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蘇州創(chuàng)業(yè)園二期電力監(jiān)控與電能管理系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案
點(diǎn)擊次數(shù)：170 發(fā)布時(shí)間：2014-11-5
0引言
當(dāng)前，根據(jù)住房與建設(shè)部〔2008〕114號(hào)文件，政府機(jī)關(guān)和大型公建應(yīng)當(dāng)實(shí)行能源消費(fèi)計(jì)量制度，區(qū)分用能種類(lèi)，用能系統(tǒng)實(shí)行能源消費(fèi)分戶(hù)、分類(lèi)、分項(xiàng)計(jì)量，及時(shí)發(fā)現(xiàn)、糾正用能浪費(fèi)現(xiàn)象。同時(shí)地方政府也積極響應(yīng)*號(hào)召，也出臺(tái)了相關(guān)規(guī)定，如蘇建科〔2007〕217號(hào)規(guī)定自2007年9月1日起，新建、改建和擴(kuò)建單體2萬(wàn)m2以上的公共建筑項(xiàng)目，在設(shè)計(jì)、施工圖審查時(shí)均應(yīng)執(zhí)行國(guó)家、省有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)。在電氣部分明確規(guī)定：變電所各出線回路均應(yīng)配置電能計(jì)量裝置，計(jì)量裝置應(yīng)采用數(shù)字式電能表計(jì)，并根據(jù)建筑的類(lèi)別和檔次，盡量配置通訊接口，以便于構(gòu)成網(wǎng)絡(luò)，并設(shè)管理后臺(tái)。
蘇州創(chuàng)業(yè)園二期位于蘇州高新區(qū)竹園路與珠江路交叉口附近，總建筑面積13.58萬(wàn)平方米，由3幢26層獨(dú)立塔樓組成。每個(gè)樓層都有一個(gè)配電室，室內(nèi)的配電柜中安裝了安科瑞600多塊網(wǎng)絡(luò)多功能儀表。為了能夠?qū)崿F(xiàn)電力參數(shù)實(shí)時(shí)遙測(cè)、電能計(jì)量分項(xiàng)管理、電能報(bào)表等功能，系統(tǒng)采用Acrel-3000電力監(jiān)控、電能管理軟件把現(xiàn)場(chǎng)的儀表聯(lián)在一起，做到集中管理、集中控制。
1.系統(tǒng)結(jié)構(gòu)
Acrel-3000電力監(jiān)控組態(tài)軟件是對(duì)現(xiàn)場(chǎng)生產(chǎn)數(shù)據(jù)進(jìn)行采集與過(guò)程控制的軟件，zui大的特點(diǎn)是能以靈活多樣的“組態(tài)方式”而不是編程方式來(lái)進(jìn)行系統(tǒng)集成，它提供了良好的用戶(hù)開(kāi)發(fā)界面和簡(jiǎn)捷的工程實(shí)現(xiàn)方法，只要將其預(yù)設(shè)置的各種軟件模塊進(jìn)行簡(jiǎn)單的“組態(tài)”，便可以非常容易地實(shí)現(xiàn)和完成監(jiān)控層的各項(xiàng)功能，比如在分布式網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用中，所有應(yīng)用(例如趨勢(shì)曲線、報(bào)警等)對(duì)遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)的引用方法與引用本地?cái)?shù)據(jù)*相同，通過(guò)“組態(tài)”的方式可以大大縮短了自動(dòng)化工程師的系統(tǒng)集成的時(shí)間，提高了集成效率。
蘇州創(chuàng)業(yè)園二期電力監(jiān)控系統(tǒng)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)如圖1
