安科瑞 師晴晴 

江蘇安科瑞電器制造有限公司 江蘇江陰 214405

摘要：基于目前科學(xué)技術(shù)飛速發(fā)展，人們對(duì)電力資源的依賴越來(lái)越廣泛，而現(xiàn)階段電力系統(tǒng)的運(yùn)營(yíng)成本還相對(duì)較高，因此完善電力系統(tǒng)各方面的工作已經(jīng)勢(shì)在必行。電能管理系統(tǒng)在整個(gè)電力系統(tǒng)中具有重要的作用，它能夠有力的電網(wǎng)管理工作效率，降低電力系統(tǒng)的運(yùn)營(yíng)成本，本文通過(guò)昆明第九污水處理廠電能管理系統(tǒng)的應(yīng)用介紹電能管理系統(tǒng)在工廠中的應(yīng)用。

關(guān)鍵字：電力系統(tǒng)；數(shù)據(jù)采集；污水處理廠；監(jiān)控系統(tǒng)

0  引言

配電自動(dòng)化，是一項(xiàng)集計(jì)算機(jī)技術(shù)、數(shù)據(jù)傳輸技術(shù)、控制技術(shù)、現(xiàn)代化設(shè)備及管理于一體的綜合信息管理系統(tǒng)。其目的是提高供電可靠性，電能質(zhì)量，向用戶提供服務(wù)，降低運(yùn)行費(fèi)用，減輕運(yùn)行人員的勞動(dòng)強(qiáng)度。

隨著電力網(wǎng)絡(luò)的不斷發(fā)展，用電負(fù)荷的持續(xù)增長(zhǎng)，各種新型負(fù)載不斷涌現(xiàn)，用戶更加關(guān)注電能質(zhì)量問(wèn)題，同時(shí)也對(duì)電能質(zhì)量提出了更加嚴(yán)格的要求。用戶需要更加有效的電能管理管理解決方案來(lái)應(yīng)對(duì)上述變化帶來(lái)的挑戰(zhàn)，以實(shí)現(xiàn)配電系統(tǒng)持續(xù)可靠、低耗的運(yùn)行。本文通過(guò)對(duì)昆明第九污水處理廠電能管理的建設(shè)，介紹電能管理系統(tǒng)在工廠中的應(yīng)用。

1   項(xiàng)目概述及建設(shè)目標(biāo)

九污廠90%的工程全部埋在地下，也叫“地埋式污水處理廠”，地上僅建一座綜合辦公樓。發(fā)達(dá)的污水處理廠一般都建在地下，地下式污水處理廠適合于在土地資源高度緊張、環(huán)境要求高的地區(qū)建設(shè)。在國(guó)外，地下式污水處理廠在技術(shù)上已經(jīng)相當(dāng)成熟，而且應(yīng)用相當(dāng)廣泛。現(xiàn)代化、全封閉、緊湊型、零公害、與周邊環(huán)境協(xié)調(diào)的污水處理廠，能夠防止周邊土地貶值。污廠的處理工藝，采用的是目前世界上的膜生物反應(yīng)器（MBR）污水處理工藝，采用全地埋式布置，以節(jié)約用地、大程度減小對(duì)周邊環(huán)境影響。本項(xiàng)目中有12臺(tái)ACR220ELH智能電表、61臺(tái)ACR220EL電能表接入后臺(tái)監(jiān)控系統(tǒng)。

本電能管理系統(tǒng)中，監(jiān)控要求主要有以下幾個(gè)方面：

    1.遠(yuǎn)程觀測(cè)。要求系統(tǒng)能夠準(zhǔn)確的對(duì)電流、電壓、有功功率、無(wú)功功率、有功電能、無(wú)功電能、視在功率、功率因數(shù)、頻率、開(kāi)關(guān)狀態(tài)、剩余電流等信息進(jìn)行檢測(cè)。    
    2.遠(yuǎn)程通信。要求系統(tǒng)能夠及時(shí)的傳遞設(shè)備運(yùn)作狀態(tài)以及故障信息。
    3.報(bào)警。要求系統(tǒng)能夠通過(guò)設(shè)定，對(duì)各種信息進(jìn)行報(bào)警。
    4.顯示。要求系統(tǒng)能夠就地顯示出各部分運(yùn)作信息。

