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摘要：介紹上海日立電器有限公司電力需求側(cè)管理系統(tǒng)，采用智能電力儀表對(duì)公司原有配電現(xiàn)場(chǎng)的改造，通過總線型組網(wǎng)方式，將現(xiàn)場(chǎng)各種電參量集中采集，上傳至后臺(tái)監(jiān)控主機(jī)，進(jìn)行智能化組網(wǎng)。Acrel-2000系統(tǒng)在上海日立電器有限公司的應(yīng)用，加強(qiáng)了公司配電系統(tǒng)的安全可靠性，也為公司節(jié)約了大量了人力成本，實(shí)現(xiàn)了公司配電系統(tǒng)智能化。
關(guān)鍵詞： （DSM）電力需求側(cè)管理系統(tǒng) 智能電力儀表 Acrel-2000型 MD
0 引言
九十年代中后期隨著計(jì)算機(jī)、網(wǎng)絡(luò)、通信技術(shù)的發(fā)展，以及微機(jī)型繼電保護(hù)裝置的大量采用和變電站監(jiān)控系統(tǒng)在功能和可靠性方面的逐漸完善和提高，變電站監(jiān)控系統(tǒng)在新建和擴(kuò)建的變電站建設(shè)中得到較為廣泛采用。該系統(tǒng)通常采用分層分布式結(jié)構(gòu)，按間隔設(shè)計(jì)，擴(kuò)充性好，安裝比較方便，各種控制電纜直接到繼電保護(hù)小室，小室內(nèi)I/O單元通過現(xiàn)場(chǎng)總線連接，并與站控層通過光纖連接，抗干擾能力強(qiáng)，大大地減少了控制電纜的使用和敷設(shè)數(shù)量。
本課題提出了利用安科瑞公司網(wǎng)絡(luò)電能管理儀表和Acrel-2000組態(tài)軟件研制了一套適用于工廠的高、低壓配電的集中監(jiān)控系統(tǒng)。該課題的研究和實(shí)施，可實(shí)現(xiàn)工廠高低壓變電所的用電數(shù)據(jù)集中管理。對(duì)于提高供電系統(tǒng)的可靠性和經(jīng)濟(jì)運(yùn)行指標(biāo)，促進(jìn)供電系統(tǒng)管理的科學(xué)化、現(xiàn)代化，有著非常重要的現(xiàn)實(shí)意義。
1 項(xiàng)目概況
上海日立電器有限公司創(chuàng)建于1993年1月，位于浦東金橋出口加工區(qū)，由上海海立（集團(tuán)）股份有限公司投資、日本國(guó)日立家用電器公司合資組建而成。是當(dāng)今國(guó)內(nèi)最大的空調(diào)壓縮機(jī)生產(chǎn)企業(yè)。上海安科瑞電氣股份有限公司于2011年2月承接了上海日立電器有限公司電力監(jiān)控系統(tǒng)項(xiàng)目。整個(gè)系統(tǒng)采用Acrel-2000型電力監(jiān)控系統(tǒng)，完成對(duì)配電室內(nèi)主要設(shè)備和輸配電線路的監(jiān)測(cè)與管理。
本項(xiàng)目為改造項(xiàng)目，供配電分為高壓和低壓部分，高壓以35kV/10kV變電和10kV配電為主，而低壓部分以10/0.4kV變電站及低壓配電為主。針對(duì)上海日立電器有限公司內(nèi)的11個(gè)降壓站/變配電站所（其中4個(gè)降壓站平均分布在2個(gè)配電室內(nèi)，其它各降壓站均為獨(dú)立配電室）、204個(gè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)、178個(gè)待改造回路進(jìn)行設(shè)計(jì)改造。監(jiān)控室設(shè)置在其中一個(gè)降壓站2樓值班室。