系統(tǒng)采用分布式結(jié)構(gòu)，按功能或區(qū)域進(jìn)行劃分，模塊化設(shè)計(jì)。整個(gè)系統(tǒng)分為三層，即現(xiàn)場(chǎng)層、中間層、主控層。
1.1現(xiàn)場(chǎng)層
現(xiàn)場(chǎng)層主要任務(wù)是將現(xiàn)場(chǎng)的各種配電系統(tǒng)的運(yùn)行參數(shù)進(jìn)行采集和測(cè)量，并將采集和測(cè)量的各種數(shù)據(jù)傳輸給監(jiān)控系統(tǒng)。其主要設(shè)備是：ACR320EL、ACR210EL網(wǎng)絡(luò)電力儀表，裝設(shè)在每層的動(dòng)力柜內(nèi)。上述設(shè)備均相互獨(dú)立完成各自的功能，不依賴(lài)主控計(jì)算機(jī)運(yùn)行，具備RS-485通信接口，通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)的RS-485總線將檢測(cè)到的各項(xiàng)電參數(shù)和狀態(tài)信號(hào)實(shí)時(shí)傳輸?shù)街虚g層的數(shù)據(jù)處理單元—通訊服務(wù)器。
ACR網(wǎng)絡(luò)測(cè)控電力儀表，是針對(duì)電力系統(tǒng)、工礦企業(yè)、公共設(shè)施、智能大廈的電力監(jiān)控需求而設(shè)計(jì)的智能化電力儀表。它能測(cè)量所有的常用電力參數(shù)，如三相電流、電壓，有功、無(wú)功功率，電度以及開(kāi)關(guān)量輸入/輸出狀態(tài)等。該系列儀表具備完善的通信聯(lián)網(wǎng)功能，能實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程遙測(cè)、遙控功能，非常適合于實(shí)時(shí)電力監(jiān)控系統(tǒng)。
1.2中間層
中間層位于現(xiàn)場(chǎng)層與主控層之間，采用高性能、嵌入式通訊服務(wù)器。通訊服務(wù)器負(fù)責(zé)把現(xiàn)場(chǎng)層儀表采集的數(shù)據(jù)經(jīng)過(guò)網(wǎng)絡(luò)通信聯(lián)接、數(shù)據(jù)交換上傳到主控層，是主控層與現(xiàn)場(chǎng)層的橋梁。
1.3主控層
主控層位于監(jiān)控室或值班室，配置高性能、高可靠性工業(yè)級(jí)計(jì)算機(jī)、UPS不間斷電源、打印機(jī)、報(bào)警裝置等。Acrel-3000電力監(jiān)控軟件安裝在主控計(jì)算機(jī)上，通過(guò)軟件的人機(jī)界面和各種管理功能實(shí)現(xiàn)對(duì)整個(gè)箱系統(tǒng)的實(shí)時(shí)監(jiān)控和報(bào)表管理。
創(chuàng)業(yè)園二期的監(jiān)控室位于B幢三樓，通過(guò)六個(gè)通訊服務(wù)器把分布于每個(gè)樓層動(dòng)力柜內(nèi)的共計(jì)600多塊ACR儀表有機(jī)的在一起，再通過(guò)樓層的局域網(wǎng)把數(shù)據(jù)傳輸?shù)胶笈_(tái)系統(tǒng)。
2.系統(tǒng)框圖及主要實(shí)現(xiàn)的功能
系統(tǒng)采用C/S架構(gòu)，數(shù)據(jù)處理以數(shù)據(jù)庫(kù)為中心，分采集、顯示、算法等模塊，各主要邏輯關(guān)系如下系統(tǒng)框圖。
系統(tǒng)依據(jù)客戶(hù)實(shí)際需求進(jìn)行設(shè)計(jì)，并實(shí)現(xiàn)了一次主接線圖界面顯示;電參量遙測(cè)及電參量越限報(bào)警;事件記錄;系統(tǒng)運(yùn)行異常監(jiān)測(cè);故障報(bào)警及操作記錄;報(bào)表查詢(xún)與打印;系統(tǒng)負(fù)荷實(shí)時(shí)、歷史曲線，用戶(hù)權(quán)限管理等主要功能。
