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太仓特灵空调电能管理系统的设计与应用


安科瑞电气股份有限公司

太仓特灵空调电能管理系统的设计与应用
张奇峰 江苏安科瑞电器制造有限公司 214405
摘要:介绍太仓特灵空调电能管理系统,采用智能电力仪表采集配电现场的各种电参量和开关信号。系统采用现场就地组网的方 式,组网后通过现场总线通讯并远传至后台,通过 Acrel-3000 型电能管理系统实现变电所配电回路用电的实时监控。

关键词:大型制造企业;太仓特灵空调电能管理系统;0.4KV 变电所;专变;智能电力仪表;Acrel-3000 型;电能管理系统

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概述 太仓特灵空调项目位于江苏省苏州市太仓市东亭

北路 64 号。 本项目为太仓特灵空调电能管理系统。 根 据配电系统管理的要求,需要对太仓特灵空调厂内 2 个 10KV 高压变电所, 1 个 0.4KV 低压变电所和 3 个专 变内的低压配进出线分别进行电力监控及电能管理, 以保证用电的安全、可靠和高效。 Acrel-3000 型低压智能配电系统,充分利用了现 代电子技术、计算机技术、网络技术和现场总线技术 的最新发展,对变配电系统进行分散数据采集和集中 监控管理。对配电系统的二次设备进行组网,通过计 算机和通讯网络,将分散的配电所的现场设备连接为 一个有机的整体,实现电网运行的远程监控和集中管 理。 1 系统结构描述 本监控系统主要实现太仓特灵空调厂房里高低压 变电所以及室外专变配电西戎进行用电监控与电能管 理。 监控范围为高低压及专变上的 49 台安科瑞自制型 号为 PZ96-E4/C 的多功能电力仪表、 21 台第三方综保 和两台温控仪进行远程实时监控和电能管理。该系统 72 只多功能电力仪表,分 9 条总线,这 9 条总线通过 屏蔽双绞线拉至串口服务器,经过数据处理上传至值 班室监控主机,实现总线上仪表与监控主机的数据连 通。 本监控系统采用分层分布式结构,即站控层,通 讯层与间隔层;如图(1)所示:
图(1)低压网络拓扑图

间隔设备层主要为: 安科瑞多功能网络电力仪表、 综保、温控仪等。这些装置分别对应相应的一次设备 安装在电气柜内,这些装置均采用 RS485 通讯接口, 通过现场 MODBUS 总线组网通讯,实现数据现场采 集。 网络通讯层主要为:串口服务器和协议转换隔离 器, 其主要功能为把 RS485 信号转换成 RS232 信号或 网络信号,完成现场层和站控层之间的数据交互。 站控管理层:设有高性能工业计算机、显示器、 UPS 电源、 打印机等设备。 监控系统安装在计算机上, 集中采集显示现场设备运行状况,以人机交互的形式 显示给用户。 以上网络仪表均采用 RS485 接口和 MODBUSRTU 通讯协议,RS485 采用屏蔽线传输,一般都采用 二根连线,接线简单方便;通讯接口是半双工通信即
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通信的双方都可以接收、发送数据但是在同一时刻只 能发送或接收数据,数据最高传输速率为 10Mbps。 RS485 接口是采用平衡驱动器和差分接收器的组合, 抗噪声干扰能力增强,总线上允许连接多达 32 个设 备,最大传输距离为 1.2km。 2 电力监控系统主要功能 2.1 数据采集与处理 数据采集是配电监控的基础,数据采集主要由底 层多功能网络仪表采集完成,实现远程数据的本地实 时显示。需要完成采集的信号包括:三相电压 U、三 相电流 I、频率 Hz、功率 P、功率因数 COSφ、电度 Epi、远程设备运行状态等数据。 数据处理主要是把按要求采集到的电参量实时准 确的显示给用户,达到配电监控的自动化化和智能化 要求,同时把采集到的数据存入数据库供用户查询。 2.2 人机交互 系统提供简单、易用、良好的用户使用界面。采 用全中文界面, CAD 图形显示低压配电系统电气一次 主接线图,显示配电系统设备状态及相应实时运行参 数,画面定时轮巡切换;画面实时动态刷新;模拟量 显示;开关量显示;连续记录显示等。 2.3 历时史事件 历史事件查看界面主要为用户查看曾经发生过的 故障记录、信号记录、操作记录、越限记录提供方便 友好的人机交互,通过历史事件查看平台,您可以根 据自己的要求和查询条件方便定位您所要查看的历史 事件,为您把握整个系统的运行情况提供了良好的软 件支持。 2.4 数据库建立与查询 主要完成遥测量和遥信量定时采集,并且建立数 据库,定期生成报表,以供用户查询打印。 2.5 用户权限管理 针对不同级别的用户,设置不同的权限组,防止 因人为误操作给生产,生活带来的损失,实现配电系 统的安全,可靠运行。可以通过用户管理进行用户登 录、用户注销、修改密码、添加删除等操作,方便用 户对账号和权限的修改。 2.6 运行负荷曲线 负荷趋势曲线功能主要负责定时采集进线及重要 回路电流和功率负荷参量,自动生成运行负荷趋势曲 线的,方便用户及时了解设备的运行负荷状况。点击 画面相应按钮或菜单项可以完成相应功能的切换;可 以查看实时趋势曲线或历史趋势线;对所选曲线可以 进行平移、缩放、量程变换等操作,帮助用户进线趋 势分析和故障追忆,为分析整个系统的运行状况提供 了直观而方便的软件支持。 2.7 远程报表查询 报表管理程序的主要功能是根据用户的需要设计 报表样式,把系统中处理的数据经过筛选、组合和统 计生成用户需要的报表数据。本程序还可以根据用户 的需要对报表文件采用定时保存、 打印或者召唤保存、 打印模式。同时本程序还向用户提供了对生成的报表 文件管理功能。 3 案例分析 太仓特灵空调电能管理系统监控区域为 1 个低压 变电所、2 个高压变电所和 2 个专变,本项目针对这 个变电所的 10/0.4kV 配电系统进行用电监控与电能管 理;监控范围为配电所 0.4KV 低压回路、专变 0.4KV 低压回路和 10KV 高压配电回路的低压进线柜、联络 柜及馈线柜进行远程实时监控和电能管理。 进出线线回路均采用 PZ96-E4/C 多功能仪表, 其 是针对电力系统、工矿企业、公共设施、智能大厦的 电力监控需求而设计的网络电力仪表,它能测量所有 常规电力参数,如:三相电压、电流、有功功率、无 功功率、功率因数、频率、有功电度、无功电度等多 种电参量。并且本仪表带有 4 路光电隔离开关量输入 接点和 2 路继电器控制输出接点,这些接点可以配合 智能断路器实现断路器的遥信、遥控操作。该系列网 络电力仪表主要应用于变电站自动化、 配电网自动化、 小区电力监控、工业自动化、能源管理系统及智能建 筑等领域。 低压配电二次图见图(2),功能有电量遥测主要 监测运行设备的电参量,其中包括:线三相电压,电 流,功率,功率因数,电能,频率等电参量及配出回 路的三相电流;遥信功能实现显示现场设备的运行状 态,主要包括:开关的分、合闸运行状态和通讯故障 报警;断路器变位时会发出报警信号,提醒用户及时 处理故障。

