工礦企業(yè)
福清裕榮匯電能管理系統(tǒng)的設(shè)計與應(yīng)用
摘要：本文介紹福清裕榮匯電能管理系統(tǒng)，采用智能電力儀表采集配電現(xiàn)場的各種電參量，系統(tǒng)采用現(xiàn)場就地組網(wǎng)的方式，組網(wǎng)后通過現(xiàn)場總線將儀表數(shù)據(jù)上傳至后臺，通過Acrel-3000電能管理系統(tǒng)實現(xiàn)商戶配電回路用電的實時監(jiān)控和電能管理。
關(guān)鍵詞：商業(yè)綜合體;智能電力儀表;電能管理系統(tǒng)
0 概述
本項目為福清裕榮匯電能管理系統(tǒng)。根據(jù)配電系統(tǒng)管理的要求，需要對福清裕榮匯的樓層配電箱商戶用電進(jìn)出線進(jìn)行用電監(jiān)測管理。
Acrel-3000型低壓智能配電系統(tǒng)，對變配電系統(tǒng)進(jìn)行分散數(shù)據(jù)采集和集中監(jiān)控管理。對配電系統(tǒng)的二次設(shè)備進(jìn)行組網(wǎng)，通過計算機和通訊網(wǎng)絡(luò)，將分散的配電箱的現(xiàn)場設(shè)備連接為一個有機的整體，實現(xiàn)電網(wǎng)運行的遠(yuǎn)程監(jiān)控和集中管理。
1 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)描述
本監(jiān)控系統(tǒng)主要實現(xiàn)福清裕榮匯的樓層配電箱商戶用電進(jìn)出線進(jìn)行用電監(jiān)控與電能管理；監(jiān)控范圍為分布于樓層各電井配電箱商戶用電出線儀表，對于這些多功能儀表進(jìn)行遠(yuǎn)程實時監(jiān)控和電能管理。該系統(tǒng)總計有368只DTSY1352-C儀表，分16條總線，通過串口服務(wù)器的采集，傳輸至值班室監(jiān)控主機，實現(xiàn)總線上儀表與監(jiān)控主機的數(shù)據(jù)連通。
本監(jiān)控系統(tǒng)采用分層分布式結(jié)構(gòu)，即站控層，通訊層與間隔層；如圖（1）所示：
圖（1）網(wǎng)絡(luò)拓?fù)鋱D
間隔設(shè)備層主要為：多功能網(wǎng)絡(luò)電力儀表和斷路器等。這些裝置分別對應(yīng)相應(yīng)的一次設(shè)備安裝在電氣柜內(nèi)，儀表采用RS485通訊接口，通過現(xiàn)場MODBUS總線組網(wǎng)通訊，實現(xiàn)數(shù)據(jù)現(xiàn)場采集。
網(wǎng)絡(luò)通訊層主要為：通訊服務(wù)器，其主要功能為把分散在現(xiàn)場采集裝置集中采集，同時遠(yuǎn)傳至站控層，完成現(xiàn)場層和站控層之間的數(shù)據(jù)交互。
站控管理層：設(shè)有高性能工業(yè)計算機、顯示器、UPS電源、打印機等設(shè)備。監(jiān)控系統(tǒng)安裝在計算機上，集中采集顯示現(xiàn)場設(shè)備運行狀況，以人機交互的形式顯示給用戶。
以上網(wǎng)絡(luò)儀表均采用RS485接口和MODBUS-
RTU通訊協(xié)議，RS485采用屏蔽線傳輸，一般都采用二根連線，接線簡單方便；通訊接口是半雙工通信即通信的雙方都可以接收、發(fā)送數(shù)據(jù)但是在同一時刻只能發(fā)送或接收數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)傳輸速率為10Mbps。
RS485接口是采用平衡驅(qū)動器和差分接收器的組合，抗噪聲干擾能力增強，總線上允許連接多達(dá)32個設(shè)備，傳輸距離為1.2km。
2 電能管理系統(tǒng)主要功能
2.1 數(shù)據(jù)采集與處理
數(shù)據(jù)采集是配電監(jiān)控的基礎(chǔ)，數(shù)據(jù)采集主要由底層多功能網(wǎng)絡(luò)儀表采集完成，實現(xiàn)遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)的本地實時顯示。需要完成采集的信號包括：三相電壓U、三相電流I、累計用電量、剩余電量等數(shù)據(jù)。
數(shù)據(jù)處理主要是把按要求采集到的電參量實時準(zhǔn)確的顯示給用戶，達(dá)到配電監(jiān)控的自動化和智能化要求，同時把采集到的數(shù)據(jù)存入數(shù)據(jù)庫供用戶查詢。
2.2 人機交互
系統(tǒng)提供簡單、易用、良好的用戶使用界面。采用全中文界面，顯示配電系統(tǒng)設(shè)備狀態(tài)及相應(yīng)實時運行參數(shù)，畫面實時動態(tài)刷新；模擬量顯示等。