如A幢4-7層空調(diào)總回路8月份各天的用電趨勢(shì)圖如圖3所示。
圖3電能棒圖
3.設(shè)備與投資
根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況所配置的系統(tǒng)硬件含采集裝置、電源、工作站主機(jī)、打印設(shè)備、系統(tǒng)軟件、弱電安裝施工等總計(jì)費(fèi)用為35萬(wàn)元左右，平均每幢樓的投入費(fèi)用不超過(guò)15萬(wàn)元。配電各環(huán)節(jié)的數(shù)據(jù)均可通過(guò)監(jiān)控主機(jī)集中顯示，方便配電管理人員及時(shí)發(fā)現(xiàn)配電故障環(huán)節(jié)，按月統(tǒng)計(jì)用電數(shù)據(jù)，又可以通過(guò)OPC轉(zhuǎn)發(fā)上傳至樓宇自控系統(tǒng)BAS或安防系統(tǒng)FAS，便于整體調(diào)度。相對(duì)于傳統(tǒng)的電工抄表、統(tǒng)計(jì)雖增加了一次投入，但智能化程度得到極大提高，節(jié)省了人力資本的投入。
4.結(jié)束語(yǔ)
ACREL-3000電力監(jiān)控系統(tǒng)具有通用性好、可靠性高、組態(tài)靈活等優(yōu)點(diǎn)。目前系統(tǒng)已投入運(yùn)行半年以上，極大的方便了用戶(hù)的使用。隨著計(jì)算機(jī)信息技術(shù)的普及，低壓配電智能化的要求也越來(lái)越高，變配電監(jiān)控及低壓配電管理使得實(shí)現(xiàn)配電室的無(wú)人職守真正成為現(xiàn)實(shí)，系統(tǒng)對(duì)各種用電設(shè)備的歷史運(yùn)行數(shù)據(jù)和狀態(tài)進(jìn)行管理分析，便于維護(hù)人員明確設(shè)備狀況，制定詳細(xì)的設(shè)備維護(hù)計(jì)劃，減少人力投入，提高工作效率，從而降低整個(gè)系統(tǒng)的運(yùn)營(yíng)成本。
參考文獻(xiàn)：
1)《電力電測(cè)數(shù)字儀表原理與應(yīng)用指南》任致程，周中，中國(guó)電力出版社
當(dāng)前，根據(jù)住房與建設(shè)部〔2008〕114號(hào)文件，政府機(jī)關(guān)和大型公建應(yīng)當(dāng)實(shí)行能源消費(fèi)計(jì)量制度，區(qū)分用能種類(lèi)，用能系統(tǒng)實(shí)行能源消費(fèi)分戶(hù)、分類(lèi)、分項(xiàng)計(jì)量，及時(shí)發(fā)現(xiàn)、糾正用能浪費(fèi)現(xiàn)象。同時(shí)地方政府也積極響應(yīng)*號(hào)召，也出臺(tái)了相關(guān)規(guī)定，如蘇建科〔2007〕217號(hào)規(guī)定自2007年9月1日起，新建、改建和擴(kuò)建單體2萬(wàn)m2以上的公共建筑項(xiàng)目，在設(shè)計(jì)、施工圖審查時(shí)均應(yīng)執(zhí)行國(guó)家、省有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)。在電氣部分明確規(guī)定：變電所各出線回路均應(yīng)配置電能計(jì)量裝置，計(jì)量裝置應(yīng)采用數(shù)字式電能表計(jì)，并根據(jù)建筑的類(lèi)別和檔次，盡量配置通訊接口，以便于構(gòu)成網(wǎng)絡(luò)，并設(shè)管理后臺(tái)。
蘇州創(chuàng)業(yè)園二期位于蘇州高新區(qū)竹園路與珠江路交叉口附近，總建筑面積13.58萬(wàn)平方米，由3幢26層獨(dú)立塔樓組成。每個(gè)樓層都有一個(gè)配電室，室內(nèi)的配電柜中安裝了安科瑞600多塊網(wǎng)絡(luò)多功能儀表。為了能夠?qū)崿F(xiàn)電力參數(shù)實(shí)時(shí)遙測(cè)、電能計(jì)量分項(xiàng)管理、電能報(bào)表等功能，系統(tǒng)采用Acrel-3000電力監(jiān)控、電能管理軟件把現(xiàn)場(chǎng)的儀表聯(lián)在一起，做到集中管理、集中控制。
