小松铸造有限公司电能管理系统

徐霜

安科瑞电气股份有限公司 上海嘉定

    摘 要：随着电力工业的快速发展和国家对工业企业节能减排的力度加大，企业用电成本已成为衡量现代化高效率工厂的重要指标。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，本文介绍基于网络电力仪表的Acrel-3000电能管理系统在小松铸造有限公司电能管理中的应用，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、项目概况

    小松（常州）铸造有限公司是小松集团在中国投资设立的生产铸造产品的工厂之一，位于江苏省常州市，是小松集团在中国最早投资设立的三家工厂之一。

    整个项目共包括2个25kV变电所以及9个0.4kV变电所，各变电所分散的分布于厂内，整个系统采用分层分布式结构，分为现场测控层、网络通讯层以及系统管理层。系统管理层位于1#35kV变电所内，实现各配电室电力设备的集中监视和管理。

    2、初步方案设想

    小松铸造有限公司每月电力成本支出较高，但是缺乏有效的能源计量系统，无法准确了解本企业的电能流向，因此需要建立一套有效的电能管理系统，用于企业内部考核管理，并此基础上逐步整理完善电力运行参数数据库，对数据进行多层次多方面的开发利用（如决策需要、电能分析、数据报送）。同时通过网络技术使之成为作为小松铸造有限公司信息化系统的重要子系统，以实现智慧厂区和数字厂区。

    1）部分回路在特定时期功率会非常大，需要对该部分回路进行有功功率监视，当功率达到一定值（该值可以由用户确定后并设定好），可以通过声光报警提醒系统管理人员；

    2）需要对企业生产用电进行记录，根据企业的实际生产需要，制定相应的电能统计报表，并将各生产线用电数据与总进线进行对比，每月与供电局提供的数据进行对比，以此作为考核各班组产能能耗的依据；

    3）计算出各设备使用时间以及设备空载时间；

    4）设计复费率电能管理报表，将不同时间段不同费率的用电量分别进行统计。

    3、设计方案

    3.1整体方案设计

    整个企业共有两个35kV变电所，9个0.4kV变电所，其中1#变电所共9个回路，2#变电所21个回路，3#变电所共12个回路，4#变电所15个回路，5#变电所共13个回路，6#变电所20个回路，7#变电所12个回路，8#变电所9个回路，9#变电所22个回路，10#变电所（35kV变电所1）9个回路，35kV变电所2共计3个回路需要纳入本次电能管理系统。由于企业成立时间较久，各变电所在设计之初只有部分变电所安装了数字式电能表，其余均未安装智能电表，不符合企业智能化需求，因此此需要对该部分回路进行改造，加装智能电表。

    考虑整个项目的安装方便以及用户自身的需求，本项目为各配电回路加装导轨式电度表DTSD1352，所有智能仪表直接通过485总线接入通讯管理机。由于企业内部已经建设内部局域网，本着节约成本，充分利用现有的资源的原则，本项目各变电所内通讯管理机通过网线接入就近局域网接口，经厂内局域网传输至在变电室值班室。在变电所值班室内配置通讯管理屏并配置网络交换机、UPS不间断电源网络交换机等设备

    3.2系统结构

    整个系统采设计了一套Acrel3000电能管理系统，采用分层分布式结构，即现场设备层、网络管理层、监控管理层，如图1所示：

图1

    整套电能管理系统监控管理层包括电能管理主机、打印机、UPS电源等，整个系统的核心Acrel3000电能管理软件安装于电能管理主机，UPS电源作为不间断电源，当设备供电出现故障时，可以保证电能管理主机正常运行，电能数据不丢失。电能管理值班室位于35kV变电所值班室内。

    各用电回路电能数据的采集主要通过DTSD1352、DTSF1352、PD284E-9S4（8#、9#配电室）、ACR320EFK（4#配电室）等进行电能信息的基础采集，这些采集设备可独立完成数据采集、计算、通讯等功能，一个设备出现问题时，不会影响其他设备正常运行。所有这些设备均有485通讯接口，可以通过RS485总线连接到网络层。

