智能低壓電能在線管理系統(tǒng)在企業(yè)動力分廠設(shè)計與應(yīng)用

時間：2023-04-10作者：安科瑞電氣股份有限公司瀏覽：67

楊翠
安科瑞電氣股份有限公司  上海嘉定  201801


摘 要：動力分廠的低壓電能是電力管理的關(guān)鍵內(nèi)容，能夠幫助管理人員詳細(xì)了解電力資源分配情況，分析其合理性，對各項電力設(shè)備的耗能情況予以評估。但是傳統(tǒng)計量模式及管理模式均具有一定局限性，在復(fù)雜環(huán)境下檢測的數(shù)據(jù)也具有及時性不佳、準(zhǔn)確性待提升等弊端，因此不利于電能合理管控，探究較加智能的管理系統(tǒng)成為重要工作內(nèi)容。本項目中智能低壓電能在線管理系統(tǒng)的設(shè)計意在實現(xiàn)管理的智能化和數(shù)字化，提升管理質(zhì)量，文章詳細(xì)介紹了系統(tǒng)設(shè)計的各項參數(shù)及應(yīng)用優(yōu)勢，能夠在很大程度上保證電能系統(tǒng)的穩(wěn)定運行，同時實現(xiàn)節(jié)能降耗。。 
關(guān)鍵詞：動力分廠；智能低壓電能在線管理系統(tǒng)；節(jié)能降耗
 
0 引言
       動力分廠在企業(yè)中發(fā)揮關(guān)鍵作用，為總、分公司提供動力支持，其中的低壓配電室管理又在其中占據(jù)重要位置。當(dāng)前如何提升低壓配電室電能管理質(zhì)量已成為各個企業(yè)需面臨的主要難題，也是合理分配企業(yè)電能資源、提升企業(yè)綜合競爭力的**所在。在企業(yè)發(fā)展規(guī)模不斷擴(kuò)大、市場競爭愈發(fā)激烈的影響下，實現(xiàn)低壓電能智能化、信息化管控已成為必然。
 
1 項目概況
       動力分廠主要的是為全廠提供充足電能，服務(wù)范圍不僅包括總公司，還包括下屬分公司。當(dāng)前低壓配電室的電能計量系統(tǒng)計量方式一般為針電能表、機(jī)械電能表或者電子式直讀表，雖具有數(shù)據(jù)測量功能，但是不支持?jǐn)?shù)據(jù)實時上傳，且系統(tǒng)內(nèi)設(shè)備繁多。傳統(tǒng)計量方式下統(tǒng)計周期長、工作量大，數(shù)據(jù)分析的準(zhǔn)確性將受到較大影響，無法幫助管理人員有效衡量廠區(qū)用電情況。不僅如此，部分計量使用儀用變壓器安裝，存在一定安全隱患，可能影響設(shè)備的穩(wěn)定運行。本項目的智能低壓電能在線管理系統(tǒng)意在通過智能管理的構(gòu)建提升廠區(qū)電能管理質(zhì)量，提升設(shè)備自動化、智能化水平，對區(qū)域電能使用情況予以有效統(tǒng)計和監(jiān)控，促使廠區(qū)節(jié)能降耗，為設(shè)備升級提供充分且科學(xué)的數(shù)據(jù)參考。
 
