电能管理系统在上海新阳半导体材料股份有限公司的应用

摘要

本文主要介绍了上海新阳半导体材料股份有限公司采用安科瑞智能电力仪表及Acrel-3000电能管理系统对厂区配电系统进行监测；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。

关键词：智能电力仪表；电能管理；Acrel-3000；新阳半导体

0 项目概述

上海新阳半导体材料股份有限公司低压配电测量原用指针式仪表，现项目需改造为智能电力仪表，并组建电能管理系统，要求有最大需量和短信提醒功能。

整个厂区共有12个厂房和办公楼，其中变电所在5号厂房，其它厂房和办公楼的电源均从5号厂房变电所引出。变电所共10面低压柜，1路进线，35路出线，另外有3面电容器柜。低压柜上原有指针式电流表，现需要把原有指针式电流表更换成安科瑞多功能网络电力仪表，并对原回路加装电流互感器，并配置一套电能管理系统，采集所有网络电力仪表的数据，进行实时的监控。

1 用户需求

由于没有对所有回路进行有效实时监控，所以当电费有异常大幅超标的情况下，不能掌握电能消耗情况，找不到异常超标的原因。配置一套电能管理系统，需求如下：

1）对主进线回路进行需量管理，当需量越限时发出告警信号，并发短信通知；

2）实时监控所有馈线回路的功率消耗，并记录功率曲线；

3）记录所有馈线回路的电能消耗，并自动生成日/月/年电度报表；

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

上海新阳半导体材料股份有限公司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。现场主进线回路监测采用多功能网络电力仪表ACR120EL/D，可进行回路电参量测量和最大需量监测；出线回路选用功能网络电力仪表ACR120EL。

3.2 网络通讯层

通讯介质：系统主要采用屏蔽双绞线，仪表通过RS485现场总线方式接入串口服务器,采用MODBUS-RTU规约。串口服务器把采集到的间隔层设备信息转换成以太网，接入电能管理计算机。

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

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。

6) 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。

7) 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。

8) 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，为企业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