1.系統(tǒng)結(jié)構(gòu)
Acrel-3000電力監(jiān)控組態(tài)軟件是對(duì)現(xiàn)場(chǎng)生產(chǎn)數(shù)據(jù)進(jìn)行采集與過(guò)程控制的軟件，zui大的特點(diǎn)是能以靈活多樣的“組態(tài)方式”而不是編程方式來(lái)進(jìn)行系統(tǒng)集成，它提供了良好的用戶(hù)開(kāi)發(fā)界面和簡(jiǎn)捷的工程實(shí)現(xiàn)方法，只要將其預(yù)設(shè)置的各種軟件模塊進(jìn)行簡(jiǎn)單的“組態(tài)”，便可以非常容易地實(shí)現(xiàn)和完成監(jiān)控層的各項(xiàng)功能，比如在分布式網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用中，所有應(yīng)用(例如趨勢(shì)曲線、報(bào)警等)對(duì)遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)的引用方法與引用本地?cái)?shù)據(jù)*相同，通過(guò)“組態(tài)”的方式可以大大縮短了自動(dòng)化工程師的系統(tǒng)集成的時(shí)間，提高了集成效率。
蘇州創(chuàng)業(yè)園二期電力監(jiān)控系統(tǒng)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)如圖1
系統(tǒng)采用分布式結(jié)構(gòu)，按功能或區(qū)域進(jìn)行劃分，模塊化設(shè)計(jì)。整個(gè)系統(tǒng)分為三層，即現(xiàn)場(chǎng)層、中間層、主控層。
1.1現(xiàn)場(chǎng)層
現(xiàn)場(chǎng)層主要任務(wù)是將現(xiàn)場(chǎng)的各種配電系統(tǒng)的運(yùn)行參數(shù)進(jìn)行采集和測(cè)量，并將采集和測(cè)量的各種數(shù)據(jù)傳輸給監(jiān)控系統(tǒng)。其主要設(shè)備是：ACR320EL、ACR210EL網(wǎng)絡(luò)電力儀表，裝設(shè)在每層的動(dòng)力柜內(nèi)。上述設(shè)備均相互獨(dú)立完成各自的功能，不依賴(lài)主控計(jì)算機(jī)運(yùn)行，具備RS-485通信接口，通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)的RS-485總線將檢測(cè)到的各項(xiàng)電參數(shù)和狀態(tài)信號(hào)實(shí)時(shí)傳輸?shù)街虚g層的數(shù)據(jù)處理單元—通訊服務(wù)器。
ACR網(wǎng)絡(luò)測(cè)控電力儀表，是針對(duì)電力系統(tǒng)、工礦企業(yè)、公共設(shè)施、智能大廈的電力監(jiān)控需求而設(shè)計(jì)的智能化電力儀表。它能測(cè)量所有的常用電力參數(shù)，如三相電流、電壓，有功、無(wú)功功率，電度以及開(kāi)關(guān)量輸入/輸出狀態(tài)等。該系列儀表具備完善的通信聯(lián)網(wǎng)功能，能實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程遙測(cè)、遙控功能，非常適合于實(shí)時(shí)電力監(jiān)控系統(tǒng)。
1.2中間層
中間層位于現(xiàn)場(chǎng)層與主控層之間，采用高性能、嵌入式通訊服務(wù)器。通訊服務(wù)器負(fù)責(zé)把現(xiàn)場(chǎng)層儀表采集的數(shù)據(jù)經(jīng)過(guò)網(wǎng)絡(luò)通信聯(lián)接、數(shù)據(jù)交換上傳到主控層，是主控層與現(xiàn)場(chǎng)層的橋梁。
