摘要：本文介紹了一種電能管理系統(tǒng)的設(shè)計、系統(tǒng)構(gòu)成以及系統(tǒng)的功能，Acrel-3000組態(tài)軟件可以實現(xiàn)對現(xiàn)場設(shè)備的系統(tǒng)集成，數(shù)據(jù)的采集、傳輸以及存儲，從而實現(xiàn)對工廠用電數(shù)據(jù)統(tǒng)計及分析。系統(tǒng)實現(xiàn)遠程精細化和實時性數(shù)據(jù)采集，避免人工采集數(shù)據(jù)的偏差，提高了供電質(zhì)量和管理水平，具有簡明實用、投資少等優(yōu)點。
0 引言
隨著工業(yè)現(xiàn)代化程度的不斷提供，對工廠供配電系統(tǒng)的可靠性、安全性和連續(xù)性的要求越來越高，以PC硬件和組態(tài)軟件為代表的計算機技術(shù)已在我國各個行業(yè)得到廣泛應(yīng)用。目前工廠供電系統(tǒng)計算機應(yīng)用主要體現(xiàn)在對工廠內(nèi)部用電進行分析對比，方便管理層根據(jù)數(shù)據(jù)決策。
針對以上問題和現(xiàn)狀，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-3000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)。該課題的研究和實施，可實現(xiàn)工廠高壓變電所的用電數(shù)據(jù)集中管理。對于提高供電系統(tǒng)的可靠性和經(jīng)濟運行指標，促進供電系統(tǒng)管理的科學(xué)化、現(xiàn)代化，有著非常重要的現(xiàn)實意義。
1 項目概況
上海東冠紙業(yè)有限公司電能管理系統(tǒng)是主要針對改廠區(qū)配電系統(tǒng)進行改造，改造的范圍包括高壓配電間部分回路及1-4號車間的配電回路，對回路電參量進行監(jiān)測，強調(diào)對電度的計量及分析，為廠區(qū)內(nèi)部考核提供依據(jù)。
2 用戶需求
根據(jù)現(xiàn)場實際情況，上海東冠紙業(yè)配電管理部，提出以下系統(tǒng)需求：
1、現(xiàn)場儀表必須實現(xiàn)實時顯示功能：電壓、電流、功率、功率因數(shù)、頻率及電度等監(jiān)測信息實時刷新，并以一次圖形式直觀動態(tài)顯示。
2、現(xiàn)場數(shù)據(jù)報表需滿足自動生成日、周、月報表，并具有導(dǎo)出打印功能。
3、對各配電回路的電流具有趨勢曲線功能。
4、可以對各監(jiān)測點的通訊狀態(tài)或異常用電進行報警，便于管理人員實時掌握并分析配電運行情況。
3 設(shè)計方案
根據(jù)現(xiàn)場要求，安科瑞電氣股份有限公司為上海東冠紙業(yè)有限公司設(shè)計了Acrel-3000電能管理軟件，下面針對Acrel-3000電能管理軟件參數(shù)做具體說明。
3.1 Acrel-3000設(shè)計參照標準
上海東冠紙業(yè)有限公司電能管理系統(tǒng)以現(xiàn)行國家及電力行業(yè)的有效標準為依據(jù)，其中國標未列入部分應(yīng)參考IEC最新標準和規(guī)范。如標準間有矛盾時，應(yīng)以較高標準為準。
系統(tǒng)的設(shè)計滿足以下所列制造和試驗標準：
ISO/IEC11801 《國際綜合布線標準》
JGJ/T 16-92 《民用建筑電氣設(shè)計規(guī)范》
GB/J63-90 《電力裝置的電測量儀表裝置設(shè)計規(guī)范》
GA/T70-94 《中華人民共和國公共安全行業(yè)標準》
GB/T13730 《地區(qū)電網(wǎng)數(shù)據(jù)采集與監(jiān)控系統(tǒng)通用技術(shù)條件》
GBJ63-93 《電力裝置電測量儀表裝置設(shè)計規(guī)程》
GB2887 《計算站場地技術(shù)要求》
GB/50198-94 《監(jiān)控系統(tǒng)工程技術(shù)規(guī)范》
3.2 網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)拓撲圖
1．高壓配電間內(nèi)我司智能儀表ACR220EL共28臺，采用1根屏蔽雙絞線連接至通訊管理機，進行數(shù)據(jù)的集中采集；2車間及3車間內(nèi)我司智能儀表ACR220EL共11臺，采用1根屏蔽雙絞線連接至通訊管理機；1車間內(nèi)我司智能儀表ACR220EL共5臺，采用1根屏蔽雙絞線連接至通訊管理機，進行數(shù)據(jù)的集中采集；4車間內(nèi)我司智能儀表ACR220EL共3臺，采用1根屏蔽雙絞線連接至通訊管理機，進行數(shù)據(jù)的集中采集；通訊線纜均采取屏蔽線接地，防止強電信號干擾，末端加裝120歐電阻，增強線路信號，保障了數(shù)據(jù)傳輸?shù)膶崟r性。
