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電能管理系統(tǒng)在鹽城中心的應(yīng)用

瀏覽次數(shù):2741更新日期:2013-07-09

 電能管理系統(tǒng)在鹽城中心的應(yīng)用

孔*  

上海安科瑞電氣股份有限公司  上海嘉定

摘要:介紹鹽城中心電能管理系統(tǒng),采用智能電力儀表采集配電現(xiàn)場(chǎng)的各種電參量。系統(tǒng)采用現(xiàn)場(chǎng)就地組網(wǎng)的方式,組網(wǎng)后通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)總線通訊并且經(jīng)過(guò)鹽城內(nèi)部視頻監(jiān)控的光纖遠(yuǎn)傳至后臺(tái),通過(guò)Acrel-3000型電能管理系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)變電所配電回路用電的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)和電能管理。

關(guān)鍵詞:鹽城中心;變電所;智能電力儀表;Acrel-3000;自行組網(wǎng);電能管理系統(tǒng)

0引言

鹽城中心(簡(jiǎn)稱“島”)地處鹽城市區(qū)西端,全島面積268畝,這里東臨串場(chǎng)河、南臨蟒蛇河、西北臨越河,被三條河流圍成三角形狀,自然環(huán)境*。過(guò)去,這里商賈云集,形成了鹽城zui早的商業(yè)。但后來(lái)的島*出不了黃金,沿街店鋪老舊,經(jīng)營(yíng)些日用百貨;擁擠的舊城區(qū)破落不堪,衛(wèi)生條件不好,各種基礎(chǔ)設(shè)施相對(duì)欠缺;建軍西路狹窄,車輛行人爭(zhēng)路,經(jīng)常堵塞。市國(guó)投集團(tuán)立足島地理環(huán)境、歷史文化以及城市發(fā)展等方面的優(yōu)勢(shì),開(kāi)發(fā)建設(shè)廣場(chǎng)項(xiàng)目。島新建城市綜合體,注定要從鹽城市區(qū)的商業(yè)之源走向商業(yè)之巔

據(jù)鹽城市國(guó)投集團(tuán)陸道如董事長(zhǎng)介紹,廣場(chǎng)項(xiàng)目?jī)?nèi)容共有四個(gè)大塊:商業(yè)中心,主要由百貨、超市、影院、KTV、餐飲、精品街等組成;文化之所,由傳統(tǒng)文化商業(yè)街、泰山寺、新四軍軍部舊址等組成,其中有全國(guó)zui大的文殊閣,供奉智慧化身的文殊菩薩;酒店公寓,主要有五酒店、寫字樓、公寓等;廣場(chǎng)景觀,主要由環(huán)島棧道、廣場(chǎng)、兒童樂(lè)園、景觀別墅等組成。

建成后的廣場(chǎng)有什么特色?陸道如董事長(zhǎng)透露:廣場(chǎng)將建成全市單體zui大的建筑體,廣場(chǎng)中的商業(yè)中心,總建筑面積達(dá)15.9萬(wàn)平方米;廣場(chǎng)將建成我省長(zhǎng)江以北zui高的標(biāo)志性建筑,目前設(shè)計(jì)的五酒店和寫字樓總高達(dá)278米,68層,為江蘇長(zhǎng)江以北的zui高樓,該樓的建成,對(duì)鹽城城市發(fā)展和沿海開(kāi)發(fā)都將產(chǎn)生標(biāo)志性的影響;建成后的廣場(chǎng)還將擁有我市的通道樹(shù)型交通體系,建成由地下通道、高架路、橋、電梯和道口等構(gòu)成的三網(wǎng)立交系統(tǒng)。

由于廣場(chǎng)用電量比較大,并且為響應(yīng)國(guó)務(wù)院制定的一系列節(jié)能減排的政策措施,更好的對(duì)配電系統(tǒng)進(jìn)行電能管理。因此建立了后臺(tái)電能管理系統(tǒng),對(duì)配電進(jìn)行智能化管理。本項(xiàng)目為廣場(chǎng)三個(gè)變電所電能管理系統(tǒng)。根據(jù)配電系統(tǒng)管理的要求,需要對(duì)廣場(chǎng)三個(gè)變電所內(nèi)的低壓配出線進(jìn)行電力監(jiān)測(cè),以保證用電的安全、可靠和。

