摘要：本文介紹了一種電能管理系統的設計、系統構成以及系統的功能，Acrel-3000組態軟件可以實現對現場設備的系統集成，數據的采集、傳輸以及存儲，從而實現對工廠用電數據統計及分析。系統實現遠程精細化和實時性數據采集，避免人工采集數據的偏差，提高了供電質量和管理水平，具有簡明實用、投資少等優點。
0 引言
隨著工業現代化程度的不斷提供，對工廠供配電系統的可靠性、安全性和連續性的要求越來越高，以PC硬件和組態軟件為代表的計算機技術已在我國各個行業得到廣泛應用。目前工廠供電系統計算機應用主要體現在對工廠內部用電進行分析對比，方便管理層根據數據決策。
針對以上問題和現狀，本課題提出了利用安科瑞公司網絡電能管理儀表和Acrel-3000組態軟件研制了一套適用于工廠的高、低壓配電的集中監控系統。該課題的研究和實施，可實現工廠高壓變電所的用電數據集中管理。對于提高供電系統的可靠性和經濟運行指標，促進供電系統管理的科學化、現代化，有著非常重要的現實意義。
1 項目概況
上海東冠紙業有限公司電能管理系統是主要針對改廠區配電系統進行改造，改造的范圍包括高壓配電間部分回路及1-4號車間的配電回路，對回路電參量進行監測，強調對電度的計量及分析，為廠區內部考核提供依據。
2 用戶需求
根據現場實際情況，上海東冠紙業配電管理部，提出以下系統需求：
1、現場儀表必須實現實時顯示功能：電壓、電流、功率、功率因數、頻率及電度等監測信息實時刷新，并以一次圖形式直觀動態顯示。
2、現場數據報表需滿足自動生成日、周、月報表，并具有導出打印功能。
3、對各配電回路的電流具有趨勢曲線功能。
4、可以對各監測點的通訊狀態或異常用電進行報警，便于管理人員實時掌握并分析配電運行情況。
3 設計方案
根據現場要求，安科瑞電氣股份有限公司為上海東冠紙業有限公司設計了Acrel-3000電能管理軟件，下面針對Acrel-3000電能管理軟件參數做具體說明。
3.1 Acrel-3000設計參照標準
上海東冠紙業有限公司電能管理系統以現行國家及電力行業的有效標準為依據，其中國標未列入部分應參考IEC最新標準和規范。如標準間有矛盾時，應以較高標準為準。
系統的設計滿足以下所列制造和試驗標準：
ISO/IEC11801 《國際綜合布線標準》
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》
GA/T70-94 《中華人民共和國公共安全行業標準》
GB/T13730 《地區電網數據采集與監控系統通用技術條件》
GBJ63-93 《電力裝置電測量儀表裝置設計規程》
GB2887 《計算站場地技術要求》
GB/50198-94 《監控系統工程技術規范》
3.2 網絡結構拓撲圖
1．高壓配電間內我司智能儀表ACR220EL共28臺，采用1根屏蔽雙絞線連接至通訊管理機，進行數據的集中采集；2車間及3車間內我司智能儀表ACR220EL共11臺，采用1根屏蔽雙絞線連接至通訊管理機；1車間內我司智能儀表ACR220EL共5臺，采用1根屏蔽雙絞線連接至通訊管理機，進行數據的集中采集；4車間內我司智能儀表ACR220EL共3臺，采用1根屏蔽雙絞線連接至通訊管理機，進行數據的集中采集；通訊線纜均采取屏蔽線接地，防止強電信號干擾，末端加裝120歐電阻，增強線路信號，保障了數據傳輸的實時性。
2． 以上我司智能儀表ACR220EL均采用MODBUS-RTU通訊協議進行數據上傳，其中數據傳輸波特率為9600 bit/s上位機采用TCP/IP通訊協議進行數據采集。
4 系統變更
