摘要

    随着电力工业的快速发展和对发电企业节能减排的力度加大，电能量的产出和投入比已成为衡量现代化率电厂的重要指标。电能管理软件的应用大大提高了电能量的利用效率和管理水平。本文主要介绍上海市地矿工程勘察院了采用安科瑞智能电力仪表对配电现场的各种电参量的采集，通过总线型组网方式，把数据上传至后台，进行智能化组网。系统实现了分散式采集和集中控制管理的智能化、数字化、网络化电能管理。 

1 项目简介

    为了加强地矿工程勘察院用电的科学管理和用电设备的技术改造及提高电能的利用率，地矿工程勘察院需设计一套电能管理系统，此项目的监控范围为：楼层间5个多功能电力仪表。

    安科瑞电气股份有限公司于2013年7月承接了上海市地矿工程勘察院系统集成工作，并根据上海市地矿工程勘察院现场实际情况，为其选用了我司ACREL-3000电能管理系统。 

    配电回路采用PZ80-E4/C智能可编程电力仪表，该仪表主要测量所有常规电力参数，如：三相电压、电流、有功功率、无功功率、功率因数、频率、有功电度、无功电度。

2 系统设计方案

系统的设计满足以下所列制造和试验标准：

    ISO/IEC11801        《综合布线标准》

    GB/50198            《监控系统工程技术规范》

    GB50052-2009        《供配电系统设计规范》

    GB50054-2011        《低压配电设计规范》

    IEC 61587           《电子设备机械结构系列》

    DL/T448-2000        《电能计量装置技术管理规程》

    DL/T 698.1-2009     《第1部分：总则》

    DL/T 698.2-2010     《第2部分：主站技术规范》

    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》

    GB/T/3047.1         《面板、架和柜的基本尺寸系列》

    DL/T5137-2001       《电测量及电能计量装置设计技术规程》

    GB2887              《计算站场地技术条件》

2.2系统目标设计

    电能管理系统是应用物联网技术和智能电网理念结合现代电力需求侧电能管理思想为企业构建的电能管理ERP系统。其目标是让通过电能管理系统科学管理电能，实现“、可靠、经济、、洁净"的用的目标和电能管理“四化"。

    1、实现电能管理可视化。将电、电能这一无形、无色、无味的成本通过传感技术实现可视化管理

    2、实现电能管理数字化。电难管是人们对它陌生，电好电坏、管好管不好、节约与浪费、要用不要用没有具体标准和尺度，必须将用电、管电、节电用数字进行量化，电能数字化的目标是：

    3、实现电能管理化。

    4、实现电能管理网络化

2.3系统结构

    Acrel-3000电能管理系统采用分层分布式结构，即现场设备层、网络通讯层、站控管理层，系统拓扑图如下图（1）所示：

图（1）

    整套电能管理系统站控管理部分包括监控管理主机、打印机、UPS电源等；网络通讯层部分包括USB/485；现场智能仪表监控设备层由PZ80-E4/KC及PZ80-E/C组成。该配电系统分布楼层配电间，5台电力仪表通过RS485总线连接，将数据通过USB/485上传至监控后台。

    配电系统采集的数据主要是PZ可编程智能电测仪表的现场各回路电力系统运行参数，包括电流、电压、功率等遥测信息以及断路器分合闸状态、保护信息以及故障等；现场设备将所采集和处理过的信号经屏蔽双绞线上传至站控管理层。PZ80-E4/KC及PZ80-E/C网络多功能仪表采用RS485接口和MODBUS-RTU通讯协议，RS485采用屏蔽线双绞线传输，接线简单方便；通讯接口是半双工通信，数据高传输速率为10Mbps,RS-485接口是采用平衡驱动器和差分接收器的组合，抗噪声干扰能力增强，总线上允许连接多达32个设备，大传输距离为1.2km.