Acrel-3000型低壓電能管理系統(tǒng),充分利用了現(xiàn)代電子技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)和現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)的發(fā)展,對(duì)變配電系統(tǒng)進(jìn)行分散數(shù)據(jù)采集和集中監(jiān)控管理。對(duì)配電系統(tǒng)的二次設(shè)備進(jìn)行組網(wǎng),通過(guò)計(jì)算機(jī)和通訊網(wǎng)絡(luò),將分散的配電所的現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備連接為一個(gè)有機(jī)的整體,實(shí)現(xiàn)電網(wǎng)運(yùn)行的遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)和集中電能管理。

1系統(tǒng)設(shè)計(jì)

本電能管理系統(tǒng)主要由香港新世界、國(guó)投運(yùn)營(yíng)中心和大潤(rùn)發(fā)總計(jì)三個(gè)變電所進(jìn)行變配電管理。高壓電纜進(jìn)線由外邊開(kāi)閉所引來(lái),并且監(jiān)控值班室設(shè)置在國(guó)投運(yùn)營(yíng)中心的消防監(jiān)控室。因此,為實(shí)現(xiàn)對(duì)整個(gè)廣場(chǎng)電力系統(tǒng)的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)及對(duì)各區(qū)用電的電能管理,在值班室設(shè)立了監(jiān)控中心,基于Acrel-3000的電能管理系統(tǒng)后臺(tái),實(shí)現(xiàn)對(duì)整個(gè)配電系統(tǒng)的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)與電能管理。

1.1  系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

本電能管理系統(tǒng)主要實(shí)現(xiàn)廣場(chǎng)三個(gè)變電所的0.4kV配電系統(tǒng)的用電監(jiān)測(cè)與電能管理;監(jiān)測(cè)范圍為香港新世界變電所的T1T2,國(guó)投運(yùn)營(yíng)中心變電所的T3、T4T5、T6,以及大潤(rùn)發(fā)變電所的T7T8、T9、T10變壓器的低壓進(jìn)線柜、聯(lián)絡(luò)柜、饋線柜中的智能電力儀表,從而實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)和電能管理。該系統(tǒng)總計(jì)有420PZ80-E4/C儀表,分20條總線,由于三個(gè)變電所之間距離較遠(yuǎn),并且較為分散,采用每個(gè)變電所內(nèi)自行組網(wǎng),然后通過(guò)的視頻監(jiān)控光纖傳至到國(guó)投運(yùn)營(yíng)中心的消控中心,通過(guò)光電轉(zhuǎn)換器和交換機(jī),連接至監(jiān)控電腦,實(shí)該現(xiàn)場(chǎng)總線上儀表與監(jiān)控主機(jī)的數(shù)據(jù)連通。

系統(tǒng)主要采用分層分布式計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu),如圖1所示:站控管理層、網(wǎng)絡(luò)通訊層和現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備層[1]

1 系統(tǒng)總體拓?fù)鋱D

1)站控管理層

站控管理層針對(duì)電能管理系統(tǒng)的管理人員,是人機(jī)交互的直接窗口,也是系統(tǒng)的zui上層部分。主要由系統(tǒng)軟件和必要的硬件設(shè)備,如工業(yè)級(jí)計(jì)算機(jī)、打印機(jī)、UPS電源等組成。電能管理系統(tǒng)軟件具有良好的人機(jī)交互界面,對(duì)采集的現(xiàn)場(chǎng)各類數(shù)據(jù)信息計(jì)算、分析與處理,并以圖形、數(shù)顯、聲音等方式反映現(xiàn)場(chǎng)的運(yùn)行狀況。

監(jiān)控主機(jī):用于數(shù)據(jù)采集、處理和數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)。為系統(tǒng)內(nèi)或外部提供數(shù)據(jù)接口,進(jìn)行系統(tǒng)管理、維護(hù)和分析工作。

打印機(jī):系統(tǒng)召喚打印或自動(dòng)打印圖形、報(bào)表等。

UPS:保證計(jì)算機(jī)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的正常供電,在整個(gè)系統(tǒng)發(fā)生供電問(wèn)題時(shí),保證站控管理層設(shè)備的正常運(yùn)行,提供足夠的時(shí)間進(jìn)行數(shù)據(jù)存儲(chǔ)。

   2)網(wǎng)絡(luò)通訊層

通訊層設(shè)備為Nport5630-8串口服務(wù)器。該層是數(shù)據(jù)信息交換的橋梁,負(fù)責(zé)對(duì)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備回送的數(shù)據(jù)信息進(jìn)行采集、分類和傳送等工作的同時(shí),轉(zhuǎn)達(dá)上位機(jī)對(duì)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備的各種控制命令。

