(wǎng)絡(luò)；

（3）簡單易操作、符合相關(guān)規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)以及用戶需求的自動化電力監(jiān)控軟件。

2.1通訊規(guī)約的統(tǒng)一

    為了統(tǒng)一各電器設(shè)備的通訊規(guī)約，本項目在設(shè)計之初盡量選擇同一廠家同一品的設(shè)備，比如微機(jī)保護(hù)、多功能電表、馬達(dá)保護(hù)等。對于不能統(tǒng)一的設(shè)備，比如變壓器溫控器、直流屏等設(shè)備盡量選擇具備標(biāo)準(zhǔn)通訊規(guī)約的產(chǎn)品，同時配置智能通訊管理機(jī)對通訊規(guī)約進(jìn)行有效轉(zhuǎn)換，統(tǒng)一規(guī)約。

2.2通訊網(wǎng)絡(luò)

    整個系統(tǒng)設(shè)計了一套Acrel-2000電力監(jiān)控系統(tǒng)，采用分層分布式結(jié)構(gòu)，即現(xiàn)場設(shè)備層、網(wǎng)絡(luò)管理層、監(jiān)控管理層。如下圖所示：

    整套電力監(jiān)控系統(tǒng)監(jiān)控管理層包括電能管理主機(jī)、打印機(jī)、UPS電源等，整個系統(tǒng)的核心Acrel-2000電力監(jiān)控軟件安裝于電力監(jiān)控主機(jī)，UPS電源作為不間斷電源，當(dāng)設(shè)備供電出現(xiàn)故障時，可以保證電力監(jiān)控主機(jī)正常運行，數(shù)據(jù)不丟失。

    監(jiān)控中心設(shè)置在二樓監(jiān)控中心值班室，配電室內(nèi)儀表、微機(jī)保護(hù)、直流屏等設(shè)備通過485總線連接至通訊管理機(jī)Nport5610-16。NPort 5610-16提供簡單方便的聯(lián)網(wǎng)方式，不但可以保證現(xiàn)有的硬件資源，更確保未來網(wǎng)絡(luò)的擴(kuò)充可能性。通過簡單的設(shè)置，就可以將現(xiàn)有的串口設(shè)備立即聯(lián)網(wǎng)。再者 NPort 5610-16可以在串口和以太網(wǎng)絡(luò)界面之間輕易的執(zhí)行雙向數(shù)據(jù)傳輸。NPort 5610-16通訊管理機(jī)通過以太網(wǎng)將信號進(jìn)一步上傳至電力監(jiān)控主機(jī)。

    各用電回路電能數(shù)據(jù)的采集主要通過P系列網(wǎng)絡(luò)多功能儀表以及馬達(dá)保護(hù)裝置進(jìn)行用電信息的基礎(chǔ)采集以及電動機(jī)回路的過載、斷相、不平衡、欠載、接地/漏電、阻塞、外部故障等多種保護(hù)，這些采集設(shè)備可獨立完成數(shù)據(jù)采集、計算、保護(hù)、通訊等功能，一個設(shè)備出現(xiàn)問題時，不會影響其他設(shè)備正常運行。所有這些設(shè)備均有485通訊接口，可以通過RS485總線連接到網(wǎng)絡(luò)層。

    整個配電系統(tǒng)以計算機(jī)站控管理系統(tǒng)為核心，采用現(xiàn)代通訊技術(shù)，對整個配電系統(tǒng)的用電狀況進(jìn)行統(tǒng)一管理，實時監(jiān)測每個環(huán)節(jié)、每種設(shè)備的用電量；實時監(jiān)測、監(jiān)督電能質(zhì)量，及時發(fā)現(xiàn)用電故障，避免用電的浪費。

3 軟件設(shè)計及系統(tǒng)功能

    企業(yè)電電力監(jiān)控系統(tǒng)核心是一套強(qiáng)大的用電分析管理系統(tǒng)，通過在線的用電數(shù)據(jù)信息采集、處理、分析和統(tǒng)計，幫助企業(yè)的了解真實用電情況、用電環(huán)境及生產(chǎn)效率水平。

數(shù)據(jù)采集與管理

    數(shù)據(jù)采集與處理是電力監(jiān)控系統(tǒng)實現(xiàn)的基礎(chǔ)，系統(tǒng)能實時和定時采集電氣設(shè)備的模擬量（電流、電壓、功率、電度、頻率等）、開關(guān)量、保護(hù)信息等。系統(tǒng)管理軟件可以通過網(wǎng)絡(luò)直接讀取各電器設(shè)備采集的數(shù)據(jù)，并可以對采集的所有數(shù)據(jù)進(jìn)行顯示、統(tǒng)計、分析、計算和存儲。

