安科瑞电气股份有限公司

张林锋      

安科瑞电气股份有限公司，上海 嘉定

摘要：随着中国经济的高速发展、城镇化率的不断提高，中国城镇建筑面积逐年增加，同时建筑的高能耗问题也变得日益凸显。数据显示：截止至2013年底，中国（城镇和乡村）既有建筑面积已达500亿平方米以上。另据住房和城乡建设部数据显示，中国建筑运行能耗约占全社会总能耗的27.5%，其中大型公共建筑总面积不足城镇建筑总面积的4%，但总能耗却占全国城镇总耗电量的22%，大型公共建筑单位面积年耗电量达到70～300KWh，为普通居民住宅的10～20倍。本文就中航民用能耗管理系统做一简单介绍，本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-5000型建筑能耗监测系统实现变电所配电回路用电的实时监控。

关键词：中航民用 能耗管理  无人值守  节能改造  智能配电系统  配电自动化

0引言

    智能电网是当前国际国内新技术和新产业发展的热点。根据智能电网研究框架体系，智能电网建设主要抓住发电、输电、变电、配电、用电和调度六个环节。“配用电”环节即为电网用户端。用户端消耗着整个电网80%的电能，用户端智能化用电管理对用户可靠、安全、节约用电有十分重要的意义。构建智能用电服务体系，全面使用智能仪表以及智能用电管理终端设备，实现电网与用户的双向良性互动。

    Acrel-5000能耗管理系统正是针对以上趋势而研发的用户端能耗管理系统。本系统通过对中航民用变电所内的部分重要回路进行计量，通过对监测回路用电量的实时计量、存储、分析，以表格或图形的形式来显示整个计量体系用电状况，找出高能耗点或不合理用能习惯，为有效节约能源，用户进一步节能改造或设备升级提供准确的数据支撑。

    本文以中航民用为例，简单介绍Acrel-5000能耗管理系统在中航民用配电系统中的应用。

1、项目介绍

    中航民用航电产业园位于上海紫竹园区，总投资规模约10.8亿元，占地186亩，计划分两期开发。按照一次规划分步实施细则，中航民用航电产业园分期开展航空电子系统研究开发平台、航空电子产业平台、航空微电子研发平台、民用电子产业创新平台、产业园配套服务平台的建设。中航民用航电产业园以“集聚智力和资本优势的生态产业园”为建设目标，规划设计以“绿色”和“生态”为主题，充分体现低层、低密度、低容积率、高绿化率的优势，营造出自然、简约、高效的国际化科研办公环境。

    中航民用能耗管理项目主要是针对其一期工程开关柜内安装的145只ACR220ELH安科瑞网络电力仪表和12只ACR30ELH安科瑞网络电力仪表实现实时监控和相关电参量的采集、存储、处理以及显示。

    本项目中甲方负责项目中的线缆购买、铺设、仪表连接。我方负责仪表的通讯调试和系统综合调试，且在项目进行过程中提供相应的施工布线指导和图纸深化技术支持。

2、用户需求

    ①　标准的变配电系统具有CAD一次单线图显示中、低压配电网络的接线情况：庞大的系统具有多画面切换及画面导航的功能；分散的配电系统具有空间地理平面的系统主画面。主画面可以显示各个回路的运行状态，并具有回路带电、非带电机故障着色的功能。主要电参量直接显示于人机交互界面并实时刷新。

    ②　软件可对不同级别的用户赋予不同权限，从而保证系统在运行过程中的安全性和可靠性。

    ③　电压、电流、功率、功率因数及频率等监测信息实时刷新，并以一次图形式直观动态显示。各回路子画面上显示该回路各电参量、回路名称、CT变比、电流越限值及开关状态等信息，且可实现数据的转发上传。

    ④　对其负载绘制电流趋势曲线，便于分析该回路配电运行工况

    ⑤　越限报警，针对客户的特定回路来设置越限报警

    ⑥　对各回路的电能集抄功能，并自动生成符合客户管理需求的用电报表

    ⑦　报警事件记录，便于维护人员来根据事件发生的时间性质对电路进行维护。

    ⑧　系统以Web发布后可进行远程网络访问，且可通过Internet访问。

3、设计方案

3.1参考标准

   系统的设计满足以下所列制造和试验标准：

   JGJ/T 16-92         《民用建筑电气设计规范》

   GB/J63-90           《电力装置的电测量仪表装置设计规范》

   GB/T13730           《地区电网数据采集与监控系统通用技术条件》

   GB2887              《计算站场地技术要求》

   GB/50198-94         《监控系统工程技术规范》

   DL/T 698.31-2010    《第3.1部分：电能信息采集终端技术规范-通用要求》

   DL/T 698.35-2010    《第3-5部分：电能信息采集终端技术规范-低压集中抄表终端特殊要求》

   DL/T 698.41-2010    《第4-1部分：通信协议-主站与电能信息采集终端通信》

   DL/T 698.42-2010    《第4-2部分：通讯协议-集中器下行通信协议》

   DL/T/814-2002       《配电自动化系统功能规范》

3.2 系统架构设计

    鉴于中航民用的建筑规模、性质，以及后续项目的可连带发展的性质，安科瑞电气股份有限公司系统部根据用户的几点需求以及在相同性质工程中的经验，对该建筑的智能配电系统的搭建做以下设计：中航民用所有监控点位现已安装智能电力仪表，且均采用标准的Modbus-RTU协议。将现场安装的智能仪表通过屏蔽双绞线以手拉手式相连，数据总线直接铺设至主机所在的值班室。数据总线通过数据采集器将数据传输至系统主机。系统示意图1所示。