通訊介質(zhì):系統(tǒng)主要采用屏蔽雙絞線,以RS485接口,Modbus通訊協(xié)議實(shí)現(xiàn)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備與上位機(jī)的實(shí)時(shí)通訊。

3)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備層

現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備層是數(shù)據(jù)采集終端,主要由智能儀表組成,采用具有高可靠性、帶有現(xiàn)場(chǎng)總線連接的分布式I/O控制器構(gòu)成數(shù)據(jù)采集終端,向數(shù)據(jù)中心上傳采集的數(shù)據(jù)。智能電力儀表?yè)?dān)負(fù)著zui基層的數(shù)據(jù)采集任務(wù),其監(jiān)測(cè)的數(shù)據(jù)完整、準(zhǔn)確并實(shí)時(shí)傳送至監(jiān)控主機(jī)。

以上網(wǎng)絡(luò)儀表均采用RS485接口和Modbus-Rtu通訊協(xié)議,RS485采用屏蔽線傳輸,一般都采用二根連線,接線簡(jiǎn)單方便;通訊接口是半雙工通信即通信的雙方都可以接收、發(fā)送數(shù)據(jù)但是在同一時(shí)刻只能發(fā)送或接收數(shù)據(jù),數(shù)據(jù)zui高傳輸速率為10Mbps。RS485接口是采用平衡驅(qū)動(dòng)器和差分接收器的組合,抗噪聲干擾能力增強(qiáng),總線上允許連接多達(dá)32個(gè)設(shè)備,zui大傳輸距離為1.2km。

1.2 現(xiàn)場(chǎng)儀表

本項(xiàng)目對(duì)于變壓器低壓主進(jìn)線回路的監(jiān)測(cè)采用安科瑞的PZ80-E4/C多功能儀表,其是針對(duì)電力系統(tǒng)、工礦企業(yè)、公共設(shè)施、智能大廈的電力監(jiān)控需求而設(shè)計(jì)的網(wǎng)絡(luò)電力儀表,它能測(cè)量所有常規(guī)電力參數(shù),如:三相電壓、電流、有功功率、無(wú)功功率、功率因數(shù)、頻率、有功電度、無(wú)功電度等多種電參量。該系列網(wǎng)絡(luò)電力儀表主要應(yīng)用于變電站自動(dòng)化、配電網(wǎng)自動(dòng)化、小區(qū)電力監(jiān)控、工業(yè)自動(dòng)化、能源管理系統(tǒng)及智能建筑等領(lǐng)域。

PZ80-E4/C智能電力儀表,為嵌入式安裝,可安裝在動(dòng)力箱或低壓出線柜門板上,面板尺寸為80mm×80mm,規(guī)格為220/380V、,電流經(jīng)互感器接入,精度0.5級(jí),廣泛應(yīng)用于高、低壓進(jìn)線柜、聯(lián)絡(luò)柜、出線柜、動(dòng)力柜等場(chǎng)合,帶RS485接口,Modbus通訊協(xié)議[2]。

2電能管理系統(tǒng)主要功能

2.1  數(shù)據(jù)采集與處理

數(shù)據(jù)采集是配電監(jiān)控的基礎(chǔ),數(shù)據(jù)采集主要由底層多功能網(wǎng)絡(luò)儀表采集完成,實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)的本地實(shí)時(shí)顯示。需要完成采集的信號(hào)包括:三相電壓U、三相電流I、頻率Hz、功率P、功率因數(shù)COSφ、電度Epi、遠(yuǎn)程設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)等數(shù)據(jù)。

數(shù)據(jù)處理主要是把按要求采集到的電參量實(shí)時(shí)準(zhǔn)確的顯示給用戶,達(dá)到配電監(jiān)控的自動(dòng)化化和智能化要求,同時(shí)把采集到的數(shù)據(jù)存入數(shù)據(jù)庫(kù)供用戶查詢。

2.2  人機(jī)交互

系統(tǒng)提供簡(jiǎn)單、易用、良好的用戶使用界面。采用全中文界面,CAD圖形顯示低壓配電系統(tǒng)電氣一次主接線圖,顯示配電系統(tǒng)設(shè)備狀態(tài)及相應(yīng)實(shí)時(shí)運(yùn)行參數(shù),畫面定時(shí)輪巡切換;畫面實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)刷新;模擬量顯示;開(kāi)關(guān)量顯示;連續(xù)記錄顯示等。