1.3主控層
主控層位于監(jiān)控室或值班室，配置高性能、高可靠性工業(yè)級(jí)計(jì)算機(jī)、UPS不間斷電源、打印機(jī)、報(bào)警裝置等。Acrel-3000電力監(jiān)控軟件安裝在主控計(jì)算機(jī)上，通過(guò)軟件的人機(jī)界面和各種管理功能實(shí)現(xiàn)對(duì)整個(gè)箱系統(tǒng)的實(shí)時(shí)監(jiān)控和報(bào)表管理。
創(chuàng)業(yè)園二期的監(jiān)控室位于B幢三樓，通過(guò)六個(gè)通訊服務(wù)器把分布于每個(gè)樓層動(dòng)力柜內(nèi)的共計(jì)600多塊ACR儀表有機(jī)的在一起，再通過(guò)樓層的局域網(wǎng)把數(shù)據(jù)傳輸?shù)胶笈_(tái)系統(tǒng)。
2.系統(tǒng)框圖及主要實(shí)現(xiàn)的功能
系統(tǒng)采用C/S架構(gòu)，數(shù)據(jù)處理以數(shù)據(jù)庫(kù)為中心，分采集、顯示、算法等模塊，各主要邏輯關(guān)系如下系統(tǒng)框圖。
系統(tǒng)依據(jù)客戶(hù)實(shí)際需求進(jìn)行設(shè)計(jì)，并實(shí)現(xiàn)了一次主接線圖界面顯示;電參量遙測(cè)及電參量越限報(bào)警;事件記錄;系統(tǒng)運(yùn)行異常監(jiān)測(cè);故障報(bào)警及操作記錄;報(bào)表查詢(xún)與打印;系統(tǒng)負(fù)荷實(shí)時(shí)、歷史曲線，用戶(hù)權(quán)限管理等主要功能。
如A幢4-7層空調(diào)總回路8月份各天的用電趨勢(shì)圖如圖3所示。
圖3電能棒圖
3.設(shè)備與投資
根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況所配置的系統(tǒng)硬件含采集裝置、電源、工作站主機(jī)、打印設(shè)備、系統(tǒng)軟件、弱電安裝施工等總計(jì)費(fèi)用為35萬(wàn)元左右，平均每幢樓的投入費(fèi)用不超過(guò)15萬(wàn)元。配電各環(huán)節(jié)的數(shù)據(jù)均可通過(guò)監(jiān)控主機(jī)集中顯示，方便配電管理人員及時(shí)發(fā)現(xiàn)配電故障環(huán)節(jié)，按月統(tǒng)計(jì)用電數(shù)據(jù)，又可以通過(guò)OPC轉(zhuǎn)發(fā)上傳至樓宇自控系統(tǒng)BAS或安防系統(tǒng)FAS，便于整體調(diào)度。相對(duì)于傳統(tǒng)的電工抄表、統(tǒng)計(jì)雖增加了一次投入，但智能化程度得到極大提高，節(jié)省了人力資本的投入。
4.結(jié)束語(yǔ)
ACREL-3000電力監(jiān)控系統(tǒng)具有通用性好、可靠性高、組態(tài)靈活等優(yōu)點(diǎn)。目前系統(tǒng)已投入運(yùn)行半年以上，極大的方便了用戶(hù)的使用。隨著計(jì)算機(jī)信息技術(shù)的普及，低壓配電智能化的要求也越來(lái)越高，變配電監(jiān)控及低壓配電管理使得實(shí)現(xiàn)配電室的無(wú)人職守真正成為現(xiàn)實(shí)，系統(tǒng)對(duì)各種用電設(shè)備的歷史運(yùn)行數(shù)據(jù)和狀態(tài)進(jìn)行管理分析，便于維護(hù)人員明確設(shè)備狀況，制定詳細(xì)的設(shè)備維護(hù)計(jì)劃，減少人力投入，提高工作效率，從而降低整個(gè)系統(tǒng)的運(yùn)營(yíng)成本。
參考文獻(xiàn)：
1)《電力電測(cè)數(shù)字儀表原理與應(yīng)用指南》任致程，周中，中國(guó)電力出版社