2.3 歷史事件
歷時事件查看界面主要為用戶查看曾經(jīng)發(fā)生過的故障記錄、信號記錄、操作記錄、越限記錄提供方便友好的人機交互，通過歷史事件查看平臺，您可以根據(jù)自己的要求和查詢條件方便定位您所要查看的歷史事件，為您把握整個系統(tǒng)的運行情況提供了良好的軟件支持。
2.4 數(shù)據(jù)庫建立與查詢
主要完成遙測量和遙信量定時采集，并且建立數(shù)據(jù)庫，定期生成報表，以供用戶查詢打印。
2.5 用戶權(quán)限管理
針對不同級別的用戶，設(shè)置不同的權(quán)限組，防止因人為誤操作給生產(chǎn)，生活帶來的損失，實現(xiàn)配電系統(tǒng)的安全，可靠運行?？梢酝ㄟ^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，方便用戶對賬號和權(quán)限的修改。
2.6 遠(yuǎn)程報表查詢
報表管理程序的主要功能是根據(jù)用戶的需要設(shè)計報表樣式，把系統(tǒng)中處理的數(shù)據(jù)經(jīng)過篩選、組合和統(tǒng)計生成用戶需要的報表數(shù)據(jù)。本程序還可以根據(jù)用戶的需要對報表文件采用定時保存、打印或者召喚保存、打印模式。同時本程序還向用戶提供了對生成的報表文件管理功能。
報表具有自由設(shè)置查詢時間實現(xiàn)日、月、年的電能統(tǒng)計，數(shù)據(jù)導(dǎo)出和報表打印等功能。
3 案例分析
福清裕榮匯電能管理系統(tǒng)針對樓層配電箱商戶用電出線回路進(jìn)行用電監(jiān)控與電能管理。
樓層配電箱回路采用DTSY1352-C導(dǎo)軌式電力儀表，其是針對學(xué)校、商業(yè)綜合體、智能大廈的電能管理需求而設(shè)計的網(wǎng)絡(luò)電力儀表，它能測量常規(guī)電力參數(shù)，如：三相電壓、電流、有功電度等多種電參量。本儀表支持插卡式預(yù)付費，并帶有1路繼電器控制輸出接點，這些接點可以配合智能斷路器實現(xiàn)斷路器的遙控操作。
低壓配電二次圖見圖（2），功能主要監(jiān)測累計電量和剩余電量，剩余電量不足時提醒用戶及時處理充值。
圖（2）低壓配電二次圖
遙測報警功能，主要完成對低壓各出線回路的負(fù)載進(jìn)行監(jiān)控，負(fù)載越限彈出報警界面指示具體的報警位置并聲音報警，提醒值班人員及時處理。負(fù)載越限值在相應(yīng)權(quán)限下可自由設(shè)置。具備歷史查詢功能。見圖（3）。
圖（3） 實時遙測報警信息
參數(shù)抄表功能，主要對低壓各出線回路的電參數(shù)進(jìn)線查詢。支持任意時刻電參數(shù)查詢，具備數(shù)據(jù)導(dǎo)出和報表打印等功能。該報表查詢出線回路的電參數(shù)，主要包括：三相電壓、三相電流和累計電量及剩余電量。該報表各回路名稱和數(shù)據(jù)庫關(guān)聯(lián)，方便用戶修改回路名稱。見圖（4）。
圖（4） 參數(shù)抄表
用電量報表功能，可選擇時間段進(jìn)行查詢，支持任意時間段電度累計查詢，具備數(shù)據(jù)導(dǎo)出和報表打印等功能。為值班人員提供了可靠的電能報表。該報表各回路名稱和數(shù)據(jù)庫關(guān)聯(lián)，方便用戶修改回路名稱。如下圖所示，顯示某段時間內(nèi)的各配電回路的用電量，用戶可以直接打印報表，可以以EXCEL格式另存到其他位置。 見圖（5）。
圖（5） 電能報表
系統(tǒng)通訊結(jié)構(gòu)示意圖，主要顯示系統(tǒng)的組網(wǎng)結(jié)構(gòu)，系統(tǒng)采用分層分布式結(jié)構(gòu)，同時監(jiān)測間隔層設(shè)備的通信狀態(tài)。紅色表示通訊正常，綠色表示通訊故障。圖片綠色表示未投入使用的商戶儀表。見圖（6）。
圖（6）系統(tǒng)通訊結(jié)構(gòu)示意圖
4 結(jié)束語
本文介紹的Acrel-3000電能管理系統(tǒng)在福清裕榮匯的應(yīng)用，可以實現(xiàn)對樓層配電回路用電的實時監(jiān)控與電能管理，系統(tǒng)實現(xiàn)對采集數(shù)據(jù)的分析、處理，實時顯示樓層內(nèi)各配電回路的運行狀態(tài)，對負(fù)載越限、剩余電量不足具有彈出報警對話框及語音提示，并生成各種電能報表等，便于電能的遠(yuǎn)程抄表以及分析、研究。
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