福清裕榮匯電能管理系統(tǒng)的設計與應用

淮亞利

安科瑞電氣股份有限公司，上海 嘉定

摘要：本文介紹福清裕榮匯電能管理系統(tǒng)，采用智能電力儀表采集配電現(xiàn)場的各種電參量，系統(tǒng)采用現(xiàn)場就地組網(wǎng)的方式，組網(wǎng)后通過現(xiàn)場總線將儀表數(shù)據(jù)上傳至后臺，通過Acrel-3000電能管理系統(tǒng)實現(xiàn)商戶配電回路用電的實時監(jiān)控和電能管理。

關鍵詞：商業(yè)綜合體;智能電力儀表;電能管理系統(tǒng)

0  概述

    福清裕榮匯位于福建省福清市福和大道（兩館一中心旁），裕榮匯以全新的化商業(yè)理念，規(guī)劃了27萬平米全業(yè)態(tài)*城市綜合體，在福清*1座11萬平米“*家庭體驗式購物廣場”、3.1萬平米摩天寫字樓、4.6萬平米無視距鋒尚奢宅、5000平米總統(tǒng)級別墅會所。

    本項目為福清裕榮匯電能管理系統(tǒng)。根據(jù)配電系統(tǒng)管理的要求，需要對福清裕榮匯的樓層配電箱商戶用電進出線進行用電監(jiān)測管理，以保證用電的安全、可靠和。

    Acrel-3000型低壓智能配電系統(tǒng)，充分利用了現(xiàn)代電子技術、計算機技術、網(wǎng)絡技術和現(xiàn)場總線技術的發(fā)展，對變配電系統(tǒng)進行分散數(shù)據(jù)采集和集中監(jiān)控管理。對配電系統(tǒng)的二次設備進行組網(wǎng)，通過計算機和通訊網(wǎng)絡，將分散的配電箱的現(xiàn)場設備連接為一個有機的整體，實現(xiàn)電網(wǎng)運行的遠程監(jiān)控和集中管理。

1  系統(tǒng)結構描述

    本監(jiān)控系統(tǒng)主要實現(xiàn)福清裕榮匯的樓層配電箱商戶用電進出線進行用電監(jiān)控與電能管理；監(jiān)控范圍為分布于樓層各電井配電箱商戶用電出線儀表，對于這些多功能儀表進行遠程實時監(jiān)控和電能管理。該系統(tǒng)總計有368只DTSY1352-C儀表，分16條總線，通過串口服務器的采集，傳輸至值班室監(jiān)控主機，實現(xiàn)總線上儀表與監(jiān)控主機的數(shù)據(jù)連通。

    本監(jiān)控系統(tǒng)采用分層分布式結構，即站控層，通訊層與間隔層；如圖（1）所示：

                                               圖（1）網(wǎng)絡拓撲圖

    間隔設備層主要為：多功能網(wǎng)絡電力儀表和斷路器等。這些裝置分別對應相應的一次設備安裝在電氣柜內，儀表采用RS485通訊接口，通過現(xiàn)場MODBUS總線組網(wǎng)通訊，實現(xiàn)數(shù)據(jù)現(xiàn)場采集。

    網(wǎng)絡通訊層主要為：通訊服務器，其主要功能為把分散在現(xiàn)場采集裝置集中采集，同時遠傳至站控層，完成現(xiàn)場層和站控層之間的數(shù)據(jù)交互。

    站控管理層：設有高性能工業(yè)計算機、顯示器、UPS電源、打印機等設備。監(jiān)控系統(tǒng)安裝在計算機上，集中采集顯示現(xiàn)場設備運行狀況，以人機交互的形式顯示給用戶。

    以上網(wǎng)絡儀表均采用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接口是采用平衡驅動器和差分接收器的組合，抗噪聲干擾能力增強，總線上允許連接多達32個設備，zui大傳輸距離為1.2km。

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，數(shù)據(jù)采集主要由底層多功能網(wǎng)絡儀表采集完成，實現(xiàn)遠程數(shù)據(jù)的本地實時顯示。需要完成采集的信號包括：三相電壓U、三相電流I、累計用電量、剩余電量等數(shù)據(jù)。

    數(shù)據(jù)處理主要是把按要求采集到的電參量實時準確的顯示給用戶，達到配電監(jiān)控的自動化和智能化要求，同時把采集到的數(shù)據(jù)存入數(shù)據(jù)庫供用戶查詢。

    2.2  人機交互

    系統(tǒng)提供簡單、易用、良好的用戶使用界面。采用全中文界面，顯示配電系統(tǒng)設備狀態(tài)及相應實時運行參數(shù)，畫面實時動態(tài)刷新；模擬量顯示等。

    2.3  歷史事件

    歷時事件查看界面主要為用戶查看曾經(jīng)發(fā)生過的故障記錄、信號記錄、操作記錄、越限記錄提供方便友好的人機交互，通過歷史事件查看平臺，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，為您把握整個系統(tǒng)的運行情況提供了良好的軟件支持。

