1、引言
隨著能源的日益緊張，國家頒布了很多有關節(jié)能減排的法律法規(guī)，各行各業(yè)都采取了相應的節(jié)能措施，各制造行業(yè)的工廠企業(yè)也采用了電能管理及電力監(jiān)控系統(tǒng)，對節(jié)能效果進行考核?；赑ROFIBUS現(xiàn)場總線的電能管理與電力監(jiān)控系統(tǒng)，可有效降低工礦企業(yè)的能源消耗，實現(xiàn)節(jié)能、節(jié)電，經濟運行。
PROFIBUS網絡是工業(yè)自動化系統(tǒng)中應用最多的一種現(xiàn)場總線，因此，很多工廠、企業(yè)希望能將電能管理及電力監(jiān)控系統(tǒng)也集成到Profibus-DP自動化網絡中。安科瑞致力于智能配電系統(tǒng)自動化設備研發(fā)、制造，自主研發(fā)一系列帶有PROFIBUS-DP通訊接口電能管理與電力監(jiān)控儀表產品，PROFIBUS主站可以直接對各個電力儀表進行數(shù)據(jù)采集、遠程控制等，傳輸速率高，具有很好的實用性和可行性。
2、系統(tǒng)構成
基于PROFIBUS電能管理與電力監(jiān)控系統(tǒng)可分為三層:現(xiàn)場設備層、PLC數(shù)據(jù)處理層以及運行監(jiān)控層。典型的系統(tǒng)構架圖，如下圖所示。
2.1 現(xiàn)場控制層
現(xiàn)場控制層由現(xiàn)場智能設備、現(xiàn)場智能儀表、遠程I/O 和網絡設備構成。在現(xiàn)場設備層，通過PROFIBUS總線，集成具有通信功能的智能線路保護設備、電機驅動控制設備以及ET200S數(shù)據(jù)采集與控制裝置等。如西門子的軟起動器、變頻器，安科瑞的ACR系列多功能網絡儀表、ACR系列諧波儀表及ARD系列智能電動機保護器等。
2.2 PLC數(shù)據(jù)處理層
PLC數(shù)據(jù)處理層位于現(xiàn)場設備層和運行監(jiān)控中心層之間，主要完成上下層之間的網絡連接轉換和信息的處理交換。通過PROFIBUS現(xiàn)場總線，把采集的數(shù)據(jù)傳送到PLC數(shù)據(jù)處理層，對數(shù)據(jù)作規(guī)范化預處理，處理的數(shù)據(jù)與時標相對應，并可在數(shù)據(jù)緩沖區(qū)中儲存一周。PLC獲取和處理的數(shù)據(jù)有選擇性地上傳到控制中心，以便于集中監(jiān)視現(xiàn)場工況信息；同時，下達來自于控制中心的遙控和遙調信息給現(xiàn)場設備層的各類智能設備及儀表。通過組態(tài)編程，PLC能夠自動控制現(xiàn)場設備層的智能設備。
2.3 運行監(jiān)控層
運行監(jiān)控層由高速工業(yè)以太網以及連接在總線上的擔任監(jiān)控任務的工作站或顯示操作站、工程師站、PLC/DCS 控制器組成。監(jiān)控中心軟件由Acrel-3000電力監(jiān)控組態(tài)軟件開發(fā)出友好的人機界面。配電實時工況信息以曲線、表格以及參數(shù)化處理后的數(shù)據(jù)進行顯示，也可顯示整個系統(tǒng)的數(shù)據(jù)。系統(tǒng)對重要的信息進行存盤歸檔，同時，提供靈活豐富的報表功能，用戶可以依據(jù)實際需求靈活自定義報表。
基于PROFIBUS協(xié)議測量與控制裝置、功能—覽表
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產品名稱
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產品型號
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基本功能
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可編程數(shù)顯智能表
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PZ80-E4/CP
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測量有功能電能（EPI/EPE）、無功電能（EQL/EQC）、有功功率、無功功率、功率因數(shù)、以及三相電壓、三相電流、頻率。面框尺寸：80mm*80mm 開孔尺寸：76mm*76mm
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可編程數(shù)顯智能表
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PZ96-E4/CP
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測量有功能電能（EPI/EPE）、無功電能（EQL/EQC）、有功功率、無功功率、功率因數(shù)、以及三相電壓、三相電流、頻率。面框尺寸：96mm*96mm 開孔尺寸：88mm*88mm
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網絡多功能電力儀表
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ACR220E/CP