图1

4、系统功能

    上位机软件采用Acrel-5000能耗管理系统，通过软件进行设备配置、数据库变量配置、界面设计等，完成了在上位机软件监控及电力监控的功能。

4.1 功能特点

    Acrel-5000能耗管理系统采用全中文界面，操作简单方便；运行稳定可靠的特点。点击相应快捷按钮即可进入相应的系统功能模块；系统具有一次系统图显示，模拟图显示和网络结构图显示；系统具有人机界面友好，显示数据直观，方便用户查阅。

4.2使用说明：

4.2.1登陆界面

软件的界面可以根据项目的特点和客户的要求来设计。初始界面为“登录界面”，选择用户名，输入相应密码，则进入查看数据，否则无法查看数据。界面如图2所示。

图2登陆界面

4.2.2通讯示意图

    通讯示意图为拓扑图，显示系统与仪表的通讯是否正常。其中红色表示正常通讯，绿色表示通讯中断。界面如图3所示。

图3 通讯示意

4.2.3配电系统图

    配电系统图显示整个配电系统的整体架构，便于管理人员快速了解配电系统的组织结构，参数界面实时显示的电力参数数据可以反映配电系统的运行状态。配电系统界面如图4所示，详细参数如图5所示。

图4

图5

    由图5、图6就可以看出整个配电系统的分布、运行状态以及以及主要的电参量。主要的电参量数据包括三项电流，三项电压，进线回路的功劳、电能、功率因数、回路名称以及出现回路的相应电参量。

4.2.4 电参量报表

    电参量报表主要的数据包括：三相电压，三相电流，电能，有功功率，无功功率，功率补偿因数，频率。

    该报表可以实现系统运行期间的任意时间抄表等功能，将每块电表的显示数据以报表形式呈现，选择相应的柜体，再选择要查询的时间，即可显示电压，电流，有功功率，无功功率，功率补偿因数，频率。界面如图6所示

图6

    报表打印：打印当前报表的数据；

    数据保存：将当前报表以Excel表格形式导出到所选择的位置。

4.2.5 电能报表

    电能报表将配电回路用电量报表形式呈现，该报表可以实现系统运行期间的任意时间段内的月抄表，日抄表，小时抄表等功能，如下图所示选择回路，设定开始时间和结束时间，点击“查询”按钮，即可显示此时间段内的用电量，也可以Excel形式导出或打印。界面如图7所示。

图7

4.2.6 电流曲线

    电流是配电系统的重要电力参数。本系统为重要回路设计了电流曲线，此曲线可以设置查询时间，还可以任意放大、缩小某区间内的曲线，便于管理人员准确明了的掌握系统的运行状态。界面如图8所示。

图8

4.2.7实时报警和历史报警

    本系统还针对主要电参量的遥测量（包括进线回路的电流、电压、频率、功率因素和出线回路的电流越线报警）。也能点击打开历史报警调出历史报警界面。实时报警主要分为遥测和遥信实时报警，界面如图9、图10所示。历史报警如图11所示。

图9

图10

图11

    报警功能能够帮助管理人员在最短的时间内定位故障点位，提高了故障的排查效率，保障配电系统的长期稳定运行。

5、结束语

    随着用户端配电系统智能化管理需求的提高。能耗管理系统已成为配电端用户的必然选择，本文介绍的Acrel-5000能耗管理系统在中航民用项目中的应用，可以实现对中航民用配电系统实时监控，不仅能实时显示配电系统各个回路的运行状态，系统的网络通讯功能，还可以和上层数据平台实现数据共享。系统对采集数据的进行分析、处理，实时显示变电所内各配电回路的电能使用状况、负载越限具有弹出报警对话框及报警声音提示，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、研究制定相应的用能考核机制。该系统运行安全、可靠、稳定，为配电系统终端用户解决各个配电回路的具体用电不明的问题，为后期电力系统的维护及制定节能措施提供了真实可靠的依据。

参考文献

[1]《电力电测数字仪表原理与应用指南》， 任致程、周中，中国电力出版社

[2]《智能楼宇控制系统的设计与实施技术》， 黎连业、朱卫东、李皓，清华大学出版社

[3]《智能电网用户端电力监控与能耗管理系统产品选型及解决方案》，周中， 北京. 机械工业出版社.

作者简介：张林锋，本科，任职单位：安科瑞电气股份有限公司。联系电话：021-69155719，手机：18702112036，QQ：2880157876