    實時計算各線路的功率因數(shù)；

    實時計算各線路的有功、無功功率值；

    實時計算每日、每月各條線路的有功，無功大、小及平均值；

    實時顯示、統(tǒng)計各回路各時段的電度值,對電能數(shù)據(jù)進(jìn)行分時計費統(tǒng)計,根據(jù)用戶要求具有多種分時計費(尖、峰、谷、平值等)方案和費率的種類；

    實時顯示、統(tǒng)計各回路每日、每月、每年的有功電度總值和無功電度總值 ；

    實時顯示電容的投切狀態(tài)以及手動/自動狀態(tài)；

    實時顯示10kV回路以及電動機(jī)回路保護(hù)信息；

    實時顯示變壓器工作狀態(tài)；

    實時顯示直流屏工作狀態(tài)

信息處理

    對實時數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計、分析、計算，產(chǎn)生生產(chǎn)用戶所必需的電壓合格率、有功、無功、電流、總負(fù)荷、功率因數(shù)、電量日/月/年大值、小值及時間、日期、負(fù)荷率、數(shù)字輸入狀態(tài)量邏輯運算值等，設(shè)備正常/異常變位次數(shù)并加以區(qū)分等。

    除對上述內(nèi)容分析外，還能以在線方式按照數(shù)值變換和規(guī)定時間間隔不斷處理和計算下述各項內(nèi)容：

（1）有功、無功功率，功率因數(shù)計算

（2）開關(guān)投/退及保護(hù)動作次數(shù)的統(tǒng)計

（3）監(jiān)控設(shè)備、無功裝置投退率計算

（4）變壓器負(fù)荷率計算

數(shù)據(jù)記錄

    具有對各種歷史數(shù)據(jù)的記憶功能，以供隨時查詢、回顧、打印。主要包括：

    狀態(tài)變化記錄，狀態(tài)變化記錄包括事故狀態(tài)變化記錄，預(yù)告狀態(tài)變化記錄和計算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)異常狀態(tài)記錄、測越限記錄、自檢、操作記錄、事件順序記錄

報表管理

    系統(tǒng)運行的實時信息可以按運行需要的時間間隔記錄并按報表格式顯示和打印，不同時段和全天的實時數(shù)據(jù)及其統(tǒng)計值，并能查詢系統(tǒng)一年內(nèi)的任意的日報表，按戶要求的月報表格式制作報表，表在月末生成，具體時間可修改設(shè)定，并能查詢到一年內(nèi)的月報表。 

    實時值表數(shù)據(jù)查詢報表。

用電趨勢

    對任何測量參數(shù)繪制趨勢圖：如電流、電壓、功率等。通過用電曲線圖可以顯示需量的峰值情況，發(fā)現(xiàn)危險地負(fù)荷趨勢或系統(tǒng)的剩余容量?？梢詫⒉煌瑫r間段的負(fù)荷曲線進(jìn)行匯總或比較，追蹤每個用電單位每個回路所需消耗的電力成本。用電趨勢如下圖所示：

告警與控制

    當(dāng)出現(xiàn)通訊故障、遙測越限或其他報警信號時，系統(tǒng)發(fā)出音響提示，并自動彈出報警畫面，報警需操作員確認(rèn)后方可復(fù)位，報警系統(tǒng)記錄入監(jiān)控數(shù)據(jù)庫。 當(dāng)發(fā)生開關(guān)變位時，自動推出時間報警窗和故障相關(guān)畫面，畫面中變位開關(guān)閃爍，變色提示并在報警框內(nèi)有漢字提示的報警語句及當(dāng)前的變位狀態(tài)，并指明變位開關(guān)名稱，運行編號和性質(zhì)（正常操作或事故跳閘）。 當(dāng)發(fā)生電流/電壓越*，畫面閃爍提示，并在報警提示框里顯示當(dāng)前越限值。 監(jiān)控系統(tǒng)自動存儲歷史數(shù)據(jù)和歷史事件，用戶可以按照設(shè)備，數(shù)據(jù)類型，時間段等等項目自定義查詢。 除計算機(jī)報警外，系統(tǒng)還設(shè)有專門的聲光報警器，以提醒值班人員。

4 結(jié)束語

    該項目所采用的Acrel-2000電力監(jiān)控系統(tǒng)已經(jīng)于2014年末正式投入運行，整個系統(tǒng)運行穩(wěn)定、安全。系統(tǒng)為各用電回路安裝多功能電表，建立全廠電力監(jiān)控體制，制定用能績效考核方案，通過計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)和信息化技術(shù)，對用電回路進(jìn)行用電量計量，提供了大量實時、準(zhǔn)確的電力數(shù)據(jù)，摸清能源流向、了解能源組成，同時通過電力監(jiān)控軟件提供的各類圖表、報表，為管理者進(jìn)行內(nèi)部計量考核、安全用電做出了數(shù)據(jù)依據(jù)用，方便用戶的找到用能不合理之處，指導(dǎo)用戶進(jìn)行有針對性的管理措施和節(jié)能改造措施。