2 項目實施內(nèi)容 
2.1　服務(wù)范圍
     （1）總公司?？偣竟灿械蛪号潆娛?3個，更換的導(dǎo)軌式電能表、多功能測控電表、儀用變壓器、無線采集器分別為474臺、62臺、1422臺、23臺，此外應(yīng)將電能管理系統(tǒng)安裝于整流所主控室，并安裝一臺無線采集器。
     （2）分公司。分公司共有低壓配電室24個，更換的導(dǎo)軌式電能表、多功能測控電表、儀用變壓器、無線采集器分別為171臺、59臺、513臺、23臺，此外與總公司相同，應(yīng)將電能管理系統(tǒng)安裝于整流所主控室，安裝一臺無線采集器。此外，總公司及分公司各低配室內(nèi)需要于母聯(lián)柜、低壓進(jìn)線柜面板處安裝多功能測控電表，饋出柜則配置導(dǎo)軌式三相電能表及一次電流互感器。整流所主控室操作臺則要配備服務(wù)器主機(jī)，于其中安裝電能計量監(jiān)控系統(tǒng)軟件。由于部分分公司未實現(xiàn)5G網(wǎng)絡(luò)覆蓋，此部分公司使用通訊光纖傳輸信號。
2.2　系統(tǒng)組網(wǎng)方式
       低壓配電室安裝的多功能測控表可以將測得的數(shù)據(jù)通過有線或無線方式上傳至無線采集器；導(dǎo)軌式三相電能表可以將測得的數(shù)據(jù)通過LoRa無線方式上傳至無線采集器。總公司及分公司低配室無線采集器均可使用5G網(wǎng)絡(luò)實現(xiàn)，匯總至整流所主控室服務(wù)器。但是需要注意的是，電能計量管理系統(tǒng)需提前預(yù)約接口供系統(tǒng)平臺使用。
 
