方小燕 倪中明
上海安科瑞電氣股份有限公司，上海 嘉定
摘要：本文介紹基于Acrel-3000電能管理軟件和網絡電力儀表而設計實現的一套分散式采集和集中控制管理的配電自動化系統，系統實現了微機在配電室中無人管理的功能，省去了值班人員現場操作的無序性，提高了供電質量和管理水平，具有簡明實用、投資少等優點。
關鍵詞：電能管理軟件；網絡電力儀表；歐木特種紙業
0 引言
近年來，隨著電網現代化程度的不斷提高，變配電站將向數字化，智能化發展。智能電子設備將會越來越多地應用于變配電站中的保護，控制和測量領域。電能管理系統的應用能夠明顯提高數據的可靠性和真實有效性，從而提高管理的規范性，安裝在監控側的網絡電力儀表與變配電站電能管理系統進行通信，可以提供充分的電力系統狀態數據，從而提高整個變配電站的運行和維護水平。
Acrel-3000電能管理軟在淄博歐木特種紙業有限公司的應用，成功實現了2個低壓配電室電力參數的集中采集，成為淄博歐木特種紙業有限公司變配電站向數字化，智能化發展的標志。
1 項目介紹
淄博歐木特種紙業有限公司是山東齊峰特種紙業股份有限公司的全資子公司。2003年企業被國家科技部命名為國家新材料產業化基地骨干企業，2004 年進入全國私營企業納稅百強排行榜，公司擁有山東省企業技術開發中心、山東省高檔裝飾原紙工程技術中心和院士工作站，由中國唯一造紙院士陳克復教授擔任首席專家。企業是國家級重點高新技術企業，山東省造紙十強企業、淄博市明星企業，“雙峰牌”系列高檔裝飾原紙產品榮獲“山東省著名商標”和“山東名牌”的稱號。公司通過了ISO9001 國際質量、ISO14001 國際環境、OHSAS18001 安全三標管理體系認證，2007年、2008年連續兩年被國家統計局評為高檔裝飾原紙行業全國銷售量、銷售額第一名，被中國創業投資界評為2009中國最具投資價值企業50強，被央視證券資訊頻道評為2009中國最具投資潛力企業。
歐木特種紙業二期電能管理系統現場為新建的15#車間，2個低壓配電室：制漿配電室和造紙配電室，配電室內采用安科瑞ACR系列電能管理儀表采集各回路的電流、電壓、電能等電參量，然后通過中間層采集設備經局域網傳到監控室計算機上，實現遙測、遙信功能。
2 用戶需求
上海安科瑞電氣股份有限公司系統集成部對歐木特種紙業二期電能管理系統要解決的問題進行詳細分析，弄清楚項目發起人及項目其他干系人的要求¸待開發的信息系統要解決客戶和用戶的業務問題以及問題的來龍去脈后，經雙方溝通知電能管理系統應實現各配電室各饋線回路電壓、電流、功率、功率因數及頻率等監測信息實時刷新，配電室整體一次圖形式直觀動態顯示；完成對各配電回路的電壓、電流或功率實時和歷史趨勢曲線的繪制，便于分析該回路配電運行工況；完成對各回路的電能集抄功能，并自動生成符合客戶管理需求的用電報表，所有報表或圖表支持查詢打印功能；對各監測點的通訊狀態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 設計方案
根據可靠性和高效率配電管理的要求，以及實用性，安全性，實時性，穩定性，可擴展性和易維護性的原則，上海安科瑞電氣股份有限公司對中化平原化工有限公司的智能配電系統的改造提供如下設計方案
3.1 參考標準
系統的設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 《民用建筑電氣設計規范》
GB/J63-90 《電力裝置的電測量儀表裝置設計規范》
GB/T13730 《地區電網數據采集與監控系統通用技術條件》
GBJ63-93 《電力裝置電測量儀表裝置設計規程》
GB2887 《計算站場地技術要求》
GB/50198-94 《監控系統工程技術規范》
GB50254/59-96 《電氣裝置安裝工程施工及驗收規范》
IEC-61131-3 《圖形可編程標準》
3.2 組網結構圖拓撲圖
為滿足配電室統一監控的要求，配電室現場安裝安科瑞公司網絡電力儀表通過屏蔽雙絞線手拉手相連至串口服務器，串口服務器通過五類線接入網絡交換機，進而傳輸至后臺主機實現對現場數據的采集，存儲，處理，實時顯示以及歷史查詢。
3.3 儀表，通訊線纜，交換機及串口服務器選型
對歐木特種紙業有限公司提出的需求和我們確定的組網方案，站控管理層設備層采購華北工控的工業主機，聯想的顯示器，SANTAK的UPS以及HP的打印機；網絡通訊層使用MOXA的NPORT5630-8串口服務器，3C16470網絡交換機；現場設備層采上海安科瑞公司ACR系列網絡電力儀表，總線鋪設屏蔽雙絞線，以滿足系統組網的要求，具體設備如下表：
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應用場合
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型號
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主要功能
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站控管理層
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工作站主機
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RPC-610
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● 4U、19英寸可上架，歐美風格，符合
EIARS-310C 標準
● 前面板帶鎖，防止誤操作
● 尺寸482mm×460mm×177mm(W×D×H)
● 前面板帶鎖，防止誤操作
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UPS電源
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C1K/1KVA
