电能管理系统在浙江台州路桥广电中心机房中的应用

摘要

本文主要介绍了浙江台州路桥广电中心数据机房采用安科瑞智能电力仪表及Acrel-3000电能管理系统对数据机房配电系统进行监测，仪表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。

0 项目概述

台州广播电视总台路桥广电中心大厦位于路北街道徐翁村，占地总面积5863平方米，设计总建筑面积13461.3平方米。其中地上建筑面积9997.5平方米（包括技术业务用房8345.3平方米，办公面积1652.2平方米），地下车库面积3463.8平方米。本项目设计范围为广电中心数据机房低压配电系统，包括设备输入配电ATS柜、机房设备配电柜、机房UPS一期配电柜、机房UPS二期配电柜、设备列头配电柜1、设备列头配电柜2、设备列头配电柜3、设备列头配电柜4。

1 用户需求

系统设计要求如下：

1.1 实时显示：初始界面采用系统图，界面可以实时显示每个回路的三相电流，实时显示回路的通断状态，可通过连接查看回路详细参数。

1.2 报警及事件：

1) 遥测实时报警功能：22只ACR120EL/K以及2只AMC16-3E3/K电压、电流（或功率）、频率、功率因数越限报警；限额值可以仅限由使用方管理用户设定。

2) 遥测历史报警功能：可查询遥测历史报警记录。

3) 遥信实时报警功能：22只ACR120EL/K和2只AMC16-3E3/K及2只ARTU-K16断路器通断状态报警。

4) 遥信历史报警功能：可查询遥信历史报警记录。

5) 通讯及系统故障报警：系统通讯出现故障须有报警及记录功能。

6) 系统历史操作记录：包括各个用户的登录记录、操作记录。

1.3 趋势分析：提供22只ACR120EL/K和2只AMC16-3E3/K的24只表28个回路的电流（或功率）日曲线图和周曲线图；曲线图可以根据要求手动选择时间范围内进行查看及打印。

1.4 报表管理：电力参数抄表：可查询历史时刻各回路的有功功率值、无功功率值、用电量（kWh）、功率因素、每相电流及电压值。

1.5 电能管理：综合的电能统计报表功能，包含系统中24只低压电力仪表所监测回路的用电量，可以根据需求进行不同时间段内的用电量查询。

1.6 权限控制功能：系统用户及操作权限：设置管理员和操作员2个用户及设置不同的权限，管理员可以设置报警越限值、关闭程序；操作员仅有查看打印权限。

1.7 HMI，现场3台触摸屏实现以下功能：

1) 现场实时监测功能，实时显示各回路的电压、电流、功率。

2) 遥测及遥信报警功能。

3) 数据转发功能，将现场采集的仪表数据转发到后台电能管理系统。

1.8 短信报警：将遥测或遥信报警信息短信通知用户。

1.9 WEB发布：远程用户可通过局域网浏览器访问查看电能管理系统。

2 设计原则引用标准

2.1 设计原则

1) 开放性：本系统中将涉及到不同厂商的设备技术，以及系统的扩展需求，在本项目的产品技术选型中，避免采用专有技术，从而使系统的软硬件平台具有充分的开放性.

2) 先进性：系统的软硬件平台建设、应用系统的设计开发以及系统的维护管理所采用的产品技术均综合考虑当今技术发展趋势，采用相对先进同时市场相对成熟的产品技术，以满足系统未来的发展需求.

3) 高性能：系统设计应从服务器处理能力、网络带宽传输能力、软件系统效率等角度综合分析，合理设计结构、使系统具有足够的处理能力，以适应大数量量数据处理和用户访问需求，保障系统服务质量。

4) 安全性：系统对安全性问题予以高度重视，从操作系统层，网络层，应用层每个层次都有相应的措施以解决传输安全，系统安全和信息安全的需求。

5) 可靠性：系统应从系统结构、网络结构、技术措施、设备选型等方面综合考虑，以确保系统中没有单故障节点，实现7X24不间断服务。

6) 扩展性：在本系统中，所有的网络、服务器、存贮、应用软件的设计遵循可扩充的原则，以实现随着需求的发展而扩展。系统采用模块化结构，具有很好的兼容性和可扩充性，即可使不同的厂商的设备和系统集成到同一个平台中，又可使系统在日后可以根据用户需求方便地扩展。

2.2 引用标准

1) ISO/IEC11801 《国际综合布线标准》

2) GB/50198 《监控系统工程技术规范》

3) GB50052-2009 《供配电系统设计规范》

4) GB50054-2011 《低压配电设计规范》

5) IEC 61587 《电子设备机械结构系列》

6) DL/T448-2000 《电能计量装置技术管理规程》

7) DL/T 698.1-2009 《第1部分：总则》

8) DL/T 698.2-2010 《第2部分：主站技术规范》

9) 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》

10) 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》

11) 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》

12) DL/T 698.42-2010 《第4-2部分：通讯协议-集中器下行通信协议》

13) 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》

14) DL/T 698.42-2010 《第4-2部分：通讯协议-集中器下行通信协议》

3 解决方案

浙江台州路桥广电中心机房电能管理系统采用分层分布式结构进行设计，即现场设备层、网络通讯层和站控管理层：

3.1 现场设备层

现场设备层仪表选型按照满足用户电能管理系统要求的原则，同时结合公司多年配电自动化系统工程经验进行配置。现场主回路监测采用多功能网络电力仪表ACR120EL/K以及多回路监控装置AMC16-3E3/K，可进行回路电参量测量和开关量监测；列头柜出线回路不需计量，只需进行开关量监测，配置ARTU-16K。