2.3  歷時(shí)事件

歷時(shí)事件查看界面主要為用戶查看曾經(jīng)發(fā)生過(guò)的故障記錄、信號(hào)記錄、操作記錄、越限記錄提供方便友好的人機(jī)交互,通過(guò)歷史事件查看平臺(tái),您可以根據(jù)自己的要求和查詢條件方便定位您所要查看的歷史事件,為您把握整個(gè)系統(tǒng)的運(yùn)行情況提供了良好的軟件支持。

2.4  數(shù)據(jù)庫(kù)建立與查詢

主要完成遙測(cè)量和遙信量定時(shí)采集,并且建立數(shù)據(jù)庫(kù),定期生成報(bào)表,以供用戶查詢打印。

2.5  用戶權(quán)限管理

針對(duì)不同級(jí)別的用戶,設(shè)置不同的權(quán)限組,防止因人為誤操作給生產(chǎn),生活帶來(lái)的損失,實(shí)現(xiàn)配電系統(tǒng)的安全,可靠運(yùn)行??梢酝ㄟ^(guò)用戶管理進(jìn)行用戶登錄、用戶注銷、修改密碼、添加刪除等操作,方便用戶對(duì)賬號(hào)和權(quán)限的修改。

2.6  運(yùn)行負(fù)荷曲線

負(fù)荷趨勢(shì)曲線功能主要負(fù)責(zé)定時(shí)采集進(jìn)線及重要回路電流和功率負(fù)荷參量,自動(dòng)生成運(yùn)行負(fù)荷趨勢(shì)曲線的,方便用戶及時(shí)了解設(shè)備的運(yùn)行負(fù)荷狀況。點(diǎn)擊畫面相應(yīng)按鈕或菜單項(xiàng)可以完成相應(yīng)功能的切換;可以查看實(shí)時(shí)趨勢(shì)曲線或歷史趨勢(shì)線;對(duì)所選曲線可以進(jìn)行平移、縮放、量程變換等操作,幫助用戶進(jìn)線趨勢(shì)分析和故障追憶,為分析整個(gè)系統(tǒng)的運(yùn)行狀況提供了直觀而方便的軟件支持。

2.7  遠(yuǎn)程報(bào)表查詢

報(bào)表管理程序的主要功能是根據(jù)用戶的需要設(shè)計(jì)報(bào)表樣式,把系統(tǒng)中處理的數(shù)據(jù)經(jīng)過(guò)篩選、組合和統(tǒng)計(jì)生成用戶需要的報(bào)表數(shù)據(jù)。本程序還可以根據(jù)用戶的需要對(duì)報(bào)表文件采用定時(shí)保存、打印或者召喚保存、打印模式。同時(shí)本程序還向用戶提供了對(duì)生成的報(bào)表文件管理功能。報(bào)表具有自由設(shè)置查詢時(shí)間實(shí)現(xiàn)日、月、年的電能統(tǒng)計(jì),數(shù)據(jù)導(dǎo)出和報(bào)表打印等功能。

3系統(tǒng)案例分析

上位機(jī)軟件為Acrel-3000電能管理系統(tǒng)組態(tài)軟件,該軟件是對(duì)現(xiàn)場(chǎng)電參量數(shù)據(jù)進(jìn)行采集與監(jiān)測(cè)的軟件,zui大的特點(diǎn)是能以靈活多樣的“組態(tài)形式”而不是編程方式來(lái)進(jìn)行系統(tǒng)集成,它提供了良好的用戶開(kāi)發(fā)界面和簡(jiǎn)捷的工程實(shí)現(xiàn)方法,只要將其預(yù)設(shè)置的各種軟件模塊進(jìn)行簡(jiǎn)單的“組態(tài)”,便可以非常容易地實(shí)現(xiàn)和完成對(duì)現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)的采集與監(jiān)測(cè)功能。Acrel-3000電能管理系統(tǒng)具有友好的人機(jī)交互界面,可實(shí)時(shí)和定時(shí)采集現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備各電參量及開(kāi)關(guān)量狀態(tài),并將采集到的數(shù)據(jù)上傳給監(jiān)控主機(jī)進(jìn)行實(shí)時(shí)顯示與存儲(chǔ)。系統(tǒng)還提供了實(shí)時(shí)曲線和歷史趨勢(shì)曲線分析,符合用戶設(shè)計(jì)需要的報(bào)表、事件記錄和故障報(bào)警等功能[3]。整個(gè)系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)所有回路用電量的采集和統(tǒng)計(jì),實(shí)現(xiàn)了遠(yuǎn)程自動(dòng)抄表、電力監(jiān)測(cè)與電能管理功能。