    2.4  數(shù)據(jù)庫建立與查詢

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

    2.5  用戶權限管理

    針對不同級別的用戶，設置不同的權限組，防止因人為誤操作給生產(chǎn)，生活帶來的損失，實現(xiàn)配電系統(tǒng)的安全，可靠運行?？梢酝ㄟ^用戶管理進行用戶登錄、用戶注銷、修改密碼、添加刪除等操作，方便用戶對賬號和權限的修改。

    2.6  遠程報表查詢

    報表管理程序的主要功能是根據(jù)用戶的需要設計報表樣式，把系統(tǒng)中處理的數(shù)據(jù)經(jīng)過篩選、組合和統(tǒng)計生成用戶需要的報表數(shù)據(jù)。本程序還可以根據(jù)用戶的需要對報表文件采用定時保存、打印或者召喚保存、打印模式。同時本程序還向用戶提供了對生成的報表文件管理功能。

    報表具有自由設置查詢時間實現(xiàn)日、月、年的電能統(tǒng)計，數(shù)據(jù)導出和報表打印等功能。

3  案例分析

    福清裕榮匯電能管理系統(tǒng)針對樓層配電箱商戶用電出線回路進行用電監(jiān)控與電能管理。

    樓層配電箱回路采用DTSY1352-C導軌式電力儀表，其是針對學校、商業(yè)綜合體、智能大廈的電能管理需求而設計的網(wǎng)絡電力儀表，它能測量常規(guī)電力參數(shù)，如：三相電壓、電流、有功電度等多種電參量。本儀表支持插卡式預付費，并帶有1路繼電器控制輸出接點，這些接點可以配合智能斷路器實現(xiàn)斷路器的遙控操作。

    低壓配電二次圖見圖（3），功能主要監(jiān)測累計電量和剩余電量，剩余電量不足時提醒用戶及時處理充值。

                                               圖（3）低壓配電二次圖

    遙測報警功能，主要完成對低壓各出線回路的負載進行監(jiān)控，負載越限彈出報警界面指示具體的報警位置并聲音報警，提醒值班人員及時處理。負載越限值在相應權限下可自由設置。具備歷史查詢功能。見圖（4）。

                                                 圖（4） 實時遙測報警信息

    參數(shù)抄表功能，主要對低壓各出線回路的電參數(shù)進線查詢。支持任意時刻電參數(shù)查詢，具備數(shù)據(jù)導出和報表打印等功能。該報表查詢出線回路的電參數(shù)，主要包括：三相電壓、三相電流和累計電量及剩余電量。該報表各回路名稱和數(shù)據(jù)庫關聯(lián)，方便用戶修改回路名稱。見圖（5）。

                                        圖（5） 參數(shù)抄表

    用電量報表功能，可選擇時間段進行查詢，支持任意時間段電度累計查詢，具備數(shù)據(jù)導出和報表打印等功能。為值班人員提供了可靠的電能報表。該報表各回路名稱和數(shù)據(jù)庫關聯(lián)，方便用戶修改回路名稱。如下圖所示，顯示某段時間內的各配電回路的用電量，用戶可以直接打印報表，可以以EXCEL格式另存到其他位置。 見圖（6）。

                                                圖（6） 電能報表

    系統(tǒng)通訊結構示意圖，主要顯示系統(tǒng)的組網(wǎng)結構，系統(tǒng)采用分層分布式結構，同時監(jiān)測間隔層設備的通信狀態(tài)。紅色表示通訊正常，綠色表示通訊故障。圖片綠色表示未投入使用的商戶儀表。見圖（7）。

圖（7）系統(tǒng)通訊結構示意圖

4  結束語

    隨著社會的發(fā)展及電力的廣泛應用，電能系統(tǒng)已成為全國各地重點工程項目、標志性建筑/大型公共設施等大面積用電用戶的必然選擇，本文介紹的Acrel-3000電能管理系統(tǒng)在福清裕榮匯的應用，可以實現(xiàn)對樓層配電回路用電的實時監(jiān)控與電能管理，系統(tǒng)實現(xiàn)對采集數(shù)據(jù)的分析、處理，實時顯示樓層內各配電回路的運行狀態(tài)，對負載越限、剩余電量不足具有彈出報警對話框及語音提示，并生成各種電能報表等，便于電能的遠程抄表以及分析、研究。該系統(tǒng)運行安全、可靠、穩(wěn)定，為商業(yè)用戶解決用電管理問題提供了真實可靠的依據(jù)，取得了較好的社會效益。［2］

參考文獻：

[1].任致程 周中. 電力電測數(shù)字儀表原理與應用指南[M]. 北京. 中國電力出版社. 2007. 4

[2].周中等編著. 智能電網(wǎng)用戶端電力監(jiān)控與電能管理系統(tǒng)產(chǎn)品選型及解決方案[M]. 北京. 機械工業(yè)出版社. 2011.10

作者簡介

淮亞利，女，本科。任職單位：現(xiàn)任職于安科瑞電氣股份有限公司