3 設(shè)備具體功能要求
3.1　導(dǎo)軌式三相電能表
    （1）使用環(huán)境。相對濕度則要求在無冷凝環(huán)境下處于5%至95%。
    （2）安裝要求。在符合低壓開關(guān)柜位置及尺寸的基礎(chǔ)上選擇標(biāo)準(zhǔn)導(dǎo)軌式安裝。
    （3）電磁兼容性及防護(hù)等級。設(shè)備需在高濕度、腐蝕氣體、強(qiáng)電磁感染環(huán)境下工作，因此元件需采用防潮、防腐、穩(wěn)定性強(qiáng)的工藝進(jìn)行制造。此外，電磁兼容性需在EMC3級以上、防護(hù)性能需在IP52級以上。
    （4）液晶顯示。導(dǎo)軌式三相電能表需安裝液晶顯示屏，且滿足高清晰度、高亮度、帶背光支持的特點，用以顯示電壓、電能、功率因素、電流以及DI狀態(tài)等各項數(shù)據(jù)。
    （5）測量功能。此電能表能夠測量的參數(shù)較多，其中主要包括三相電流、三相電壓、雙向有功功率及電度、雙向無功功率及電度、功率因數(shù)、電壓不平衡度、零序電流、15min需量等。
    （6）I/O輸入輸出。開關(guān)量輸入、輸出接點需在2路以上，可實現(xiàn)現(xiàn)場斷路器分合閘。
    （7）通訊。配置LoRa無線通信接口，用以將采集的至電能管理系統(tǒng)主機(jī)，同時刷新開關(guān)量變位及系統(tǒng)實時數(shù)據(jù)；配置RS-485通訊口，用以作為備用通信接口。
    （8）事件記錄。事件記錄功能的配備可用于管理人員后期查詢報警、開關(guān)量變位等各項數(shù)據(jù)，記錄條目在32條以上，停電后自動保存數(shù)據(jù)。
    （9）需量。電能表可自行計算正向有功、無功功率實時需量等。
    （10）諧波分析。諧波分析功能的配備能夠?qū)﹄娏髦C波總畸變率、回路電壓等實施監(jiān)測，分次諧波數(shù)據(jù)應(yīng)在31次以上。
    （11）定值越限。電能表支持電氣量越限報警功能，可采用相電壓越上限及越下限、電流越上限及越下限、線電壓越上限及越下限、總功率因數(shù)越上限及越下限、線電壓越上限及越下限等，另外越限報警事件需在6組以上，越限后系統(tǒng)自動開啟繼電器出口。
3.2　多功能測控電表
    （1）安裝要求。在符合低壓開關(guān)柜位置及尺寸的基礎(chǔ)上選擇標(biāo)開孔嵌入式安裝。
    （2）I/O輸入輸出。多功能測控電表需配備開關(guān)量輸入接點4路以上、開關(guān)量輸出接點2路以上，可實現(xiàn)現(xiàn)場斷路器分合閘。
    （3）通訊。多功能測控電表配置RS-485通訊口，用以將采集的至電能管理系統(tǒng)主機(jī)，同時刷新開關(guān)量變位及系統(tǒng)實時數(shù)據(jù)。事件順序記錄分辨率應(yīng)為1ms。
    （4）其他。多功能測控電表使用環(huán)境、電磁兼容性及防護(hù)等級、液晶顯示、測量功能、事件記錄、需量、諧波分析、定值越限等均與導(dǎo)軌式三相電能表配置相同。
3.3　無線采集器
    （1）使用環(huán)境及防護(hù)等級。無線采集器使用環(huán)境及防護(hù)等級、電磁兼容性等與導(dǎo)軌式三相電能表相同。
    （2）通信參數(shù)。以太網(wǎng)參數(shù)：配置4個以上標(biāo)準(zhǔn)RJ45型以太網(wǎng)接口，另外內(nèi)部建立1.5kV磁隔離保護(hù)。串口通信參數(shù)：配置8個以上RS485接口，另外內(nèi)部建立3kV磁隔離保護(hù)、防靜電保護(hù)、防雷保護(hù)、靜電保護(hù)。