    针对各低压变电所比较分散，底层各智能电表具备RS485接口，网络通讯介质采用屏蔽双绞线，通讯协议采用Modbus通讯规约，通过RS485总线方式将数据传送至通讯管理机，并经过企业内部局域网将数据上传至电能管理主机。

    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。

    3.3系统功能

    数据采集与管理

    数据采集与处理是电能管理系统电能管理实现的基础，系统能实时和定时采集电气设备的模拟量（电流、电压、功率、电度、频率、）。系统管理软件可以通过网络直接读取各变电所智能电表采集的数据，并可以对采集的所有数据进行显示、统计、分析、计算和存储。 实时计算各线路的功率因数。

    实时计算各线路的有功、无功功率值。

    实时计算每日、每月各条线路的有功，无功最大、最小及平均值。

    实时显示、统计各回路各时段的电度值,对电能数据进行分时计费统计,根据用户要求具有多种分时计费(尖、峰、谷、平值等)方案和费率的种类。实时显示、统计各回路每日、每月、每年的有功电度总值和无功电度总值

    实时显示电容的投切状态以及手动/自动状态。

    数据采集周期、方式、参数等可由用户在线定义，状态量的变化优先传送。

    信息处理

    对信号采集系统所采集实时数据进行统计、分析、计算，将数据进行定时存储。对同用电单位不同时期、不同用电单位同一时期用电量进行统计；作为电费的管理平台，与实际发生电费进行比较。

    清晰的反映整个企业各个部门的用电构成，帮助企业建立合理的用电管理考核制度，对不同的班组、不同车间分别设计用电管理报表。对于各用电设备使用时间进行统计，计算出各设备单位时间耗能，为今后能源改造提供数据依据。

    电能报表实现了实现了所有电能数据的按时间查询，分为分钟、小时、日、月年等多种类型，通过电能管理报表，对各分线电能分别计量统计并与总进线进行匹配，建立完整的电能计量体系，找出用电管理的盲区、误区。电能汇总如图2所示

图2

    画面显示

    19寸彩色液晶显示作为人机交互界面，实时显示配电系统各种信息画面，包括厂区平面图、一次配电系统图、实时参数显示、负荷趋势查询、设备运行时间、事件报警等。

    图3所示为传染病房低压一次配电系统图：

图3

    用电趋势

    对任何测量参数绘制趋势图：如电流、电压、功率等。通过用电曲线图可以显示需量的峰值情况，发现危险地负荷趋势或系统的剩余容量。可以将不同时间段的负荷曲线进行汇总或比较，追踪每个用电单位每个回路所需消耗的电力成本。用电趋势如图4所示：

图4

    告警与控制

    当出现通讯故障、遥测越限或其他报警信号时，系统发出音响提示，并自动弹出报警画面，报警需操作员确认后方可复位，报警系统记录入监控数据库。 当发生开关变位时，自动推出时间报警窗和故障相关画面，画面中变位开关闪烁，变色提示并在报警框内有汉字提示的报警语句及当前的变位状态，并指明变位开关名称，运行编号和性质（正常操作或事故跳闸）。 当发生电流/电压越限时，画面闪烁提示，并在报警提示框里显示当前越限值。 监控系统自动存储历史数据和历史事件，用户可以按照设备，数据类型，时间段等等项目自定义查询。 除计算机报警外，系统还设有专门的声光报警器，以提醒值班人员。报警界面如下图所示：

    4 结束语

    该项目所采用的Acrel300电能管理系统已经于2013年正式投入运行，整个系统运行稳定、安全，极大的方便了用户的使用，提供了大量实时、准确的电力数据，为管理者进行内部计量考核、安全用电做出了只管依据，进一步保证了企业供电系统的科学性及稳定性，为今后的节能管理的实施打下了基础。

    作者简介：

    徐霜，女，本科，安科瑞电气股份有限公司，主要研究方向为电能管理<