系統(tǒng)采用分層分布式結(jié)構(gòu)，各配電室內(nèi)為我公司各系列帶通訊網(wǎng)絡(luò)儀表共計(jì)184只，項(xiàng)目在每個(gè)配電室設(shè)置一臺(tái)通訊管理機(jī)，采用RS485總線將網(wǎng)絡(luò)儀表接入通訊管理機(jī)，再通過光纖傳輸，將采集的所有現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備的數(shù)據(jù)傳至監(jiān)控主機(jī)，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程電參量實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)與電能計(jì)量。
2 用戶需求
根據(jù)與甲方溝通，共同確定現(xiàn)場(chǎng)系統(tǒng)需求如下：
1、實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)采集功能及處理：系統(tǒng)能夠?qū)ΜF(xiàn)場(chǎng)現(xiàn)有的模擬量、脈沖量及開關(guān)量、測(cè)量量、外部輸入信號(hào)等進(jìn)行實(shí)時(shí)和定時(shí)數(shù)據(jù)采集，定時(shí)數(shù)據(jù)可根據(jù)設(shè)定的時(shí)間間隔自動(dòng)轉(zhuǎn)存與硬盤，生成歷史數(shù)據(jù)庫(kù)。
2、屏幕顯示功能：系統(tǒng)動(dòng)態(tài)刷新顯示主接線圖，對(duì)各開關(guān)運(yùn)行狀體，在線運(yùn)行參數(shù)，網(wǎng)絡(luò)通訊狀態(tài)，曲線趨勢(shì)等，對(duì)實(shí)時(shí)及歷史時(shí)間，復(fù)費(fèi)率統(tǒng)計(jì)采用模擬圖的方式實(shí)時(shí)顯示。運(yùn)行狀態(tài)監(jiān)視圖分為主接線圖（主畫面、分畫面）、負(fù)荷曲線圖、波形分析圖以及用戶推出的其它需要顯示的運(yùn)行狀態(tài)畫面。
3、報(bào)表記錄及打印功能：系統(tǒng)可以定時(shí)、隨機(jī)、召喚打印各類故障及事故報(bào)警信息打印、事件順序記錄打印、報(bào)表及曲線等。
4、報(bào)警功能：當(dāng)出現(xiàn)開關(guān)事故變位、遙測(cè)越限、保護(hù)動(dòng)作、開關(guān)跳閘時(shí)，系統(tǒng)能發(fā)出聲音報(bào)警，并在主界面上顯示報(bào)警內(nèi)容，報(bào)警聲音根據(jù)報(bào)警信號(hào)的不同而不同。
5、歷史數(shù)據(jù)管理功能：周期性存儲(chǔ)運(yùn)行數(shù)據(jù)，保存操作記錄、設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)、保護(hù)動(dòng)作記錄、事故記錄等信息，形成完備歷史數(shù)據(jù)庫(kù)。
6、用戶管理功能：系統(tǒng)提供完善的用戶權(quán)限及口令控制，對(duì)不同等級(jí)的用戶設(shè)置不同的查看環(huán)境，方便用戶管理。
3 設(shè)計(jì)方案
上海安科瑞公司根據(jù)上海日立電器有限公司的實(shí)際情況為其選用了ACREL-2000電力監(jiān)控系統(tǒng)。
3.1 Acrel -2000符合的標(biāo)準(zhǔn)
本技術(shù)方案以現(xiàn)行國(guó)家及電力行業(yè)的有效標(biāo)準(zhǔn)為依據(jù)，國(guó)標(biāo)未列入部分應(yīng)參考IEC最新標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范。如標(biāo)準(zhǔn)間有矛盾時(shí)，應(yīng)以較高標(biāo)準(zhǔn)為準(zhǔn)。
GB2887-2000 《計(jì)算站場(chǎng)地技術(shù)要求》
GB/T13729-2002 《遠(yuǎn)動(dòng)終端通用技術(shù)條件》
DL478-2001 《靜態(tài)繼電保護(hù)及安全自動(dòng)裝置通用技術(shù)條件》