    （3）網(wǎng)絡(luò)要求。無線采集器需支持5G網(wǎng)絡(luò)。
    （4）LoRa通信參數(shù)。32個以上通信信道，工作頻段為470~510MHz ，主要采用LoRa調(diào)制方式，但是同時也支持包括FSK、GFSK在內(nèi)的傳統(tǒng)調(diào)制方式?？諘鐥l件下極限通信距離為3000m。
    （5）數(shù)據(jù)采集功能。8個以上RS-485接口、以太網(wǎng)接口及LoRa接口。采集方式可分為實時采集（對各電表數(shù)據(jù)通過在線輪詢法實時）、指令采集（接收到數(shù)據(jù)中心命令后立刻采集）和定時自動采集（依據(jù)預(yù)先設(shè)置的時間定時采集）。
    （6）數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)功能。配備8個以上轉(zhuǎn)發(fā)通道，相互獨立，同時配套轉(zhuǎn)發(fā)規(guī)約、通信地址以及端口。
    （7）數(shù)據(jù)存儲。采集器支持15d以上數(shù)據(jù)存儲，且在出現(xiàn)故障或者斷電時能夠?qū)崿F(xiàn)數(shù)據(jù)的自動保存，當(dāng)服務(wù)器恢復(fù)后可將保存的數(shù)據(jù)上傳至后臺服務(wù)器數(shù)據(jù)庫，保數(shù)據(jù)不丟失。
    （8）透明傳輸功能。要求配備集成串口服務(wù)器功能，以此對智能終端設(shè)備與主站的數(shù)據(jù)交流予以控制。
    （9）邏輯可編程功能。能夠通過邏輯運算、算術(shù)運算進(jìn)一步分析遙測、電能等數(shù)據(jù)，并將計算成果分享至主站，還可使用運算遙控出口；二次邏輯編程有利于預(yù)期輸出的實現(xiàn)。
    （10）系統(tǒng)校時功能?？娠@示時鐘并支持SNTP對時、主站通信對時，誤差控制在0.5s/d以下。
    （11）輸入輸出功能。系統(tǒng)輸入信號4路以上，24V額定電壓，10ms事件分辨率；系統(tǒng)輸出信號2路以上，分別為常開DO、常開常閉Alarm，可以利用軟件對常開DO進(jìn)行設(shè)置，作為常規(guī)DO用以邏輯控制輸出。
3.4　服務(wù)器
    （1）處理器。總公司、分公司均配置塔式服務(wù)器，處理器型號為至強(qiáng)E-222 5G，3.7GHz CUP頻率。
    （2）內(nèi)存容量。服務(wù)器內(nèi)存容量為16GB。
    （3）硬盤容量。服務(wù)器硬盤為SATA可擴(kuò)展，容量為2TB，擴(kuò)展后可達(dá)32TB。
    （4）USB。同時配置USB 2.0、USB 3.0，數(shù)量分別為4個、6個。
    （5）內(nèi)置硬盤托架。配置6個內(nèi)置硬盤托架支持大存儲容量。
    （6）操作系統(tǒng)。操作系統(tǒng)選擇Win10中文標(biāo)準(zhǔn)版。
    （7）4個DIMM插槽，支持DDR4內(nèi)存容量。
    （8） 液 晶 顯 示 器 。 顯 示 器 分 辨 率 為1920*1080，面板尺寸32英寸，60Hz刷新率，5ms響應(yīng)時間。另外配置VGA接口和HDMI接口。 
 