3.1  數(shù)據(jù)采集和系統(tǒng)圖顯示

現(xiàn)場(chǎng)儀表測(cè)量并采集回路數(shù)據(jù)信息,上位機(jī)軟件再對(duì)現(xiàn)場(chǎng)儀表的數(shù)據(jù)進(jìn)行定時(shí)或周期采集并存儲(chǔ),可以自由設(shè)置采集的時(shí)間周期,zui小的系統(tǒng)支持的采集周期。可以隨時(shí)查看任一表計(jì)的瞬時(shí)表值、累計(jì)量等信息,記錄時(shí)間間隔內(nèi)電力儀表的電壓、電流、功率因數(shù)和有功電度等。這些參數(shù)信息可以自動(dòng)保存到數(shù)據(jù)庫(kù)中,便于查詢。

系統(tǒng)具有友好的人機(jī)界面,便于普通的現(xiàn)場(chǎng)值班人員查看并記錄相關(guān)信息,系統(tǒng)一次圖(如圖2)不僅顯示了線路的開(kāi)關(guān)狀態(tài),還實(shí)時(shí)顯示電壓、電力、有功電度等重要的電力參數(shù)。所有數(shù)據(jù)信息都定期的保存到數(shù)據(jù)庫(kù)中。

2 0.4KV低壓一次系統(tǒng)圖

3.2  遠(yuǎn)程抄表

系統(tǒng)對(duì)所有采集到的數(shù)據(jù)都能實(shí)時(shí)的顯示,并保存到數(shù)據(jù)庫(kù)中,因此可以手動(dòng)查詢每個(gè)回路的所有實(shí)時(shí)及歷史電參量數(shù)據(jù),并以表格的形式展現(xiàn)給用戶,便于打印、保存。如圖3所示。

3 回路遠(yuǎn)程抄表

3.3  電能報(bào)表

系統(tǒng)采集的有功電度數(shù)據(jù),按照回路名稱的不同,自動(dòng)生成日?qǐng)?bào)表、月報(bào)表和年報(bào)表并有報(bào)表打印功能,并可對(duì)某一回路的某一時(shí)間段內(nèi)的用電量進(jìn)行查詢與打印,同時(shí)這些報(bào)表也能以Excel的格式導(dǎo)出。如圖4所示。

 

4 電能管理報(bào)表

3.4  電流趨勢(shì)曲線

本系統(tǒng)對(duì)于重要回路,不僅可以對(duì)電流進(jìn)行實(shí)時(shí)顯示與監(jiān)測(cè),并可以根據(jù)保存的歷史數(shù)據(jù)做成趨勢(shì)曲線,可以查看實(shí)時(shí)和歷史變化趨勢(shì),預(yù)測(cè)電力負(fù)荷容量,并可對(duì)電力故障進(jìn)行查詢,保證電力負(fù)荷的安全運(yùn)行。如圖5所示。

5 電流趨勢(shì)曲線

3.5  事件記錄與報(bào)警

主要用于查看歷史報(bào)警信息;幫助用戶進(jìn)行事故查詢與追憶;支持歷史查詢,打印等功能。實(shí)時(shí)報(bào)警信息會(huì)即時(shí)彈出,提醒用戶所進(jìn)行的操作。并對(duì)所有操作具有自動(dòng)事件記錄功能。如圖6所示。

6回路跳閘報(bào)警

4結(jié)束語(yǔ)

隨著智能建筑的發(fā)展及電力的廣泛應(yīng)用,對(duì)智能建筑的配電系統(tǒng)的智能化集成管理已成為國(guó)家機(jī)關(guān)辦公建筑及大型公共建筑智能化建設(shè)的必然趨勢(shì),本文介紹的基于Acrel-3000的電力監(jiān)測(cè)與電能管理系統(tǒng),不僅可以實(shí)時(shí)顯示電力運(yùn)行狀態(tài)及用電狀況,還能對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析處理,以用戶適用的方式展現(xiàn)出來(lái),滿足用戶的需求,實(shí)現(xiàn)對(duì)采集數(shù)據(jù)的分析、處理,其生成各種電能報(bào)表、分析曲線、圖形等,大的方便了用戶的使用,便于配電系統(tǒng)的實(shí)時(shí)監(jiān)控與電能的遠(yuǎn)程抄表與分析研究,為智能建筑的節(jié)能技術(shù)提供參考。

參考文獻(xiàn)

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