在系統調試階段，業主要求，為了更好的方便管理車間內的能耗數據，希望我司將采集到得數據上傳至車間內原有的ERP系統內。
我司根據客戶的實際要求，對原有軟件方案進行變更，將我司數據庫的數據上傳至SQL數據庫中，定時(默認15分鐘1次)上傳至ERP系統，可把能耗量和產值進行對比，方便了工廠內部考核指標的定制。具體數據轉儲對應表格如下圖所示：
|
數據轉儲對應表格 |
數據轉儲對應表格 |
|
序號 |
回路名稱 |
安裝位置 |
N |
所屬部門 |
序號 |
回路名稱 |
安裝位置 |
N |
所屬部門 |
|
OCP1#機 |
OCP4#機 |
|
1 |
高濃碎漿機310KW |
1AA21-A |
a5 |
1#車間 |
1 |
二車間空壓機3# |
MCC柜 |
C7 |
2#車間北 |
|
2 |
1-11漿池A |
1AA22-A |
b17 |
1#車間 |
2 |
二車間空壓機4# |
MCC柜 |
C8 |
2#車間北 |
|
3 |
1-11漿池B |
1AA22-B |
b18 |
1#車間 |
3 |
OCP4#碎漿機 |
1AA15-B |
B7 |
2#車間北 |
|
4 |
疏解機及其他 |
1AA25-D |
b22 |
1#車間 |
4 |
4MCC 1L1 |
4MCC 1L1 |
C6 |
2#車間北 |
|
5 |
疏解機及壓力篩 |
1AA25-E |
b23 |
1#車間 |
5 |
4MCC 1L5 |
4MCC 1L5 |
C9 |
2#車間北 |
|
6 |
低濃水力碎漿機 |
1AA26-D |
b26 |
1#車間 |
|
|
7 |
紙機傳動 |
1AA13-A |
b1 |
1#車間 |
OCP5#機 |
|
8 |
熱風氣罩 |
1AA13-B |
b2 |
1#車間 |
1 |
三車間5#空壓機 |
MCC柜 |
C3 |
3#車間南 |
|
9 |
流送系統1 |
1AA14-C |
b5 |
1#車間 |
2 |
5MCC 1L1 |
5MCC 1L1 |
C4 |
3#車間南 |
|
10 |
真空泵1# |
1AA14-A |
b3 |
1#車間 |
3 |
5MCC 1L5 |
5MCC 1L5 |
C5 |
3#車間南 |
|
11 |
真空泵2# |
1AA15-D |
b8 |
1#車間 |
|
|
12 |
流送系統2 |
1AA15-E |
b9 |
1#車間 |
OCP6#機 |
|
13 |
雙盤磨1# |
1AA16-C |
b12 |
1#車間 |
1 |
6MCC 1L5 |
6MCC 1L5 |
C1 |
3#車間北 |
|
14 |
雙盤磨2# |
1AA16-D |
b13 |
1#車間 |
2 |
6MCC 1L1 |
6MCC 1L1 |
C2 |
|
|
15 |
流送系統3 |
1AA16-E |
b14 |
1#車間 |
|
|
|
公用部分 |
|
OCP2#機 |
1 |
上水處理 |
1AA26-A |
B24 |
水處理 |
|
1 |
制漿機1P1 |
MCC柜 |
A7 |
1#車間南 |
2 |
污水處理 |
1AA25-B |
B20 |
水處理 |
|
2 |
打漿機3P1 |
MCC柜 |
A6 |
1#車間南 |
3 |
污水處理 |
1AA22-C |
B19 |
水處理 |
|
3 |
制漿機2P1 |
MCC柜 |
A8 |
1#車間南 |
4 |
鍋爐房 |
1AA21-B |
B16 |
鍋爐房 |
|
4 |
OCP2#國產磨盤 |
1AA21-A |
B15 |
1#車間南 |
5 |
站用電 |