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图(2)低压配电二次图

图(5) 参数抄表

遥信和遥测报警功能,主要完成对低压各出线回 路的开关运行状态和负载进线监控,对开关变位和负 载越限弹出报警界面指示具体的报警位置并声音报 警,提醒值班人员及时处理。见图(3)和图(4)。

用电量报表功能,可选择时间段进行查询,支持 任意时间段电度累计查询,具备数据导出和报表打印 等功能。为值班人员提供了精确可靠的电能报表。该 报表各回路名称和数据库关联,方便用户修改回路名 称。如下图所示,某段时间内的各配电回路的精确用 电量,用户可以直接打印报表,可以以 EXCEL 格式另 存到其他位置。 见图(6)。

图(3) 实时遥信报警信息

图(6) 电能报表

系统通讯结构示意图, 主要显示系统的组网结构, 系统采用分层分布式结构,同时监测间隔层设备的通 信状态。绿色表示通讯正常,红色表示通讯故障。见 图(7)。

图(4)历史遥测报警信息查询

参数抄表功能,主要对低压各出线回路的电参数 进线查询。支持任意时刻电参数查询,具备数据导出 和报表打印等功能。该报表查询供 3 个变电所和 2 个 专变出线各高低压回路的电参数,主要包括:三相电 流、有功功率和有功电度及变压器温度。该报表各回 路名称和数据库关联,方便用户修改回路名称。见图 (5)。
图(7)系统通讯结构示意图

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负荷趋势曲线界面中可直观的查看回路的负荷运 行情况。查看实时和历史趋势曲线,点击画面相应按 钮或菜单项可以完成相应功能的切换;帮助用户进线 趋势分析和故障追忆,具备曲线打印功能。为分析整 个系统的运行状况提供了直观而方便的软件支持。见 图(8)。 作者简介:张奇峰,男,本科,江苏安科瑞电器制造 有限公司, 主要研究方向为智能建筑供配电监控系统。 手机:18860995106

图(8)趋势曲线图

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结束语 随着社会的发展及电力的广泛应用,电力监控系

统已成为全国各地重点工程项目、 标志性建筑/大型公 共设施等大面积多变电所用户的必然选择,本文介绍 的 Acrel-3000 电能管理系统在太仓特灵空调的应用, 可以实现对变电所低压配电回路用电的实时监控与电 能管理,不仅能显示回路用电状况,还具有网络通讯 功能,可以与串口服务器、计算机等组成电力监控系 统,方便变电所值班人员的远程管理,利于节省电能 抄表的时间,将信息化带入配电监控。系统实现对采 集数据的分析、处理,实时显示变电所内各配电回路 的运行状态,对分合闸、负载越限具有弹出报警对话 框及语音提示,并生成各种电能报表、分析曲线、图 形等,便于电能的远程抄表以及分析、研究。该系统 运行安全、可靠、稳定,为变电所用户解决用电问题 提供了真实可靠的依据,取得了较好的社会效益。[2]

参考文献: [1]. 任致程 周中. 电力电测数字仪表原理与应用指南 [M]. 北 京. 中国电力出版社. 2007. 4 [2]. 周中等编著 . 智能电网用户端电力监控与电能管理系统产 品选型及解决方案[M]. 北京. 机械工业出版社. 2011.10

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