2． 以上我司智能儀表ACR220EL均采用MODBUS-RTU通訊協(xié)議進行數(shù)據(jù)上傳，其中數(shù)據(jù)傳輸波特率為9600 bit/s上位機采用TCP/IP通訊協(xié)議進行數(shù)據(jù)采集。
4 系統(tǒng)變更
在系統(tǒng)調(diào)試階段，業(yè)主要求，為了更好的方便管理車間內(nèi)的能耗數(shù)據(jù)，希望我司將采集到得數(shù)據(jù)上傳至車間內(nèi)原有的ERP系統(tǒng)內(nèi)。
我司根據(jù)客戶的實際要求，對原有軟件方案進行變更，將我司數(shù)據(jù)庫的數(shù)據(jù)上傳至SQL數(shù)據(jù)庫中，定時(默認15分鐘1次)上傳至ERP系統(tǒng)，可把能耗量和產(chǎn)值進行對比，方便了工廠內(nèi)部考核指標的定制。具體數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)儲對應(yīng)表格如下圖所示：
|
數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)儲對應(yīng)表格 |
數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)儲對應(yīng)表格 |
|
序號 |
回路名稱 |
安裝位置 |
N |
所屬部門 |
序號 |
回路名稱 |
安裝位置 |
N |
所屬部門 |
|
OCP1#機 |
OCP4#機 |
|
1 |
高濃碎漿機310KW |
1AA21-A |
a5 |
1#車間 |
1 |
二車間空壓機3# |
MCC柜 |
C7 |
2#車間北 |
|
2 |
1-11漿池A |
1AA22-A |
b17 |
1#車間 |
2 |
二車間空壓機4# |
MCC柜 |
C8 |
2#車間北 |
|
3 |
1-11漿池B |
1AA22-B |
b18 |
1#車間 |
3 |
OCP4#碎漿機 |
1AA15-B |
B7 |
2#車間北 |
|
4 |
疏解機及其他 |
1AA25-D |
b22 |
1#車間 |
4 |
4MCC 1L1 |
4MCC 1L1 |
C6 |
2#車間北 |
|
5 |
疏解機及壓力篩 |
1AA25-E |
b23 |
1#車間 |
5 |
4MCC 1L5 |
4MCC 1L5 |
C9 |
2#車間北 |
|
6 |
低濃水力碎漿機 |
1AA26-D |
b26 |
1#車間 |
|
|
7 |
紙機傳動 |
1AA13-A |
b1 |
1#車間 |
OCP5#機 |
|
8 |
熱風(fēng)氣罩 |
1AA13-B |
b2 |
1#車間 |
1 |
三車間5#空壓機 |
MCC柜 |
C3 |
3#車間南 |
|
9 |
流送系統(tǒng)1 |
1AA14-C |
b5 |
1#車間 |
2 |
5MCC 1L1 |
5MCC 1L1 |
C4 |
3#車間南 |
|
10 |
真空泵1# |
1AA14-A |
b3 |
1#車間 |
3 |
5MCC 1L5 |
5MCC 1L5 |
C5 |
3#車間南 |
|
11 |
真空泵2# |
1AA15-D |
b8 |
1#車間 |
|
|
12 |
流送系統(tǒng)2 |
1AA15-E |
b9 |
1#車間 |
OCP6#機 |
|
13 |
雙盤磨1# |
1AA16-C |
b12 |
1#車間 |
1 |
6MCC 1L5 |
6MCC 1L5 |
C1 |
3#車間北 |
|
14 |
雙盤磨2# |
1AA16-D |
b13 |
1#車間 |
2 |
6MCC 1L1 |
6MCC 1L1 |
C2 |
|
|
15 |
流送系統(tǒng)3 |
1AA16-E |
b14 |
1#車間 |
|
|
|
公用部分 |
|
OCP2#機 |
1 |
上水處理 |
1AA26-A |
B24 |
水處理 |
|
1 |
制漿機1P1 |
MCC柜 |
A7 |
1#車間南 |
2 |
污水處理 |
1AA25-B |
B20 |
水處理 |
|
2 |
打漿機3P1 |
MCC柜 |
A6 |
1#車間南 |
3 |
污水處理 |
1AA22-C |
B19 |
水處理 |
|
3 |
制漿機2P1 |
MCC柜 |
A8 |
1#車間南 |
