陸曉君

安科瑞電氣股份有限公司  上海嘉定

摘要：隨著企業(yè)改革的不斷深入，對用電管理的現(xiàn)代化水平要求越來越高，能夠快速、準確地獲得各用電環(huán)節(jié)的電能數(shù)據(jù)，用電量分析、負荷管理、運行狀況監(jiān)測、電費自動結算，提高企業(yè)經濟效益的有力手段。為了使監(jiān)控系統(tǒng)斷得到完善，近年來技術人員對監(jiān)控系統(tǒng)的研究工作逐步增加，并且開始使用新的技術對現(xiàn)有的監(jiān)控系統(tǒng)進行改造，為當前各部門優(yōu)化監(jiān)控系統(tǒng)的構建提供了極大幫助。本文通過（昆山）珀爾曼機電有限公司項目中的變電所的應用介紹電能管理系統(tǒng)在企業(yè)用電管理中的應用。

關鍵字：電能管理系統(tǒng)；監(jiān)控系統(tǒng)；集中抄表系統(tǒng)；用電管理系統(tǒng)；

0、引言

  配電自動化，是一項集計算機技術、數(shù)據(jù)傳輸技術、控制技術、現(xiàn)代化設備及管理于一體的綜合信息管理系統(tǒng)。其目的是提高供電可靠性，改善電能質量，向用戶提供服務，降低運行費用，減輕運行人員的勞動強度。

  企業(yè)電能管理系統(tǒng)是響應國家節(jié)能降耗和精細化能源管理號召的產物，旨在提高終端用電效率和改變用電方式，在滿足同樣用電功能的同時，實現(xiàn)用電和設備危險預警、減少電量消耗和電力需求，達到安全用電、節(jié)約資源和保護環(huán)境、實現(xiàn)“安全用電、經濟用電、有序用電、智能用電”的用電目標。本文通過對（昆山）珀爾曼機電有限公司項目電能管理系統(tǒng)的建設，介紹電能管理系統(tǒng)在工業(yè)企業(yè)中的應用。

1.項目概述及建設目標

  信息時代的到來，要求不間斷供電的設備越來越多，給供電提出了更高的要求。停電或限電會導致減產，而忽然的停電則會危害工廠的重要設備。落后的人工配電方式，針對現(xiàn)代化的制造業(yè)是不適用的。只有實現(xiàn)配電自動化，才可能zui大限度地提高供電質量，滿足人們日常生活工作與生產的需要。實現(xiàn)配電站自動化可提高供電的可靠性。實現(xiàn)配電站自動化，可減少故障次數(shù)，縮小事故范圍，縮短事故時間，為恢復供電、快速分析、診斷、報告事故原因提供有效的依據(jù)。

  現(xiàn)（昆山）珀爾曼機電有限公司為響應國家節(jié)能減排政策故對低壓等級配電做升級改造。為保證該設施供配電可靠故配置電能管理系統(tǒng)，實時監(jiān)測并保存數(shù)據(jù)以便后期管理。

2、電能管理系統(tǒng)的設計

  在監(jiān)控系統(tǒng)的設計中，要充分考慮客戶的實際需求，以及電力系統(tǒng)的實際結構、電力系統(tǒng)的實際載荷能力等因素，進而合理的選擇監(jiān)控設備，這既有利于減少系統(tǒng)運作的成本，同時也有利于系統(tǒng)功能的實現(xiàn)。  

  本項目的電能管理系統(tǒng)，可以實現(xiàn)對變電站低壓配電回路的實時監(jiān)控，有利于電能管理。另一方面，電能管理系統(tǒng)不僅能夠準確的表示出回路的用電狀況，它還具備網(wǎng)絡通訊等功能，能夠與計算機、串口服務器等設備進行組合，及時的顯示站內各個配電回路的運作狀態(tài)，當站內電力系統(tǒng)的負載越標時，電力監(jiān)控系統(tǒng)能夠迅速報警，發(fā)出語音提示。另外，電能管理系統(tǒng)還能夠生成報表、曲線圖等統(tǒng)計信息，便于有關人員分析站內各部分的用電狀況，使站內的用電活動更加安全，從而保證站內人員的生命安全，提高車站工作人員的工作效率。

  2.1 系統(tǒng)結構 依據(jù)（昆山）珀爾曼機電有限公司的配電情況分布情況，在線監(jiān)測系統(tǒng)建設采用分層分布式結構，系統(tǒng)包括：站控管理層、網(wǎng)絡通訊層、現(xiàn)場設備層。系統(tǒng)網(wǎng)絡結構如圖所示：

  站控管理層管理人員與計算機進行人機交互的直接窗口，對采集的現(xiàn)場各類數(shù)據(jù)信息計算、分析與處理，并以圖形、數(shù)顯、聲音等方式反映現(xiàn)場的運行狀況，是系統(tǒng)的zui上層部分。主要由系統(tǒng)軟件和必要的硬件設備，如工業(yè)級計算機、打印機、UPS電源等組成。

  通訊層使用的設備為串口服務器。該層是數(shù)據(jù)信息交換的橋梁，負責對現(xiàn)場設備回送的數(shù)據(jù)信息進行采集、分類和傳送等工作的同時，轉達上位機對現(xiàn)場設備的各種控制命令。