    整个配电系统以计算机站控管理系统为核心，采用现代通讯技术，对整个配电系统的用电状况进行统一管理，实时监测每个环节、每种设备的用电量；实时监测、监督电能质量，及时发现用电故障，避免用电的浪费。

2.4系统主要实现功能

2.4.1用户权限管理

图（2）

    针对不同级别的用户，设置不同的权限，方便不同权限的管理人员对系统的不同操作，实现配电系统的，可靠运行。通过用户管理进行用户登录、用户注销、修改密码、添加删除等操作，方便用户对账号和权限的修改。

2.4.2系统主界面

图（3） 

    系统提供简单、易用、良好的用户使用界面。采用全中文界面，CAD图形显示配电系统电气一次主接线图，显示配电系统设备状态及相应实时运行参数，画面定时轮巡切换；画面实时动态刷新；模拟量显示；开关量显示；连续记录显示等，通过画面颜色的变化（红色表示合闸状态、绿色表示分闸状态）可以看到各回路的分合闸状态。

    登录普通权限用户，通过主界面的操作，可以查看各回路运行的电参量（电流、电压、有功、无功、功率因数、电度）；登录高权限用户，可以实现系统内部电度报表、电流曲线、报警信息的打印及导出功能。

2.4.3 趋势曲线分析

图（4）

    Acrel-3000电能管理系统提供了实时曲线和历史趋势两种曲线的分析界面，通过调用相关回路实时曲线界面分析该回路当前的负荷运行状况,如通过调用某配出回路的实时曲线可分析该回路的电气设备所引起的信号波动情况,系统的历史趋势即系统对所有已存储数据均可查看其历史趋势，方便工程人员对监测的配电网络进行质量分析。

2.4.4 报表统计

    上海市地矿工程勘察院系统中电能报表方便管理员查看分析，同时系统将采集的有功电度数据，按照回路名称的不同，自动生成报表并有报表打印功能，可对任意回路的某一时间段内的用电量进行查询与打印，这些报表均支持Excel导出功能。

2.4.5 报警功能

    遥信和遥测报警功能，主要完成对各出线回路的开关运行状态和负载进线监控，对开关变位和负载越限弹出报警界面指示具体的报警位置并声音报警，提醒值班人员及时处理。遥测报警值设置界面可以看到每个监控点的实时值和报警设置值，负载越限值在相应权限下可自由设置,具备历史查询功能。

3 运行效果

    1、 实时性：项目实施前现场数据主要靠人工抄录，1天2次，各回路时间不统一，可对性差；项目实施后后台实时采集，50mS一次，可比性强。

    2、 存储管理：项目实施前纸质记录，查询时翻箱倒柜，年久易失，数据日期管理复杂；项目实施后计算机存储，数据可存储10年以上，查询速度快，只需鼠标一点，迅速准确。

    3、 整体分析：项目实施前各个时段用电量以及各个回路用电横向和竖向无法对比；项目实施后通过曲线分析，峰平谷时段对比明显，便于削峰填谷，而且三相用电的调配相对均衡。

    4、 数据：项目实施前分散管理，手工定时备份，对连续数据备份不准确；项目实施后同步集中管理，系统自动即时备份。

    5、 设备管理：项目实施前各个回路通断电要现场去查看，断电时无报警；项目实施后通过后台一次系统图清晰展示，回路跳闸时，后台自动记录，并伴随自动报警。

4 结束语

    随着社会的发展及电力的广泛应用，智能电能管理系统已成为大型公共建造的必然选择，本文介绍的电力仪表及Acrel-3000电能管理系统在上海市地矿工程勘察院项目的应用，可以实现远程遥测、遥信功能，实时显示了现场电参量，方便值班人员查看；给用户设置定值修改功能同样人性化地提高了值班人员操作的系数；同时系统实现对采集数据的分析、处理，并生成各种电能报表、分析曲线、棒图等，便于电能的远程抄表以及分析、研究；报警窗口的弹出有助于提醒值班人员及时检查现场设备的运行状况。

    该项目所采用的Acrel-3000电能管理系统已经于2013年10月底正式投入运行整个系统运行稳定、，大的方便了用户的使用，提供了大量实时、准确的电能数据，为管理者进行内部计量考核提供了依据，为进一步节能管理及节能措施的实施打下了基础。

5 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