上海四季廣場電能管理系統(tǒng)

     摘要：本文介紹了基于上海四季廣場電能管理系統(tǒng)的設計、系統(tǒng)構成以及系統(tǒng)的功能，上海安科瑞股份有限公司為四季廣場設計的Acrel-3000電能管理系統(tǒng)可以實現(xiàn)對現(xiàn)場設備的系統(tǒng)集成，數(shù)據(jù)的采集、傳輸以及存儲，從而實現(xiàn)對商業(yè)區(qū)用電數(shù)據(jù)統(tǒng)計、開關量的遙測等功能。系統(tǒng)實現(xiàn)遠程精細化和實時性數(shù)據(jù)采集，避免人工采集數(shù)據(jù)的偏差，提高了供電質(zhì)量和管理水平，具有簡明實用、投資少等優(yōu)點。

    關鍵詞：電能管理 電力系統(tǒng) 電能計量 系統(tǒng)集成 MD

0 引言

       隨著電力行業(yè)市場化改革的推進，電能計量裝置異常問題越來越受到人們的重視，但是原有的電能計量監(jiān)測方法已不能適應形勢需要。傳統(tǒng)電能計量監(jiān)測手段存在的不足說明，我們有必要采取新的、自動化和信息化程度較高的監(jiān)測方式，以提高電能計量監(jiān)測工作水平，控制電能計量裝置異常問題，挽回電力企業(yè)的損失。

      本課題提出了利用安科瑞公司網(wǎng)絡電能管理儀表和Acrel-3000組態(tài)軟件研制了一套適用于商業(yè)區(qū)的高、低壓配電的集中監(jiān)控系統(tǒng)，簡單分析造成電能計量裝置異常問題的原因，提出相應的監(jiān)測原理，然后完成監(jiān)測系統(tǒng)的整體設計。這些工作完善整個系統(tǒng)，使系統(tǒng)具備實用性。該課題的研究和實施，可實現(xiàn)商業(yè)區(qū)高低壓變電所的用電數(shù)據(jù)集中管理。對于提高供電系統(tǒng)的可靠性和經(jīng)濟運行指標，供電系統(tǒng)管理的科學化、現(xiàn)代化，有著非常重要的現(xiàn)實意義。

1 項目概況

      上海四季生態(tài)廣場位于奉賢區(qū)南橋，總建筑面積30000平方米。規(guī)劃建設為餐飲、休閑娛樂、婚慶服務的綜合型商業(yè)區(qū)廣場。

　    以奉賢區(qū)的外資企業(yè)奠定化社區(qū)的客源基礎和產(chǎn)業(yè)依托，以先期開發(fā)形成一個獨立的“城鎮(zhèn)概念”，全力突現(xiàn)化社區(qū)的規(guī)模性效應及與當?shù)亟ㄖL格的差異性。另外，對于項目中的商業(yè)和生活配套方面，將充分利用園林資源，分步打造及發(fā)展成為一個南上海地區(qū)的化休閑勝地。zui終營造一個由品牌的鄉(xiāng)村俱樂部、化的品牌店、*別的生態(tài)園林組成的化社區(qū)環(huán)境，從而提高城市景觀，帶動周邊區(qū)域產(chǎn)業(yè)，zui終為城市的可持續(xù)性發(fā)展做出貢獻。

2 用戶需求

      該廣場內(nèi)的配電分布為：兩路10kV進線拉入，經(jīng)10/0.4kV變壓器進行降壓，于主變電所內(nèi)低壓出線柜分53路配出，幾乎為每路出線對應一個租戶，也有出線拉往層配箱再按用戶進行分配的情況。

      物業(yè)根據(jù)各租戶的月用電實際情況向其收取電費，用電量參照各配出回路的電表計量參數(shù)，因原柜體未安裝電能計量儀表，需對其進行改造。

      綜合上述需求須對現(xiàn)場進行必要的改造，安裝多功能電力儀表并實現(xiàn)遠程監(jiān)測。監(jiān)控室設置在主變電所值班室，實現(xiàn)遠程集抄。

3 設計方案

      上海安科瑞公司根據(jù)上海四季廣場實際情況為其選用了ACREL-3000電能管理系統(tǒng)。該系統(tǒng)以智能電力監(jiān)控裝置、微機繼電保護裝置、計算機網(wǎng)絡、能量管理應用組態(tài)軟件為基礎，滿足中國電力行業(yè)規(guī)范及相關行業(yè)標準，采用*分層分布式結構，是一種智能化、網(wǎng)絡化、單元化、全開放的能量管理系統(tǒng)。本系統(tǒng)根據(jù)低壓能量管理的特點，完成對變配電系統(tǒng)的數(shù)據(jù)采集、運行監(jiān)視、事故預警、事故記錄和分析、自動控制、繼電保護等功能，同時把能耗預警、電源質(zhì)量管理系統(tǒng)融為一體，大提高了用電的可靠性、安全性、管理水平，是一個面向用戶的、真正的能量管理系統(tǒng)。

