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江苏曙光光电有限公司电能管理系统的设计与应用

概述 

        江苏曙光光电有限责任公司，是中国兵器工业集团公司直属骨干企业，国家计量单位，江苏省高新技术企业，地处扬州市新城区，南临宁通高速公路，交通十公便捷。本厂建有机械加工、光学冷加工、光学镀膜、表面处理、薄壁铸造、印制线路板加工、电子装配；激光加工设备的生产制造、机床数控及交流伺服系统、纺织机械电控系统等生产线。

       Acrel-3000型电能管理系统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

        本项目共126只AEM96/CFK多功能仪表、24只DTSD1352多功能仪表、3只PZ80L-AI3仪表。在配电室内放置采集装置，现场多功能仪表经RS485总线连接至对应的采集装置，现场串口服务器经网线将数据传输至监控主机上。

       本监控系统采用分层分布式结构，即设备层，通讯层与站控管理层。

       现场设备层主要为多功能网络电力仪表，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：工业串口服务器，其主要功能为把分散在现场采集装置集中采集，同时远传至站控层，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。

2  电能管理系统主要功能

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，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  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。

        报表具有自由设置查询时间实现日、月、年的电能统计，数据导出和报表打印等功能。

3  案例分析

        进线回路采用DTSD1352多功能电力仪表，其是针对电力系统、工矿企业、公共设施、智能大厦的电能管理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。

       低压配电一次图见图（1），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。

                                                         图（1）低压配电一次图

         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（2）。

图（2） 参数抄表

          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，显示健身中心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（3）。

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（5）。

图（5）趋势曲线图

4  结束语

        供配电产业的发展及可靠性对国民经济的发展起着举足轻重的作用，全国各地工程项目、标志性建筑、大型公共设施等用户的急剧增加，对供配电系统的可靠性、安全性、实时性、易用性、兼容性及缩小故障影响范围提出了更高的要求。电能管理系统以计算机、通讯设备、测控单元为基本工具，为变配电系统的实时数据采集、开关状态检测及远程控制提供了基础平台，它可以和检测、控制设备构成任意复杂的监控系统，在变配电监控中发挥了核心作用，可以帮助企业降低运作成本，提高生产效率，加快变配电过程中异常的反应速度。

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. 智能电网用户端电能管理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

作者简介：李婧婧，女，安科瑞电气股份有限公司，主要从事电气防火限流式保护器的研发与应用，手机：13651946738（微信同号），QQ:3007987123，邮箱: 3007987123@qq.com