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安科瑞電氣股份有限公司 上海嘉定

摘要：本文主要介紹了浙江臺州路橋廣電中心數(shù)據機房采用安科瑞智能電力儀表及Acrel-3000電能管理系統(tǒng)對數(shù)據機房配電系統(tǒng)進行監(jiān)測，儀表通過總線型組網方式，把數(shù)據上傳至后臺，進行智能化組網。系統(tǒng)實現(xiàn)了分散式采集和集中控制管理的智能化、數(shù)字化、網絡化電能管理。

關鍵詞：智能電力儀表；觸摸屏；電能管理；Acrel-3000；臺州路橋廣電中心

0 項目概述

    臺州廣播電視總臺路橋廣電中心大廈位于路北街道徐翁村，占地總面積5863平方米，設計總建筑面積13461.3平方米。其中地上建筑面積9997.5平方米（包括技術業(yè)務用房8345.3平方米，辦公面積1652.2平方米），地下車庫面積3463.8平方米。本項目設計范圍為廣電中心數(shù)據機房低壓配電系統(tǒng)，包括設備輸入配電ATS柜、機房設備配電柜、機房UPS一期配電柜、機房UPS二期配電柜、設備列頭配電柜1、設備列頭配電柜2、設備列頭配電柜3、設備列頭配電柜4。

1 用戶需求

    系統(tǒng)設計要求如下：

   1.1 實時顯示：初始界面采用系統(tǒng)圖，界面可以實時顯示每個回路的三相電流，實時顯示回路的通斷狀態(tài)，可通過連接查看回路詳細參數(shù)。

    1.2 報警及事件：

①遙測實時報警功能：22只ACR120EL/K以及2只AMC16-3E3/K電壓、電流（或功率）、頻率、功率因數(shù)越限報警；限額值可以由使用方管理用戶設定。

②遙測歷史報警功能：可查詢遙測歷史報警記錄。

③遙信實時報警功能：22只ACR120EL/K和2只AMC16-3E3/K及2只ARTU-K16斷路器通斷狀態(tài)報警。

④遙信歷史報警功能：可查詢遙信歷史報警記錄。

⑤通訊及系統(tǒng)故障報警：系統(tǒng)通訊出現(xiàn)故障須有報警及記錄功能。

⑥系統(tǒng)歷史操作記錄：包括各個用戶的登錄記錄、操作記錄。

    1.3 趨勢分析：提供22只ACR120EL/K和2只AMC16-3E3/K的24只表28個回路的電流（或功率）日曲線圖和周曲線圖；曲線圖可以根據要求手動選擇時間范圍內進行查看及打印。

    1.4 報表管理：電力參數(shù)抄表：可查詢歷史時刻各回路的有功功率值、無功功率值、用電量（kWh）、功率因素、每相電流及電壓值。

    1.5 電能管理：綜合的電能統(tǒng)計報表功能，包含系統(tǒng)中24只低壓電力儀表所監(jiān)測回路的用電量，可以根據需求進行不同時間段內的用電量查詢。

    1.6 權限控制功能：系統(tǒng)用戶及操作權限：設置管理員和操作員2個用戶及設置不同的權限，管理員可以設置報警越限值、關閉程序；操作員僅有查看打印權限。

    1.7 HMI，現(xiàn)場3臺觸摸屏實現(xiàn)以下功能：

①現(xiàn)場實時監(jiān)測功能，實時顯示各回路的電壓、電流、功率。

②遙測及遙信報警功能。

③數(shù)據轉發(fā)功能，將現(xiàn)場采集的儀表數(shù)據轉發(fā)到后臺電能管理系統(tǒng)。

    1.8 短信報警：將遙測或遙信報警信息短信通知用戶。

    1.9 WEB發(fā)布：遠程用戶可通過局域網瀏覽器訪問查看電能管理系統(tǒng)。

2 設計原則引用標準

    2.1 設計原則

    1）開放性：本系統(tǒng)中將涉及到不同廠商的設備技術，以及系統(tǒng)的擴展需求，在本項目的產品技術選型中，避免采用專有技術，從而使系統(tǒng)的軟硬件平臺具有充分的開放性.

    2）先進性：系統(tǒng)的軟硬件平臺建設、應用系統(tǒng)的設計開發(fā)以及系統(tǒng)的維護管理所采用的產品技術均綜合考慮當今技術發(fā)展趨勢，采用相對先進同時市場相對成熟的產品技術，以滿足系統(tǒng)未來的發(fā)展需求.