DL/T400-2010 《繼電器和安全自動(dòng)裝置技術(shù)規(guī)程》
DL/T 814-2002 《配電自動(dòng)化系統(tǒng)功能規(guī)范》
DL/T634-2002 《遠(yuǎn)動(dòng)設(shè)備和系統(tǒng)傳輸規(guī)約基本遠(yuǎn)動(dòng)任務(wù)配套標(biāo)準(zhǔn)》
DL/T721-2000 《配電網(wǎng)自動(dòng)化系統(tǒng)遠(yuǎn)方終端》
DL/T770-2001 《微機(jī)變壓器保護(hù)裝置通用技術(shù)條件》
GB/T50063-2008 《電力裝置的電測(cè)量?jī)x表裝置設(shè)計(jì)規(guī)范》
GB-14285-2006 《繼電保護(hù)和安全自動(dòng)裝置技術(shù)規(guī)程》
GBJ232-2002 《建筑電氣工程施工質(zhì)量驗(yàn)收規(guī)范》
GB/T15145-2001 《微機(jī)線路保護(hù)裝置通用技術(shù)條件》
GB50171-2006 《電氣裝置安裝工作盤、柜及二次回路結(jié)線施工及驗(yàn)收規(guī)范》
GB/50198-2011 《監(jiān)控系統(tǒng)工程技術(shù)規(guī)范》
GB/T17626.5 《浪涌（沖擊）抗擾度試驗(yàn)》
DL/T5003-2005 《電力系統(tǒng)調(diào)度自動(dòng)化設(shè)計(jì)技術(shù)規(guī)程》
IEC-61131-3 《圖形可編程標(biāo)準(zhǔn)》
3.2 Acrel-2000設(shè)計(jì)方案
上圖為安科瑞電氣股份有限公司為上海日立電器該著系統(tǒng)設(shè)計(jì)的Acrel-2000變配電監(jiān)控系統(tǒng)拓?fù)鋱D，現(xiàn)場(chǎng)中的IO設(shè)備的通訊線纜均采用RVSP 2*1.5屏蔽雙絞線。
上海日立電器需改造的部分主要包括：1#降壓站、2#降壓站、3#降壓站、4#降壓站、監(jiān)控中心降壓站、5#降壓站、6#降壓站、7#降壓站和8#降壓站。其中監(jiān)控中心降壓站距離中心值班室距離比較近，采用屏蔽雙絞線直接上傳的模式（把屏蔽雙絞線直接拉到監(jiān)控中心的1臺(tái)通訊管理機(jī)上）；其余降壓站距離監(jiān)控中心距離比較遠(yuǎn)，均采用單模光線數(shù)據(jù)上傳（每個(gè)降壓站的通訊管理機(jī)位于該站房?jī)?nèi)，通過單模光纖連接至監(jiān)控中心交換機(jī)上，進(jìn)行數(shù)據(jù)上傳）；該項(xiàng)目總共用到9臺(tái)通訊管理機(jī)，其中1~8#降壓站均通過單模光纖上傳數(shù)據(jù)，在距離比較遠(yuǎn)的情況下，保障了現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)傳輸?shù)膶?shí)時(shí)性與穩(wěn)定性。
4 系統(tǒng)變更
4.1一階段項(xiàng)目變更：
增加周報(bào)表、增加MD曲線（各低壓回路和總進(jìn)線）、日?qǐng)?bào)表和月報(bào)表增加時(shí)間欄、增加峰、平、谷用電量查詢功能、支持各用電回路名稱更改
根據(jù)客戶對(duì)項(xiàng)目的變更需求，上海安科瑞電氣股份有限公司項(xiàng)目組對(duì)項(xiàng)目變更進(jìn)行評(píng)審和估算，由該項(xiàng)目軟件部門對(duì)原方案進(jìn)行修改，除原有的日?qǐng)?bào)表和月報(bào)表，為用戶增加了周報(bào)表功能，在原有的曲線功能基礎(chǔ)上，增加了MD曲線查詢功能，對(duì)原有的日?qǐng)?bào)表和月報(bào)表進(jìn)行修改，增加了了時(shí)間欄，增加了峰、平、谷用電量查詢，對(duì)回路名稱采用權(quán)限設(shè)定更改功能。軟件更改設(shè)計(jì)經(jīng)過檢測(cè)后滿足了客戶提出的項(xiàng)目變更要求。