4 |
鍋爐房 |
1AA21-B |
B16 |
鍋爐房 |
|
4 |
OCP2#國產(chǎn)磨盤 |
1AA21-A |
B15 |
1#車間南 |
5 |
站用電 |
1AA36-A |
B27 |
站用電 |
|
5 |
OCP2#稀釋水泵 |
5#變壓器 |
B28 |
1#車間南 |
6 |
綜合樓 |
1AA26-B |
B25 |
|
|
|
7 |
倉庫照明 |
1AA15-A |
B6 |
|
|
OCP3#機 |
8 |
成品倉庫 |
1AA25-C |
B21 |
|
|
1 |
OCP3#碎漿機 |
1AA16-B |
B11 |
2#車間南 |
|
|
2 |
二車間動力箱 |
1AA16-A |
B10 |
2#車間南 |
OCP7#機 |
|
3 |
3MCC 2L1 |
3MCC 2L1 |
C10 |
2#車間南 |
1 |
1P1 電源進線 |
1P1 |
A1 |
|
|
4 |
3MCC 2L5 |
3MCC 2L5 |
C11 |
2#車間南 |
2 |
2P1 電源進線 |
2P1 |
A2 |
|
|
|
3 |
3P1 電源進線 |
3P1 |
A3 |
|
5 系統(tǒng)功能
根據(jù)現(xiàn)場對系統(tǒng)需求，安科瑞電氣股份有限公司針對性的對該項目系統(tǒng)界面及功能進行了設(shè)計，具體顯示界面如下：
5.1 系統(tǒng)主界面
配電示意界面：以一次圖形式直觀動態(tài)顯示電壓、電流、功率、功率因數(shù)及頻率等監(jiān)測信息，滿足了現(xiàn)場需求。
5.2 報表統(tǒng)計
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生成報表并有報表打印功能，可對某一回路某一時間段內(nèi)的用電量進行查詢與打印，同時這些報表也能以Excel的格式導(dǎo)出。
實時報表
歷史報表
5.3 趨勢曲線
曲線趨勢：實現(xiàn)了用戶所要求的通過對各配電回路的電流繪制趨勢曲線，分析該回路配電運行狀況。曲線中可對測量數(shù)據(jù)量程進行設(shè)置，方便查看，曲線還可設(shè)置開始時間和時間間隔，方便用戶進行任意時間的曲線查看。
5.4 事件報警
事件報警：越限報警內(nèi)容，報警數(shù)值，值班人員以及動作類型和時間，同時對各監(jiān)測點的通訊狀態(tài)或異常用電進行報警，便于管理人員實時掌握并分析配電運行情況。如下圖所示，可以自動記錄事件發(fā)生的時間和回路名稱，以便用戶查詢，追憶故障原因。
5.5 通訊狀態(tài)
系統(tǒng)監(jiān)控現(xiàn)場所有點的通訊狀態(tài)，紅色綠色分別代表儀表通訊正常和異常，便于用戶查看各監(jiān)測點通訊狀態(tài)。
6 運行效果
1、實時性：項目實施前現(xiàn)場數(shù)據(jù)主要靠人工抄錄，1天2次，各回路時間不統(tǒng)一，可對性差；項目實施后后臺實時采集，50ms一次，可比性強。
2、存儲管理：項目實施前紙質(zhì)記錄，查詢時翻箱倒柜，年久易失，數(shù)據(jù)日期管理復(fù)雜；項目實施后計算機存儲，數(shù)據(jù)可存儲10年以上，查詢速度快，只需鼠標一點，迅速準確。
3、整體分析：項目實施前各個時段用電量以及各個回路用電橫向和豎向無法對比；項目實施后通過曲線分析，三相用電的調(diào)配相對均衡。
4、數(shù)據(jù)安全：項目實施前分散管理，手工定時備份，對連續(xù)數(shù)據(jù)備份不準確；項目實施后同步集中管理，系統(tǒng)自動即時備份。
5、負荷調(diào)整：項目實施前調(diào)整三相回路負荷平衡比較困難；項目實施后實時管理分配各個回路電流任務(wù)，使三相電流平衡，日志記錄。
7 結(jié)束語
在電能管理系統(tǒng)中配置網(wǎng)絡(luò)電力儀表，具有實施簡明，投資少等顯著優(yōu)點，可以方便和實時地監(jiān)控配電系統(tǒng)的運行狀態(tài)，對現(xiàn)場的用電設(shè)備進行統(tǒng)一管理，免去工作人員到現(xiàn)場記錄的繁瑣工作，系統(tǒng)對各種用電設(shè)備的歷史運行數(shù)據(jù)和狀態(tài)進行管理分析，便于維護人員明確設(shè)備狀況，制定詳細的設(shè)備維護計劃，減少工作人員，提高效率。同時，根據(jù)建立的電能計量體系，可以了解、分析車間能耗，提出降耗計劃，采取節(jié)能降耗措施，逐步提高用電效率。
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