1AA36-A |
B27 |
站用電 |
|
5 |
OCP2#稀釋水泵 |
5#變壓器 |
B28 |
1#車間南 |
6 |
綜合樓 |
1AA26-B |
B25 |
|
|
|
7 |
倉庫照明 |
1AA15-A |
B6 |
|
|
OCP3#機 |
8 |
成品倉庫 |
1AA25-C |
B21 |
|
|
1 |
OCP3#碎漿機 |
1AA16-B |
B11 |
2#車間南 |
|
|
2 |
二車間動力箱 |
1AA16-A |
B10 |
2#車間南 |
OCP7#機 |
|
3 |
3MCC 2L1 |
3MCC 2L1 |
C10 |
2#車間南 |
1 |
1P1 電源進線 |
1P1 |
A1 |
|
|
4 |
3MCC 2L5 |
3MCC 2L5 |
C11 |
2#車間南 |
2 |
2P1 電源進線 |
2P1 |
A2 |
|
|
|
3 |
3P1 電源進線 |
3P1 |
A3 |
|
5 系統功能
根據現場對系統需求，安科瑞電氣股份有限公司針對性的對該項目系統界面及功能進行了設計，具體顯示界面如下：
5.1 系統主界面
配電示意界面：以一次圖形式直觀動態顯示電壓、電流、功率、功率因數及頻率等監測信息，滿足了現場需求。
5.2 報表統計
系統采集的有功電度數據，按照回路名稱的不同自動生成報表并有報表打印功能，可對某一回路某一時間段內的用電量進行查詢與打印，同時這些報表也能以Excel的格式導出。
實時報表
歷史報表
5.3 趨勢曲線
曲線趨勢：實現了用戶所要求的通過對各配電回路的電流繪制趨勢曲線，分析該回路配電運行狀況。曲線中可對測量數據量程進行設置，方便查看，曲線還可設置開始時間和時間間隔，方便用戶進行任意時間的曲線查看。
5.4 事件報警
事件報警：越限報警內容，報警數值，值班人員以及動作類型和時間，同時對各監測點的通訊狀態或異常用電進行報警，便于管理人員實時掌握并分析配電運行情況。如下圖所示，可以自動記錄事件發生的時間和回路名稱，以便用戶查詢，追憶故障原因。
5.5 通訊狀態
系統監控現場所有點的通訊狀態，紅色綠色分別代表儀表通訊正常和異常，便于用戶查看各監測點通訊狀態。
6 運行效果
1、實時性：項目實施前現場數據主要靠人工抄錄，1天2次，各回路時間不統一，可對性差；項目實施后后臺實時采集，50ms一次，可比性強。
2、存儲管理：項目實施前紙質記錄，查詢時翻箱倒柜，年久易失，數據日期管理復雜；項目實施后計算機存儲，數據可存儲10年以上，查詢速度快，只需鼠標一點，迅速準確。
3、整體分析：項目實施前各個時段用電量以及各個回路用電橫向和豎向無法對比；項目實施后通過曲線分析，三相用電的調配相對均衡。
4、數據安全：項目實施前分散管理，手工定時備份，對連續數據備份不準確；項目實施后同步集中管理，系統自動即時備份。
5、負荷調整：項目實施前調整三相回路負荷平衡比較困難；項目實施后實時管理分配各個回路電流任務，使三相電流平衡，日志記錄。
7 結束語
在電能管理系統中配置網絡電力儀表，具有實施簡明，投資少等顯著優點，可以方便和實時地監控配電系統的運行狀態，對現場的用電設備進行統一管理，免去工作人員到現場記錄的繁瑣工作，系統對各種用電設備的歷史運行數據和狀態進行管理分析，便于維護人員明確設備狀況，制定詳細的設備維護計劃，減少工作人員，提高效率。同時，根據建立的電能計量體系，可以了解、分析車間能耗，提出降耗計劃，采取節能降耗措施，逐步提高用電效率。
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