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輸入保護 可復位斷路器 輸出保護 短路、電池低電壓、過載、輸出高電壓、UPS過溫 工作溫度 0℃～40℃ 存放溫度 -25℃～55℃ 執行標準 Q/ZYDZ 1-2002備案號：QB/440600 29 1555-2002 濕度 0～90℃不凝結
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網絡通訊層
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串口服務器
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NPORT5630-8
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NPort 5600系列的串口設備聯網服務器可讓工業串口設備立即連上網絡。NPort 5600系列的串口設備聯網服務器體積小巧，將RS-232或RS-422/485串口設備，如PLC，測量儀，和傳感器連接到IP-based Ethernet LAN。
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網絡交換機
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3C16470
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桌面級,二層,非網管型交換機,存儲轉發方式,16口,10M/100Mbps,支持網絡標準 IEEE 802.3,IEEE 802.3u,IEEE 802.1d,IEEE 802.3x,支持全雙工。
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現場設備層
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網絡電力儀表
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ACR系列
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全電參量測量（U、I、P、Q、PF、F）；四象限電能計量、復費率電能統計、最大需量統計；2DI+2DO；RS485通訊接口、Modbus協議。
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現場總線
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RVVP2*1.0
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屏蔽雙絞線：中距離傳輸 RS485通訊方式時傳輸距離≤1200m，沒跟現場總線理論上手拉手連接32塊網絡電力儀表。
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4 系統功能
上位機軟件采用Acrel -3000電能管理軟件，通過軟件進行設備配置、數據庫變量配置、界面設計等，完成了在上位機軟件監控及電能管理的功能。該組態軟件是對現場電力參數進行采集與過程控制的專用軟件，它提供了良好的用戶開發界面和簡捷的工程實現方法，只要將其預設置的各種軟件模塊進行簡單的“組態”，便可以非常容易地實現和完成監控層的各項功能，比如在分布式網絡應用中，所有應用（例如趨勢曲線、報警等）對遠程數據的引用方法與引用本地數據完全相同，通過“組態”的方式可以縮短自動化工程師的系統集成的時間，提高集成效率。
4.1. 一次圖顯示：
ACREL-3000軟件通過中間采集設備采集現場電能管理儀表數據，并在系統一次圖顯示出來。如下圖所示，各個回路三相電流、三相電壓、有功功率、無功功率、功率因數、有功電能等電參量實時刷新顯示，能直觀反映該系統各進出線回路運行狀況。
4.2 遠程抄表查詢：
各個配電室各個回路按照時間段進行歷史數據查詢。選擇回路后，可選擇時間間隔、時間長度對該回路進行歷史數據精確查詢，包括電壓、電流、功率、功率因數和電能等常用數據。查詢結果可導出成EXCEL表格進行保存，也可打印保存。
4.3 趨勢曲線：
各重要回路電流、功率實時趨勢顯示及歷史趨勢查詢功能。選擇回路后，該回路實時趨勢曲線會不斷刷新，選擇“起始時間”可查看該回路歷史趨勢曲線，選擇“時間長度”可查看歷史日、月、年趨勢曲線，能更加直觀反映該回路運行情況。
5 項目實施后的效果分析
實現數據集中采集,降低管理費用：可以實現各種電參量數據的集中采集記錄,集中數據分析,減少分支變電所數據的沉淀，集中信息反映。
兼容性和可擴展性分析：Acrel-3000智能電能管理系統充分考慮了與BA系統之間的互連互通，避免成為信息孤島，只要稍做調整即可與正在實施或即將實施的樓宇自動化系統對接，可以充分保護企業的投資。
保持數據的原始性，防止被修改：原始的由現場電工抄表后送交管理層的方式,增加了因數據抄送過程中被修改而使領導讀臟數據的幾率，Acrel-3000智能電能管理系統保持了數據的原始性，便于領導層了解真實的數據。
6 結束語
本文以Acrel-3000智能電能管理系統的三層網絡拓撲結構為核心，分析了網絡拓撲結構的選型，以及Acrel-3000電能管理系統的功能和性能指標。在電能管理系統中，配置網絡電力儀表具有實施簡明、投資少等顯著優點，可以方便和實時地監控配電系統的運行狀態，對現場的用電設備進行統一管理，免去工作人員到現場記錄的繁瑣工作，系統對各種用電設備的歷史運行數據和狀態進行管理分析，便于維護人員明確設備狀況，制定詳細的設備維護計劃，減少工作人員，提高效率。同時，根據建立的電能計量體系，可以了解、分析建筑總體能耗，提出降耗計劃，采取節能降耗措施，逐步提高用電效率。
作者簡介：
倪中明 (1982-)，男，本科，畢業于青島科技大學自動化學院，從事變配電監控系統工作。
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