4.2 二階段項(xiàng)目變更：
可查詢?nèi)我蛔儔浩骰蛉我豢偩�的MD歷史曲線、在MD曲線界面上需加時(shí)間點(diǎn)設(shè)置（單一回路和總回路都需要）、加一個(gè)UTE字段、在周報(bào)表、日?qǐng)?bào)表、月報(bào)表中對(duì)10KV電能數(shù)據(jù)進(jìn)行刪除。
根據(jù)客戶對(duì)項(xiàng)目的變更需求，上海安科瑞電氣股份有限公司項(xiàng)目組對(duì)項(xiàng)目變更進(jìn)行評(píng)審和估算，再由該項(xiàng)目軟件部門對(duì)原方案進(jìn)行修改，對(duì)MD曲線加設(shè)了時(shí)間點(diǎn)，增加了UTE字段，對(duì)周報(bào)表、日?qǐng)?bào)表、月報(bào)表進(jìn)行了修改。
5 項(xiàng)目難點(diǎn)
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現(xiàn)場(chǎng)情況 |
一、查看儀表安裝情況如下:
1． C1B配電室C1B-5-1有功功率A相為負(fù)、C1B-8-1有功功率A、C相為負(fù)、C1B-8-4有功功率B相為負(fù);
2． C2B配電室C2B-1有功功率A、B相為負(fù)、C2B-5-2有功功率B相為負(fù);
3． C3B配電室C3B-1有功功率A相為負(fù)、C3B-4無功功率為負(fù);
4． C4B配電室C4B-5-1無功功率為負(fù);
5． A1B配電室A1B-4-2有功功率A、B、C相為負(fù)、A1B-11-1有功功率A、C相為負(fù);
6． A3B配電室A3B-14-4有功功率A、C相為負(fù)、A3B-15-1有功功率B相為負(fù)、A3B-15-2有功功率A相負(fù);
7． A3B配電室A3B-14-4有功功率A、C相為負(fù)、A3B-15-1有功功率B相為負(fù)、A3B-15-2有功功率A相負(fù);
8． B1B配電室B1B-2-2有功功率A相為負(fù);
9． D1B配電室B1B-11-1有功功率A、C相為負(fù);
10．B3B、B4B配電室分相及總功率都很正常,就是電流、有功、無功功率波動(dòng)比較大5-10s可以由0A-750A、OA-1600左右,0Kw-160Kw負(fù)載端為焊機(jī);
11．C2B-1、C3B-1、C4B、E1B、B3B、B4B都是總進(jìn)線
12．抽查部分回路CT變比與儀表設(shè)置一致; |
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情況分析 |
1. E1B總進(jìn)線為其它公司儀表,前期已經(jīng)提出此儀表通訊不正常;
2. B3B、B4B儀表接線正常,就是電流、有功、無功功率波動(dòng)比較大5-10s可以由0A-750A、OA-1600左右,0Kw-160Kw負(fù)載端為焊機(jī),可能采集數(shù)據(jù)有誤;
3. 其它10只儀表由于施工時(shí)原二次線路標(biāo)示不清楚,改造時(shí)電壓、電流信號(hào)接錯(cuò);
4. 系統(tǒng)報(bào)表數(shù)據(jù)可能有誤需查看; |
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解決方案 |
1. 其它公司儀表請(qǐng)聯(lián)系售后解決通訊問題;
2. 儀表接線錯(cuò)誤已經(jīng)聯(lián)系施工人員進(jìn)行跳線調(diào)試;
3. 必須與研發(fā)部進(jìn)行儀表分析;更改儀表采集頻率
4. 系統(tǒng)工程師再次進(jìn)行軟件分析,找出問題盡快處理; |
經(jīng)過安科瑞電氣股份有限公司各方面協(xié)調(diào)，對(duì)現(xiàn)場(chǎng)情況進(jìn)行更改，所有問題均已解決。
6 系統(tǒng)功能
6.1系統(tǒng)主界面