  現(xiàn)場設備層主要是連接于網(wǎng)絡中用于電參量采集測量的各類型的安科瑞APMD730、ACR330ELH、PZ80L-E4/C及PZ72L-E4/C儀表，也是構建該配電系統(tǒng)必要的基本組成元素。現(xiàn)場配置居正的電能表，實現(xiàn)低壓回路三相電流、三相電壓、頻率、功率、四象限電能等電參量監(jiān)測；并對每個回路斷路器分合閘狀態(tài)進行監(jiān)測。

  2.2 網(wǎng)絡設計

  電能管理系統(tǒng)中的網(wǎng)絡系統(tǒng)能夠及時的對數(shù)據(jù)進行傳輸，并迅速傳遞操作指令，是實現(xiàn)電力監(jiān)控系統(tǒng)各項功能的基礎。把現(xiàn)場每個設備就地與總線連接，之后在把各條總線全部接入串口服務器，來實現(xiàn)與主機的傳遞。

  2.3監(jiān)控系統(tǒng)軟件功能設計

  系統(tǒng)依據(jù)客戶實際需求進行設計，并實現(xiàn)了一次主接線圖界面顯示及廠區(qū)電能占比餅圖；電參量遙測及電參量越限報警；事件記錄；系統(tǒng)運行異常監(jiān)測；故障報警及操作記錄；報表查詢與打印；系統(tǒng)負荷實時、歷史曲線，用戶權限管理等主要功能。

  2.3.1配電一次圖顯示

  電能管理系統(tǒng)具備友好的人機界面，能夠以配電一次干線圖的形式直觀顯示配電線路的分布情況且數(shù)據(jù)采集頻率為1S，同時將實時采集的各回路的電參量信息，以及配電回路開關的分合閘狀態(tài)，實時顯示在系統(tǒng)界面中。如下圖所示：

  2.3.2變壓器運行狀態(tài)監(jiān)測

  電能管理系統(tǒng)提供變壓器實時運行參量，如功率曲線、電流曲線、變壓器溫度曲線，且能根據(jù)客戶容量需求實時展示變壓器負荷率即提醒客戶變壓器是否正常運行，并實時顯示在系統(tǒng)界面中。如下圖所示：

  2.3.3電能質量分析

  電能管理系統(tǒng)可以對整個配電系統(tǒng)范圍內的電能質量和電能可靠性狀況進行持續(xù)性的監(jiān)測。配電系統(tǒng)維護人員可以通過諧波分析界面掌握配電系統(tǒng)的諧波含量，及時采取相應的措施提高配電系統(tǒng)的可靠性，減少因諧波造成的供電事故的發(fā)生。

  2.3.4區(qū)域分配用電分析

  電能管理系統(tǒng)可以根據(jù)用戶要求定制個性化的系統(tǒng)界面，系統(tǒng)以豐富的數(shù)據(jù)報表、區(qū)域用電餅圖等體現(xiàn)計量體系的完整性。客戶可直觀了解公司內部運行情況。具體如下圖：

  2.3.5電能報表分析

  電能管理系統(tǒng)以豐富的數(shù)據(jù)報表體現(xiàn)計量體系的完整性。系統(tǒng)具備各回路定時抄表匯總統(tǒng)計功能，用戶可以自由查詢自系統(tǒng)正常運行以來任意時間段內各配電節(jié)點的用電情況（本項目電能報表為客戶定制），即該節(jié)點進線用電量與各分支回路消耗電量的統(tǒng)計分析報表。該功能使得用電可視透明，并在用電誤差偏大時可追溯，維護計量體系的正確性。具體如下圖：

  2.3.6報警信息設置及查詢

  電能管理系統(tǒng)的數(shù)據(jù)記錄功能它要求系統(tǒng)中必須有足夠的內存空間，進而長時間的、大量的對數(shù)據(jù)信息進行記錄和存儲。其次，電能管理系統(tǒng)的數(shù)據(jù)記錄功能也包括對故障信息的記錄，即對故障發(fā)生時的實時電流、實時電壓等數(shù)據(jù)進行記錄存儲。電能管理系統(tǒng)能通過管理人員對電壓、電流及功率的設置，從而實時監(jiān)測配電情況，是否出現(xiàn)短路或者超負荷等情況，便于工作人員解決。

  2.3.7用戶權限管理

  電能管理系統(tǒng)為了本項目系統(tǒng)安全穩(wěn)定運行，用戶權限管理能夠防止未經授權的操作（如配電回路名稱修改）。可以定義不同級別用戶的登錄名、密碼及操作權限，為系統(tǒng)運行維護管理通過可靠的安全保障。

3、供配電設計中應用電力監(jiān)控系統(tǒng)的意義

  綜上所述，針對以上問題，并根據(jù)客戶要求，對原有配電系統(tǒng)進行改造，改造后的電能管理系統(tǒng)不僅能實現(xiàn)對各個配電回路的遠程監(jiān)測和集中管理，而且還實現(xiàn)了根據(jù)各監(jiān)測設備進行分類電能統(tǒng)計。通過對電能管理系統(tǒng)設置，工作人員可以在短時間內做出正確的判斷并進項操作。在全面了解電網(wǎng)狀態(tài)的情況下，工作人員能及時、準確的處理故障。除此之外，他更有重要的社會效益。減少人類在強電場中的工作時間，對從業(yè)人員的身體健康更有著重要的意義，可以避免很多職業(yè)病、人為觸電事故的發(fā)生。

參考文獻

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

  [2]《電力監(jiān)控系統(tǒng)在供配電設計中的應用》，高士宏，科技風