4　電能計量監(jiān)控系統(tǒng)軟件
4.1　電力監(jiān)控功能
    （1）數(shù)據(jù)采集與處理。本項目可準(zhǔn)確采集、處理多種能源及生產(chǎn)數(shù)據(jù)，且數(shù)據(jù)穩(wěn)定、可靠、及時，使用專門數(shù)據(jù)庫儲存數(shù)據(jù)，期限在3年以上，系統(tǒng)支持設(shè)備為5000個以上。電能計量監(jiān)控系統(tǒng)軟件中的程序可同時進(jìn)行多設(shè)備采集，實現(xiàn)分布式數(shù)據(jù)采集，另外可就地前置，與實時監(jiān)控主機(jī)，獨立運行，一旦監(jiān)控主機(jī)發(fā)生故障不會對采集程序造成影響。該軟件系統(tǒng)同時支持主備冗余機(jī)制，程序間需實現(xiàn)無縫切換，間隔時間在8s以下。數(shù)據(jù)采集程序還可以對數(shù)據(jù)予以統(tǒng)計、分析、修正，同時擁有自我保護(hù)機(jī)制，即在系統(tǒng)通信中斷后仍可通過智能裝置中數(shù)據(jù)的讀取恢復(fù)重要信息。
    （2）實時監(jiān)控報警。監(jiān)控設(shè)備的主要任務(wù)就是在運行異常時發(fā)出報警信號，通過語音報警、監(jiān)控畫面推送、閃爍提示等實現(xiàn)監(jiān)控的有效執(zhí)行。
    （3）事件查詢。告警發(fā)生時電能計量監(jiān)控系統(tǒng)軟件將會實時彈出警告畫面，詳細(xì)展示日期、時間、告警類型并定位告警部位且按照事件將會進(jìn)行分級報警，顯示不同的顏色和特征值，有利于人員進(jìn)行針對性處理。告警信息及處理結(jié)果將自動儲存至相關(guān)數(shù)據(jù)庫，同時支持事件查詢，可在軟件內(nèi)按照時間、關(guān)鍵詞等進(jìn)行快速檢索。
    （4）趨勢曲線分析。軟件具有歷史數(shù)據(jù)分析功能，可以詳細(xì)、智能分析歷史數(shù)據(jù)，類型多樣，包括棒圖分析、曲線分析等，同時支持多種視圖類型。
    （5）故障錄波分析功能。故障錄波分析模塊可正確讀取故障波形文件并進(jìn)行計算和分析，顯示變化趨勢，波形分析界面能直觀查詢故障量相關(guān)參數(shù)，可展示矢量圖形，同時能夠?qū)崿F(xiàn)波形數(shù)據(jù)導(dǎo)出、PNG圖片輸出。
    （6）標(biāo)準(zhǔn)報表模板。系統(tǒng)支持報表統(tǒng)計，系統(tǒng)內(nèi)所有設(shè)備的電能信息均可統(tǒng)計在程序內(nèi)并通過報表形式分析和傳輸，同時支持對比統(tǒng)計、自定義計算、手動修改數(shù)據(jù)、自定義表格形式、信息查詢、Excel格式轉(zhuǎn)化、數(shù)據(jù)的二次處理等功能，人員可以進(jìn)行報表打印，可以發(fā)送至*郵箱。
4.2　電能管理
    （1）電能計量管理。支持自定義設(shè)置電能計量點周期，可根據(jù)實際所需周期選擇電能用量的統(tǒng)計分析；支持自定義時間段統(tǒng)計報表的顯示和輸出；可進(jìn)行同比、環(huán)比、統(tǒng)計排名，支持多節(jié)點分析。
    （2）需量管理。支持需量計算功能，經(jīng)監(jiān)控詳細(xì)了解各設(shè)備需量變化趨勢，以此分析月度基本電費，了解設(shè)備運行過程中的可優(yōu)化之處并予以調(diào)整。需量計算可幫助管理人員有效識別耗電源，對于降低能耗、控制波峰電價用電、減少用電費用有重要現(xiàn)實意義。所有分析的參數(shù)可通過棒圖、曲線圖等形式顯示，同時管理者可經(jīng)Web管理界面查詢。需量計算功能下系統(tǒng)可設(shè)置多級需量限值**約預(yù)警，以此電能管理質(zhì)量和效率。
4.3　系統(tǒng)維護(hù)功能
     為系統(tǒng)設(shè)置安全權(quán)限，用戶角色不同，可按照自身權(quán)限大小使用口令登錄系統(tǒng)，對系統(tǒng)實施不同操作，操作記錄將由數(shù)據(jù)庫保存；軟件可按照企業(yè)管理組織結(jié)構(gòu)對訪問權(quán)限予以針對性設(shè)置，按權(quán)限對訪問范圍和節(jié)點予以分配，另外支持設(shè)置分層分級用戶群組。
4.4　數(shù)據(jù)庫維護(hù)和管理
     系統(tǒng)兼容性強(qiáng)，支持?jǐn)?shù)據(jù)庫連接，配備主備數(shù)據(jù)庫同步機(jī)制，以此實現(xiàn)數(shù)據(jù)庫合并。數(shù)據(jù)庫維護(hù)便捷，可方便地進(jìn)行數(shù)據(jù)備份和還原，同時人員可以歸檔管理數(shù)據(jù)，后期也可查詢和導(dǎo)出維護(hù)記錄。
4.5　擴(kuò)展功能
     監(jiān)控系統(tǒng)需具有通信接口擴(kuò)展功能，便于各項設(shè)備的接入以及集成數(shù)據(jù)的交互，同時支持二次開發(fā)。支持標(biāo)準(zhǔn)規(guī)約設(shè)備、非標(biāo)準(zhǔn)規(guī)約設(shè)備的接入，另外支持標(biāo)準(zhǔn)下的遠(yuǎn)傳規(guī)約轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)。
 
5安科瑞電能管理系統(tǒng)
5.1概述
       用戶端消耗著整個電網(wǎng)80%的電能，用戶端智能化用電管理對用戶可靠、節(jié)約用電有十分重要的意義。構(gòu)建智能用電服務(wù)體系，推廣用戶端智能儀表、智能用電管理終端等設(shè)備用電管理解決方案，實現(xiàn)電網(wǎng)與用戶的雙向良性互動。用戶端急需解決的研究內(nèi)容主要包括：**的表計，智能樓宇、智能電器、增值服務(wù)、客戶用電管理系統(tǒng)、需求側(cè)管理等課題。
      Acrel-3000WEB電能管理解決方案通過對用戶端用電情況進(jìn)行細(xì)分和統(tǒng)計，以直觀的數(shù)據(jù)和圖表向管理人員或決策層展示各分項用電的使用消耗情況，便于找出高耗能點或不合理的耗能習(xí)慣，有效節(jié)約電能，為用戶進(jìn)一步節(jié)能改造或設(shè)備升級提供準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)支撐。



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