    3）高性能：系統(tǒng)設計應從服務器處理能力、網絡帶寬傳輸能力、軟件系統(tǒng)效率等角度綜合分析，合理設計結構、使系統(tǒng)具有足夠的處理能力，以適應大數(shù)量量數(shù)據處理和用戶訪問需求，保障系統(tǒng)服務質量。

    4）安全性：系統(tǒng)對安全性問題予以高度重視，從操作系統(tǒng)層，網絡層，應用層每個層次都有相應的措施以解決傳輸安全，系統(tǒng)安全和信息安全的需求。

    5）可靠性：系統(tǒng)應從系統(tǒng)結構、網絡結構、技術措施、設備選型等方面綜合考慮，以確保系統(tǒng)中沒有單故障節(jié)點，實現(xiàn)7X24不間斷服務。

    6）擴展性：在本系統(tǒng)中，所有的網絡、服務器、存貯、應用軟件的設計遵循可擴充的原則，以實現(xiàn)隨著需求的發(fā)展而擴展。系統(tǒng)采用模塊化結構，具有很好的兼容性和可擴充性，即可使不同的廠商的設備和系統(tǒng)集成到同一個平臺中，又可使系統(tǒng)在日后可以根據用戶需求方便地擴展。

    2.2 引用標準

    1）ISO/IEC11801《綜合布線標準》

    2）GB/50198《監(jiān)控系統(tǒng)工程技術規(guī)范》

    3）GB50052-2009《供配電系統(tǒng)設計規(guī)范》

    4）GB50054-2011《低壓配電設計規(guī)范》

    5）IEC 61587《電子設備機械結構系列》

    6）DL/T448-2000《電能計量裝置技術管理規(guī)程》

    7）DL/T 698.1-2009《第1部分：總則》

    8）DL/T 698.2-2010《第2部分：主站技術規(guī)范》

    9）DL/T 698.31-2010《第3.1部分：電能信息采集終端技術規(guī)范-通用要求》

    10）DL/T 698.35-2010《第3-5部分：電能信息采集終端技術規(guī)范-低壓集中抄表終端特殊要求》

    11）DL/T 698.41-2010《第4-1部分：通信協(xié)議-主站與電能信息采集終端通信》

    12）DL/T 698.42-2010《第4-2部分：通訊協(xié)議-集中器下行通信協(xié)議》

    13）DL/T 698.41-2010《第4-1部分：通信協(xié)議-主站與電能信息采集終端通信》

    14）DL/T 698.42-2010《第4-2部分：通訊協(xié)議-集中器下行通信協(xié)議》

3 解決方案

    浙江臺州路橋廣電中心機房電能管理系統(tǒng)采用分層分布式結構進行設計，即現(xiàn)場設備層、網絡通訊層和站控管理層：

    3.1 現(xiàn)場設備層

    現(xiàn)場設備層儀表選型按照滿足用戶電能管理系統(tǒng)要求的原則，同時結合公司多年配電自動化系統(tǒng)工程經驗進行配置?，F(xiàn)場主回路監(jiān)測采用多功能網絡電力儀表ACR120EL/K以及多回路監(jiān)控裝置AMC16-3E3/K，可進行回路電參量測量和開關量監(jiān)測；列頭柜出線回路不需計量，只需進行開關量監(jiān)測，配置ARTU-16K。

    3.2 網絡通訊層

    通訊介質：系統(tǒng)主要采用屏蔽雙絞線，儀表以RS485總線連接。數(shù)據中心現(xiàn)場增加集中顯示裝置觸摸屏TPC1062K,機房設備配電柜、機房UPS一期配電柜、機房UPS二期配電柜各配置一臺作為現(xiàn)場HMI。HMI接收儀表數(shù)據，同時將數(shù)據通過以太網上傳到后臺電能管理系統(tǒng)。

    3.3 站控管理層

    站控管理層是針對配電網絡的管理人員，該層直接面向用戶。該層也是系統(tǒng)的zui上層部分，主要是由電能管理系統(tǒng)軟件和必要的硬件設備如計算機、打印機、UPS等。其中軟件部分具有良好的人機交互界面，通過數(shù)據傳輸協(xié)議讀取前置機采集的現(xiàn)場各類數(shù)據信息，自動經過計算處理，以圖形、數(shù)顯、聲音等方式反映現(xiàn)場的運行狀況，并可接受管理人員的操作命令，實時發(fā)送并檢測操作的執(zhí)行狀況，以保證供用電單位的正常工作；電能計量管理功能設計各種符合用戶的報表格式，報表內數(shù)據嚴格按照各種標準進行計量，用戶只需查找打印即可，極大的方便了操作，提高了工作效率。系統(tǒng)結構拓撲圖如下：

