摘要:介紹安科瑞電能管理系統(tǒng),采用智能電力儀表采集吉林省計量科學(xué)研究院的三棟建筑配電現(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)場總線通訊遠(yuǎn)傳至監(jiān)控后臺,通過電能管理系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)對變電所配電回路用電的實(shí)時監(jiān)控和管理。
吉林省計量科學(xué)研究院是吉林省人民政府計量行政部門依據(jù)《中華人民共和國計量法》設(shè)置的法定計量技術(shù)機(jī)構(gòu),是吉林省*歸口管理的省公益型科研單位之一,是吉林省*全額撥款的獨(dú)立法人事業(yè)單位。前身是1956年成立的吉林省度量衡管理所,1962年12月更名為吉林省計量檢定測試所,1985年11月更名為吉林省計量測試技術(shù)研究所,于2000年12月根據(jù)省編委吉編辦[2000]103號文件批復(fù),更名為吉林省計量科學(xué)研究院。
本項(xiàng)目在計量樓地下一層有一個10KV變電所,供計量樓、恒溫恒濕樓兩個大樓的以及廠房的供電。共計150個0.4kV樓層配電箱回路需要進(jìn)行監(jiān)測。
因現(xiàn)場配電柜分布在兩個建筑內(nèi),給用電管理人員帶來不便,根據(jù)其實(shí)際情況提出以下需求:
根據(jù)用戶需求,需要對生產(chǎn)車間和動力機(jī)房配電柜進(jìn)行組網(wǎng)并建立電能管理系統(tǒng)(主要是數(shù)據(jù)的實(shí)時監(jiān)控),在控制中心值班室內(nèi)設(shè)置監(jiān)控平臺,對193個0.4KV回路實(shí)時監(jiān)測、統(tǒng)計、分析,以保證用電的安全、可靠和。
安科瑞電能管理系統(tǒng),充分利用了現(xiàn)代電子技術(shù)、計算機(jī)技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)和現(xiàn)場總線技術(shù)的新發(fā)展,對變配電系統(tǒng)進(jìn)行分散數(shù)據(jù)采集和集中監(jiān)控管理。對配電系統(tǒng)的二次設(shè)備進(jìn)行組網(wǎng),通過計算機(jī)和通訊網(wǎng)絡(luò),將分散的配電所的現(xiàn)場設(shè)備連接為一個的整體,實(shí)現(xiàn)電網(wǎng)運(yùn)行的遠(yuǎn)程監(jiān)控、集中管理。
2 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)描述
本系統(tǒng)采用分層分布式結(jié)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計,即站控管理層、網(wǎng)絡(luò)通訊層和現(xiàn)場設(shè)備層,項(xiàng)目組網(wǎng)圖如下,現(xiàn)場三棟建筑地點(diǎn)的電力儀表經(jīng)RS485現(xiàn)場總線連接至串口服務(wù)器,然后通過以太網(wǎng)傳輸至現(xiàn)場監(jiān)控主機(jī),實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的采集,存儲,處理,顯示和上傳如圖(1)所示:
圖(1)電能管理系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)鋱D
間隔設(shè)備層主要為:電力儀表,分別對應(yīng)相應(yīng)的一次設(shè)備分散安裝在3個建筑的配電柜和配電箱內(nèi),這些裝置均采用RS485通訊接口,通過現(xiàn)場MODBUS總線組網(wǎng)通訊,實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)現(xiàn)場采集。
網(wǎng)絡(luò)通訊層主要為:通訊服務(wù)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(yuǎn)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(shè)有高性能工業(yè)計算機(jī)、顯示器、UPS電源、打印機(jī)等設(shè)備。監(jiān)控系統(tǒng)安裝在計算機(jī)上,集中采集顯示現(xiàn)場設(shè)備運(yùn)行狀況,以人機(jī)交互的形式顯示給用戶。
建設(shè)完成后的多功能網(wǎng)絡(luò)電力儀表均采用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)高傳輸速率為10Mbps。
RS485接口是采用平衡驅(qū)動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個設(shè)備,大傳輸距離為1.2km。
3 電能管理系統(tǒng)主要功能
3.1 數(shù)據(jù)采集與處理
數(shù)據(jù)采集是電能管理的基礎(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)時顯示。需要完成采集的信號包括:三相電壓U、三相電流I、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)時準(zhǔn)確的顯示給用戶,達(dá)到電能管理的自動化化和智能化要求,同時把采集到的數(shù)據(jù)存入數(shù)據(jù)庫供用戶查詢。