3.1 Acrel -3000符合的標準

本技術方案以現(xiàn)行國家及電力行業(yè)的標準為依據(jù)，國標未列入部分應參考IEC標準和規(guī)范。如標準間有矛盾時，應以較高標準為準。

GB50052-2009 供配電系統(tǒng)設計規(guī)范

GB50054-2011 低壓配電設計規(guī)范

IEC 61587     電子設備機械結構系列

（并參考國家電網(wǎng)公司2009年發(fā)布的《智能變電站智能控制柜技術規(guī)范》）

DL/T448-2000   《電能計量裝置技術管理規(guī)程》

DL/T 698      電能信息采集與管理系統(tǒng)

DL/T 698.1-2009   第1部分：總則

DL/T 698.2-2010   第2部分：主站技術規(guī)范

DL/T 698.31-2010  第3.1部分：電能信息采集終端技術規(guī)范-通用要求

DL/T 698.35-2010  第3-5部分：電能信息采集終端技術規(guī)范-低壓集中抄表終端特殊要求

DL/T 698.41-2010  第4-1部分：通信協(xié)議-主站與電能信息采集終端通信

DL/T 698.42-2010  第4-2部分：通訊協(xié)議-集中器下行通信協(xié)議

DL/T/814-2002     配電自動化系統(tǒng)功能規(guī)范

GB/T/3047.1       面板、架和柜的基本尺寸系列

DL/T5137-2001   《電測量及電能計量裝置設計技術規(guī)程》

GB2887 計算站場地技術條件

3.2網(wǎng)絡結構拓撲圖

      上海四季廣場配電房內(nèi)含有1#變壓器及其饋線回路，2#變壓器及其饋線回路，現(xiàn)場總共56臺智能儀表，現(xiàn)場布線方式采用總線型。系統(tǒng)的具體組網(wǎng)方式分為3層結構：現(xiàn)場設備層、中間通訊層及站控管理層。

3.3 ACREL-3000設計方案

      變電所低壓進線、出線柜及母聯(lián)柜原安裝儀表為機械式指針表，需重新加裝多功能網(wǎng)絡電力儀表。考慮計量的精度需求，須將現(xiàn)場安裝的電流互感器重新更換。如下圖：

      儀表取信號為：輔助電源（AC220V）取自當前抽屜內(nèi)開關上端A相電壓；測量電壓信號取自當前抽屜內(nèi)開關下端各相電壓；電流信號取自電流互感器電流二次輸出信號。需加裝或改造的回路數(shù)統(tǒng)計入下：

      層配中AX柜需對總開關及各分支回路進行儀表加裝，其余柜體僅改裝總表。改裝仍采用多功能網(wǎng)絡電力儀表。

4 設計變更

4.1電費計量報表變更：

      變更內(nèi)容：運行系統(tǒng)中所有下拉菜單（曲線、電能計費報表）中的回路名稱改為儀表位置。

      變更原因：客戶更改回路用戶名稱后，下拉菜單里回路名稱沒有關聯(lián)，不方便用戶查詢。儀表位置是不變化的。

      上海安科瑞電氣股份有限公司軟件設計部對客戶的要求經(jīng)過評審，同意對該項目進行電費計量報表變更。

4.2 添加功能：

      為了實現(xiàn)上海四季廣場系統(tǒng)的電能管理以及客戶電費計量的直觀性，四季廣場物業(yè)管理部門經(jīng)過討論需要增加以下附加功能：

月電能（總電能）對比報表

含一年內(nèi)十二個月各月電能對比和查詢?nèi)我鈨蓚€月的電能對比。

日電能（總電能）對比報表

含一月內(nèi)各日電能對比和查詢?nèi)我鈨扇盏碾娔軐Ρ取?/p>

電費計量（原復費率電費計量保存）

總用電量不分復費率，單價計量電費。

月MD值對比（要求同*條）

電流變比

做出電流變比報表，并能打印。電流變比報表里要有儀表出廠編號。

      上海安科瑞電氣股份有限公司軟件設計部對客戶的要求經(jīng)過評審，同意對該項目進行軟件添加以上功能。

5 系統(tǒng)功能

5.1系統(tǒng)主界面

      系統(tǒng)開機后會自動進入操作系統(tǒng)和配電監(jiān)控系統(tǒng)。本系統(tǒng)采用全中文界面，操作簡單方便；運行穩(wěn)定可靠的特點。點擊相應快捷按鈕即可進入相應的系統(tǒng)功能模塊；系統(tǒng)具有一次系統(tǒng)圖顯示（顯示電壓、電流、功率、功率因數(shù)及頻率等監(jiān)測信息），模擬圖顯示和網(wǎng)絡結構圖顯示；系統(tǒng)具有人機界面友好，顯示數(shù)據(jù)直觀，方便用戶查閱。