系統(tǒng)開機(jī)后會(huì)自動(dòng)進(jìn)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(jiǎn)單方便；運(yùn)行穩(wěn)定可靠的特點(diǎn)。點(diǎn)擊相應(yīng)快捷按鈕即可進(jìn)入相應(yīng)的系統(tǒng)功能模塊；系統(tǒng)具有一次系統(tǒng)圖顯示，模擬圖顯示和網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)圖顯示；系統(tǒng)具有人機(jī)界面友好，顯示數(shù)據(jù)直觀，方便用戶查閱。
6.2報(bào)表查詢功能
系統(tǒng)采集的有功電度數(shù)據(jù)，按照回路名稱的不同，自動(dòng)生成日?qǐng)?bào)表、周報(bào)表、月報(bào)表，并有報(bào)表打印功能，可對(duì)某一回路的某一時(shí)間段內(nèi)的用電量進(jìn)行查詢與打印，同時(shí)這些報(bào)表也能以Excel的格式導(dǎo)出。
6.3趨勢(shì)曲線功能
曲線趨勢(shì)：實(shí)現(xiàn)了用戶所要求的通過對(duì)各配電回路的電流、功率及MD繪制趨勢(shì)曲線，分析該回路配電運(yùn)行狀況。曲線可對(duì)測(cè)量數(shù)據(jù)量程進(jìn)行設(shè)置，還可設(shè)置開始時(shí)間和時(shí)間間隔，方便用戶進(jìn)行任意時(shí)間的曲線查看。
6.4 系統(tǒng)遙信狀態(tài)報(bào)警
在配電系統(tǒng)發(fā)生運(yùn)行故障時(shí)，會(huì)及時(shí)發(fā)出聲光報(bào)警提示用戶及時(shí)響應(yīng)故障回路，同時(shí)自動(dòng)記錄事件發(fā)生的時(shí)間和回路名稱，以便用戶查詢，追憶故障原因。
6.5通訊狀態(tài)
系統(tǒng)監(jiān)控現(xiàn)場(chǎng)所有點(diǎn)的通訊狀態(tài)，紅色和綠色分別代表儀表通訊異常和正常，便于用戶查看各監(jiān)測(cè)點(diǎn)通訊狀態(tài)。
6.6 用戶權(quán)限管理
針對(duì)不同級(jí)別的用戶，設(shè)置不同的權(quán)限，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(duì)賬號(hào)和權(quán)限的修改。
7 運(yùn)行效果
7.1項(xiàng)目施工前：每日、每周、每月抄表耗費(fèi)人力較大；項(xiàng)目施工后：報(bào)表自動(dòng)生成，打印、上傳方便，人員大大優(yōu)化，實(shí)現(xiàn)智能化抄表。
7.2項(xiàng)目施工前：故障后查找問題點(diǎn)，分析問題耗費(fèi)人力物力；項(xiàng)目施工后：實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)用電參數(shù)，歷史曲線分析，實(shí)時(shí)報(bào)警聲光提示，報(bào)警歷史查詢，可具體到某線路，報(bào)警時(shí)間，故障類型。
7.3項(xiàng)目施工前：用電調(diào)度負(fù)載投入使用不明確，耗費(fèi)資金大；項(xiàng)目施工后：實(shí)現(xiàn)峰、谷、平時(shí)間段的負(fù)載投切合理化，大大節(jié)約了用電成本。
7.4項(xiàng)目施工前：負(fù)載用電功率可視化程度差；項(xiàng)目施工后：負(fù)荷曲線可實(shí)時(shí)調(diào)取，查看任意時(shí)刻用電量，有利于分析、分類負(fù)載。
參考文獻(xiàn)：
[1].任致程 周中. 電力電測(cè)數(shù)字儀表原理與應(yīng)用指南[M]. 北京. 中國(guó)電力出版社. 2007. 4
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