3.2 歷史事件
歷史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(jī)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(yùn)行情況提供了良好的軟件支持。
3.3 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。
34 用戶權(quán)限管理
針對不同級別的用戶,設(shè)置不同的權(quán)限組,防止因人為誤操作給生產(chǎn),生活帶來的損失,實(shí)現(xiàn)配電系統(tǒng)的安全,可靠運(yùn)行。可以通過用戶管理進(jìn)行用戶登錄、用戶注銷、修改密碼、添加刪除等操作,方便用戶對賬號和權(quán)限的修改。
3.5 運(yùn)行負(fù)荷曲線
負(fù)荷趨勢曲線功能主要負(fù)責(zé)定時重要回路電流和功率負(fù)荷參量,自動生成運(yùn)行負(fù)荷趨勢曲線的,方便用戶及時了解設(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)時趨勢曲線或歷史趨勢線;對所選曲線可以進(jìn)行平移、縮放、量程變換等操作,幫助用戶進(jìn)線趨
勢分析和故障追憶,為分析整個系統(tǒng)的運(yùn)行狀況提供了直觀而方便的軟件支持。
3.6 遠(yuǎn)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(shè)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(shè)置查詢時間實(shí)現(xiàn)日、月、年的電能統(tǒng)計,數(shù)據(jù)導(dǎo)出和報表打印等功能。
3.7 web查詢
整個系統(tǒng)接入了*的局域網(wǎng)中,并且設(shè)置了web功能,工作人員可以不進(jìn)入機(jī)房的情況下在任意一臺局域網(wǎng)計算機(jī)中輸入IP進(jìn)行數(shù)據(jù)查看。報表具有自由設(shè)置查詢時間實(shí)現(xiàn)日、月、年的電能統(tǒng)計,數(shù)據(jù)導(dǎo)出和報表打印等功能。
3.8 數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)
系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)增加了ODBC的轉(zhuǎn)發(fā)格式,本項(xiàng)目將電能值轉(zhuǎn)發(fā)到樓控系統(tǒng)中,對接以后可以使其他系統(tǒng)對整個*的供電電能進(jìn)行綜合分析。
4 案例分析
遙測報警功能,主要完成對直變和主變負(fù)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(fù)載越限值在相應(yīng)權(quán)限下可自由設(shè)置。
用電量報表功能,可選擇時間段進(jìn)行查詢,支持任意時間段電度累計查詢,具備數(shù)據(jù)導(dǎo)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(guān)聯(lián),方便用戶修改回路名稱,用戶可以直接打印報表,并導(dǎo)出為EXCEL格式。
參數(shù)抄表功能,主要所有回路的電參數(shù)進(jìn)線查詢。支持任意時刻電參數(shù)查詢,具備數(shù)據(jù)導(dǎo)出和報表打印等功能。電參數(shù)主要包括:三相電壓、三相電流、有功功率、無功功率、頻率和有功電度。如圖(2)所示。
圖(2) 參數(shù)抄表
負(fù)荷趨勢曲線界面中可直觀的查看回路的負(fù)荷運(yùn)行情況。查看實(shí)時和歷史趨勢曲線,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;幫助用戶進(jìn)線趨勢分析和故障追憶,具備曲線打印功能。為分析整個系統(tǒng)的運(yùn)行狀況提供了直觀而方便的軟件支持,見圖(3)。
圖(3)實(shí)時監(jiān)控
系統(tǒng)可針對不同級別的用戶,設(shè)置不同的權(quán)限組,防止因人為誤操作給生產(chǎn),生活帶來的損失,實(shí)現(xiàn)配電系統(tǒng)的安全,可靠運(yùn)行??梢酝ㄟ^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,方便用戶對賬號和權(quán)限的修改。
4 結(jié)束語
1)本系統(tǒng)于2017年1月完成現(xiàn)場調(diào)試,順利
通過用戶驗(yàn)收并投入運(yùn)行,系統(tǒng)穩(wěn)定可靠,至今未
出現(xiàn)任何故障,得到用戶好評。
2)本項(xiàng)目的成功實(shí)施表明:本項(xiàng)目的技術(shù)方案
是科學(xué)的、合理的、可行的。
3)本系統(tǒng)采用對分布式配電的集中監(jiān)控,達(dá)到了預(yù)期的效果,電能管理軟件運(yùn)行界面滿足了用戶需求,并降低了設(shè)計和施工成本。