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集成全部電力參數(shù)的測量（如單相或三相的電流、電壓、有功、無功、視在功率、頻率、功率因數(shù)），以及全面的電能計量和考核管理，同時具有遙信、遙控功能。面框尺寸：96mm*96mm 開孔尺寸：88mm*88mm
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網絡多功能電力儀表
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ACR220EL/CP
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網絡多功能電力儀表
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ACR320E/CP
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集成全部電力參數(shù)的測量（如單相或三相的電流、電壓、有功、無功、視在功率、頻率、功率因數(shù)），以及全面的電能計量和考核管理，同時具有遙信、遙控功能。面框尺寸：120mm*120mm 開孔尺寸：108mm*108mm
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ACR諧波儀表
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ACR230ELH/CP
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三相交流電量測量、復費率電能計量、四象限電能計量、諧波分析、電網質量分析、遙信、遙控、電網波形實時跟蹤顯示及SOE事件記錄等功能。面框尺寸：96mm*96mm 開孔尺寸：88mm*88mm
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ACR諧波儀表
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ACR330ELH/CP
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三相交流電量測量、復費率電能計量、四象限電能計量、諧波分析、電網質量分析、遙信、遙控、電網波形實時跟蹤顯示及SOE事件記錄等功能。面框尺寸：120mm*120mm 開孔尺寸：108mm*108mm
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馬達保護器
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ARD2F+CP
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對電動機運行過程中出現(xiàn)的起動超時、過載、斷相、不平衡、欠載、接地/漏電、阻塞、外部故障等多種情況進行保護。
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配電線路過負荷監(jiān)控裝置
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ACM3+CP
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適用于突然斷電比過負荷造成的損失更大的配電線路，其過負載保護應作用于信號而不應作用于切斷電路的場合。并具有三相電流、電壓、功率、漏電、頻率等電參數(shù)測量功能。
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3、系統(tǒng)功能
基于PROFIBUS電能管理與電力監(jiān)控系統(tǒng)，上位機軟件采用Acrel-3000電力監(jiān)控組態(tài)軟件。通過該軟件進行組態(tài)，可以在上位機界面上實現(xiàn)對所有電參量的實時顯示，如電流、電壓、有功功率、無功功率、電能等。
Acrel-3000可以實現(xiàn)主要電力參數(shù)的實時運行曲線、歷史趨勢曲線等的繪制。
另外，Acrel-3000還具有強大的報警功能、查詢功能、打印功能等。
通過Acrel-3000界面，還可以實現(xiàn)對PROFIBUS各從站的網絡參數(shù)采集和顯示，如總線參數(shù)、從站狀態(tài)、主站模式、看門狗、組態(tài)信息以及從站診斷數(shù)據(jù)等。對系統(tǒng)的檢修和維護也起到非常方便的指導作用。
4、結束語
該系統(tǒng)采用西門子PLC作為一類主站，并安裝了CP5611通信板卡的工控機作為二類主站。調試結果表明：上位機主站能夠按時間間隔0.5s輪流對各個電力監(jiān)控儀表進行采集數(shù)據(jù)，運行通信情況良好。根據(jù)系統(tǒng)提供的組網方法，不僅能將工業(yè)自動化控制系統(tǒng)與電能管理電力監(jiān)控系統(tǒng)集成為一體，而且整個網絡具有現(xiàn)場總線系統(tǒng)的智能化管理，具有很高的先進性，還可以節(jié)約硬件成本。
參考文獻
[1] 上海安科瑞電氣股份有限公司產品手冊.2010.08版
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