3.2 网络通讯层

通讯介质：系统主要采用屏蔽双绞线，仪表以RS485总线连接。数据中心现场增加集中显示装置触摸屏TPC1062K,机房设备配电柜、机房UPS一期配电柜、机房UPS二期配电柜各配置一台作为现场HMI。HMI接收仪表数据，同时将数据通过以太网上传到后台电能管理系统。

3.3 站控管理层

站控管理层是针对配电网络的管理人员，该层直接面向用户。该层也是系统的最上层部分，主要是由电能管理系统软件和必要的硬件设备如计算机、打印机、UPS等。其中软件部分具有良好的人机交互界面，通过数据传输协议读取前置机采集的现场各类数据信息，自动经过计算处理，以图形、数显、声音等方式反映现场的运行状况，并可接受管理人员的操作命令，实时发送并检测操作的执行状况，以保证供用电单位的正常工作；电能计量管理功能设计各种符合用户的报表格式，报表内数据严格按照各种标准进行计量，用户只需查找打印即可，极大的方便了操作，提高了工作效率。系统结构拓扑图如下：

4 系统功能

4.1 触摸屏功能

1) 主界面

2) 实时显示界面，实时显示回路电参量及开关状态。

3) 通讯界面显示仪表和触摸屏软件通讯状态。

4) 报警记录查询

4.2 电能管理系统功能

1) 配电监测：以配电一次干线图的形式直观显示配电线路的分布情况，同时将实时采集的各回路的电参量信息，以及配电回路开关的分合闸状态。

2) 电能报表：安科瑞Acrel-3000电能管理系统以丰富的数据报表体现计量体系的完整性。系统具备各回路定时抄表汇总统计功能，用户可以自由查询自系统正常运行以来任意时间段内各配电节点的用电情况，即该节点进线用电量与各分支回路消耗电量的统计分析报表。该功能使得用电可视透明，并在用电误差偏大时可追溯，维护计量体系的正确性。

3) 负荷曲线：安科瑞Acrel-3000电能管理系统对配电系统总进线回路（或重要负荷的出线）设计了负荷趋势曲线。便于配电维护人员及时掌握用电需求与供电系统负荷占比，确保供电可靠性，为用户单位的用能权益提供保障。

4) 电参量报表：安科瑞Acrel-3000电能管理系统具有对实时电力参数和历史电力参数的存储和管理功能，所有实时采集的数据、顺序事件记录等均可保存到实时数据库。在监控画面中能够自定义需要查询的参数、查询的时间段或选择查询最近更新的记录数等，并通过报表方式显示出来。该功能方便用户进行事故追溯查询。

5) 遥信实时报警：系统能够对配电回路断路器的分合闸动作进行实时监测并报警。系统报警时能够进行信息语音提示，自动弹出报警画面。

6) 遥测实时报警：系统具备遥测报警配置功能，报警类型包括电压越限、电流越限、频率越限、功率因数越限、断路器分合闸。系统报警时能够进行信息语音提示，自动弹出报警画面。

7) 遥信、遥测历史报警查询：安科瑞Acrel-3000电能管理系统能够对遥信、遥测报警数据进行存储，方便用户对系统报警事件进行追溯查询。

8) 用户权限管理：系统为保障系统安全稳定运行，设置了用户权限管理功能。通过用户权限管理能够防止未经授权的操作（如配电回路名称修改等）。可以定义不同级别用户的登录名、密码及操作权限，为系统运行维护管理提供可靠的安全保障。

9) 基于B/S的网络应用：系统配置了强大的WEB页面发布功能，从而使得用户可以通过基于Windows平台的IE或其他主流浏览器，查看系统实时数据、监控画面、历史数据，浏览效果与在Acrel-3000服务器端看到的系统画面完全相同。

10) 手机短信报警：系统支持手机短信报警功能，系统遥信、遥测实时报警信息可以通过短信报警模块发送到指定的系统管理人员手机上，使得用户能够及时了解现场配电情况，消除可能发生的配电隐患。

5 结束语

随着经济的飞速发展，能源紧张、环境恶化已受到全球的密切关注，能源是发展国民经济的重要基础，为了响应国家号召，走可持续发展的道路，节能降耗是首要任务。其中，电能在所有能源中消耗量比较大，对电能的统一管理显得尤为重要。只有对电能进行准确可靠的计量，才能从真正意义上节约电能。
Acrel-3000系列电能管理系统是我公司紧密把握电力系统用户的需求，遵循电力系统的标准规范而二次开发的一套具有专业性强、自动化程度高、易使用、高性能、高可靠等特点的适用于低压配电系统的电能管理系统。通过遥测和遥控可以合理调配负荷，实现优化运行，有效节约电能，为用电的合理管理提供了数据依据。

参考文献

[1].任致程 周中. 电力电测数字仪表原理与应用指南[M]. 北京. 中国电力出版社. 2007. 4

[2].周中.电力仪表在大型公共建筑电能分项计量中的应用[J].现代建筑电气 2010. 6

作者简介：周菁，女，本科，就职于江苏安科瑞电器制造有限公司，联系电话：0510-86179969，邮箱：2880157872@qq.com，手机：18860995117，QQ：2880157872。