4 系統(tǒng)功能

    4.1 觸摸屏功能

    1）主界面

    2）實時顯示界面，實時顯示回路電參量及開關狀態(tài)。

    3）通訊界面顯示儀表和觸摸屏軟件通訊狀態(tài)。

    4）報警記錄查詢

    4.2 電能管理系統(tǒng)功能

    1）配電監(jiān)測：以配電一次干線圖的形式直觀顯示配電線路的分布情況，同時將實時采集的各回路的電參量信息，以及配電回路開關的分合閘狀態(tài)。

    2）電能報表：安科瑞Acrel-3000電能管理系統(tǒng)以豐富的數(shù)據報表體現(xiàn)計量體系的完整性。系統(tǒng)具備各回路定時抄表匯總統(tǒng)計功能，用戶可以自由查詢自系統(tǒng)正常運行以來任意時間段內各配電節(jié)點的用電情況，即該節(jié)點進線用電量與各分支回路消耗電量的統(tǒng)計分析報表。該功能使得用電可視透明，并在用電誤差偏大時可追溯，維護計量體系的正確性。

    3）負荷曲線：安科瑞Acrel-3000電能管理系統(tǒng)對配電系統(tǒng)總進線回路（或重要負荷的出線）設計了負荷趨勢曲線。便于配電維護人員及時掌握用電需求與負荷占比，確保供電可靠性，為用戶單位的用能權益提供保障。

    4）電參量報表：安科瑞Acrel-3000電能管理系統(tǒng)具有對實時電力參數(shù)和歷史電力參數(shù)的存儲和管理功能，所有實時采集的數(shù)據、順序事件記錄等均可保存到實時數(shù)據庫。在監(jiān)控畫面中能夠自定義需要查詢的參數(shù)、查詢的時間段或選擇查詢zui近更新的記錄數(shù)等，并通過報表方式顯示出來。該功能方便用戶進行事故追溯查詢。

    5）遙信實時報警：系統(tǒng)能夠對配電回路斷路器的分合閘動作進行實時監(jiān)測并報警。系統(tǒng)報警時能夠進行信息語音提示，自動彈出報警畫面。

    6）遙測實時報警：系統(tǒng)具備遙測報警配置功能，報警類型包括電壓越限、電流越限、頻率越限、功率因數(shù)越限、斷路器分合閘。系統(tǒng)報警時能夠進行信息語音提示，自動彈出報警畫面。

    7）遙信、遙測歷史報警查詢：安科瑞Acrel-3000電能管理系統(tǒng)能夠對遙信、遙測報警數(shù)據進行存儲，方便用戶對系統(tǒng)報警事件進行追溯查詢。

    8）用戶權限管理：系統(tǒng)為保障系統(tǒng)安全穩(wěn)定運行，設置了用戶權限管理功能。通過用戶權限管理能夠防止未經授權的操作（如配電回路名稱修改等）。可以定義不同級別用戶的登錄名、密碼及操作權限，為系統(tǒng)運行維護管理提供可靠的安全保障。

    9）基于B/S的網絡應用：系統(tǒng)配置了強大的WEB頁面發(fā)布功能，從而使得用戶可以通過基于Windows平臺的IE或其他主流瀏覽器，查看系統(tǒng)實時數(shù)據、監(jiān)控畫面、歷史數(shù)據，瀏覽效果與在Acrel-3000服務器端看到的系統(tǒng)畫面*相同。

    10）手機短信報警：系統(tǒng)支持手機短信報警功能，系統(tǒng)遙信、遙測實時報警信息可以通過短信報警模塊發(fā)送到的系統(tǒng)管理人員手機上，使得用戶能夠及時了解現(xiàn)場配電情況，消除可能發(fā)生的配電隱患。

5 結束語

    隨著經濟的飛速發(fā)展，能源緊張、環(huán)境惡化已受到的密切關注，能源是發(fā)展國民經濟的重要基礎，為了響應國家號召，走可持續(xù)發(fā)展的道路，節(jié)能降耗是首要任務。其中，電能在所有能源中消耗量比較大，對電能的統(tǒng)一管理顯得尤為重要。只有對電能進行準確可靠的計量，才能從真正意義上節(jié)約電能。
    Acrel-3000系列電能管理系統(tǒng)是我公司緊密把握電力系統(tǒng)用戶的需求，遵循電力系統(tǒng)的標準規(guī)范而二次開發(fā)的一套具有性強、自動化程度高、易使用、高性能、高可靠等特點的適用于低壓配電系統(tǒng)的電能管理系統(tǒng)。通過遙測和遙控可以合理調配負荷，實現(xiàn)優(yōu)化運行，有效節(jié)約電能，為用電的合理管理提供了數(shù)據依據。

參考文獻

[1].任致程 周中. 電力電測數(shù)字儀表原理與應用指南[M]. 北京. 中國電力出版社. 2007. 4

[2].周中.電力儀表在大型公共建筑電能分項計量中的應用[J].現(xiàn)代建筑電氣 2010. 6