                                            1#變壓器低壓配電系統(tǒng)圖

                                              2#變壓器低壓配電系統(tǒng)圖

5.2報表查詢功能

5.2.1遙測報表查詢

      報表可以查詢?nèi)我鈺r刻所有回路的三相電壓、三相電流、有功功率、無功功率、功率因數(shù)，并有報表打印及導出功能。

                                                    遙測報表

5.2.2歷史電度報表查詢

報表可以查詢所有回路任意時間間隔段所用的電度數(shù)，同時報表具有打印及導出功能

歷史報表

5.2.3復費率報表查詢

含有任意時段復費率電能查詢，本月復費率查看功能。

付費率報表

本月付費率報表

5.2.4電費計量

A、電費計量有權限登錄，如果沒有權限人員無法登錄此界面查看電費，更改數(shù)值。

MD申請值報表含有對各回路用電客戶MD值修改、電費修改、MD單價修改功能。

MD申請值輸入

      B、現(xiàn)場2種不同智能儀表電費計量方式

      B1、電費計量為帶MD的儀表，時段可以任意設定查詢。復費率時段電費自動算出。設定好要查時段，選擇回路，就自動算出電費。

注：平2電費7、8、9三個月按峰電費計量，其余各月按平電費計量（自動生成）。

電費清單報表

B2、無MD電費的智能儀表，電費根據(jù)復費率時段自動算出。

電費清單報表

5.2.4 CT報表查詢

      報表可以查詢所有回路的CT值，具有打印及導出功能，方便管理人員后期維護的工作。

CT報表

5.3趨勢曲線功能

      曲線趨勢：實現(xiàn)了用戶所要求的通過對各配電回路的電流、MD繪制趨勢曲線，分析該回路配電運行狀況。曲線可對測量數(shù)據(jù)量程進行設置，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。

電流趨勢曲線

MD趨勢曲線

5.4 系統(tǒng)遙信狀態(tài)報警

       在配電系統(tǒng)發(fā)生運行故障時，會及時發(fā)出聲光報警提示用戶及時響應故障回路，同時自動記錄事件發(fā)生的時間和回路名稱，以便用戶查詢，追憶故障原因。              

       實時性：項目實施前現(xiàn)場數(shù)據(jù)主要靠人工抄錄，1天2次，各回路時間不統(tǒng)一，可對性差；項目實施后后臺實時采集，50mS一次，可比性強。

       存儲管理：項目實施前紙質(zhì)記錄，查詢時翻箱倒柜，年久易失，數(shù)據(jù)日期管理復雜；項目實施后計算機存儲，數(shù)據(jù)可存儲10年以上，查詢速度快，只需鼠標一點，迅速準確。

        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，峰平谷時段對比明顯，便于削峰填谷，而且三相用電的調(diào)配相對均衡。

        數(shù)據(jù)安全：項目實施前分散管理，手工定時備份，對連續(xù)數(shù)據(jù)備份不準確；項目實施后同步集中管理，系統(tǒng)自動即時備份。

       設備管理：項目實施前各個抽屜柜回路通斷電要現(xiàn)場去查看，斷電時無報警；項目實施后通過后臺一次系統(tǒng)圖清晰展示，回路跳閘時，后臺自動記錄，并伴隨自動報警。

負荷調(diào)整：項目實施前調(diào)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

       Acrel-3000電能管理系統(tǒng)具有通用性好、可靠性高、組態(tài)靈活等優(yōu)點，在上海四季廣場項目上得以成功應用。隨著計算機信息技術的普及，低壓配電智能化的要求也越來越高，變配電監(jiān)控及低壓配電管理使得實現(xiàn)配電室的無人職守真正成為現(xiàn)實，系統(tǒng)對各種用電設備的歷史運行數(shù)據(jù)和狀態(tài)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，減少人力投入，提高工作效率，從而降低整個系統(tǒng)的運營成本。

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

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