2   電能管理系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

在監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計(jì)中，要充分考慮客戶的實(shí)際需求，以及電力系統(tǒng)的實(shí)際結(jié)構(gòu)、電力系統(tǒng)的實(shí)際載荷能力等因素，進(jìn)而合理的選擇監(jiān)控設(shè)備，這既有利于減少系統(tǒng)運(yùn)作的成本，同時(shí)也有利于系統(tǒng)功能的實(shí)現(xiàn)。    
    本項(xiàng)目的電能管理系統(tǒng)，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)廠內(nèi)低壓配電回路的實(shí)時(shí)監(jiān)控，有利于電能管理。另一方面，電能管理系統(tǒng)不僅能夠準(zhǔn)確的表示出回路的用電狀況，它還具備網(wǎng)絡(luò)通訊等功能，能夠與計(jì)算機(jī)、串口服務(wù)器等設(shè)備進(jìn)行組合，及時(shí)的顯示廠內(nèi)各個(gè)配電回路的運(yùn)作狀態(tài)，當(dāng)廠內(nèi)電力系統(tǒng)的負(fù)載越標(biāo)時(shí)，電能管理系統(tǒng)能夠迅速報(bào)警，發(fā)出語(yǔ)音提示。另外，電能管理系統(tǒng)還能夠生成報(bào)表、曲線圖等統(tǒng)計(jì)信息，便于有關(guān)人員分析廠內(nèi)各部分的用電狀況，使廠內(nèi)的用電活動(dòng)更加，從而保證廠內(nèi)人員的生命，提高企業(yè)人員的工作效率。    
2.1 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)   
     依據(jù)新建工廠的配電情況分布情況，在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)建設(shè)采用分層分布式結(jié)構(gòu)，系統(tǒng)包括：站控管理層、網(wǎng)絡(luò)通訊層、現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備層。系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)如圖1所示：

站控管理層管理人員與計(jì)算機(jī)進(jìn)行人機(jī)交互的直接窗口，對(duì)采集的現(xiàn)場(chǎng)各類(lèi)數(shù)據(jù)信息計(jì)算、分析與處理，并以圖形、數(shù)顯、聲音等方式反映現(xiàn)場(chǎng)的運(yùn)行狀況，是系統(tǒng)的上層部分。主要由系統(tǒng)軟件和必要的硬件設(shè)備，如工業(yè)級(jí)計(jì)算機(jī)、打印機(jī)、UPS電源等組成。

通訊層使用的設(shè)備為NPORT5610-16串口服務(wù)器。該層是數(shù)據(jù)信息交換的橋梁，負(fù)責(zé)對(duì)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備回送的數(shù)據(jù)信息進(jìn)行采集、分類(lèi)和傳送等工作的同時(shí)，轉(zhuǎn)達(dá)上位機(jī)對(duì)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備的各種控制命令。

現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備層主要是連接于網(wǎng)絡(luò)中用于電參量采集測(cè)量的各類(lèi)型的儀表等，也是構(gòu)建該配電系統(tǒng)必要的基本組成元素。現(xiàn)場(chǎng)配置ACR220ELH、ACR220EL電能表，實(shí)現(xiàn)每個(gè)高壓回路的保護(hù)報(bào)警動(dòng)作信息、三相電流、三相電壓、頻率、功率、四象限電能等電參量監(jiān)測(cè)，低壓回路三相電流、三相電壓、頻率、功率、四象限電能等電參量監(jiān)測(cè)；并對(duì)每個(gè)回路斷路器分合閘狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)測(cè)。

2.2 網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)   電能管理系統(tǒng)中的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)能夠及時(shí)的對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行傳輸，并迅速傳遞操作指令，是實(shí)現(xiàn)電能管理系統(tǒng)各項(xiàng)功能的基礎(chǔ)。把現(xiàn)場(chǎng)每個(gè)設(shè)備就地與總線連接，之后在把各條總線全部接入通訊網(wǎng)關(guān)，來(lái)實(shí)現(xiàn)與主機(jī)的傳遞。    
    2.3監(jiān)控系統(tǒng)軟件功能設(shè)計(jì)

系統(tǒng)依據(jù)客戶實(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)表查詢與打印；系統(tǒng)負(fù)荷實(shí)時(shí)、歷史曲線，用戶權(quán)限管理等主要功能。

2.3.1數(shù)據(jù)的采集與處理

數(shù)據(jù)采集主要包括模擬量以及開(kāi)關(guān)量的采集。模擬量的采集主要是對(duì)線路電壓、電流、功率、功率因數(shù)、頻率等信息進(jìn)行采集，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)的本地實(shí)時(shí)顯示。數(shù)據(jù)處理主要是把按要求采集到的電參量實(shí)時(shí)準(zhǔn)確的顯示給用戶，達(dá)到配電監(jiān)控的自動(dòng)化化和智能化要求，同時(shí)把采集到的數(shù)據(jù)存入數(shù)據(jù)庫(kù)供用戶查詢。

   2.3.2數(shù)據(jù)記錄

電能管理系統(tǒng)的數(shù)據(jù)記錄功能主要就是對(duì)斷路器分合狀態(tài)以及保護(hù)動(dòng)作的前后順序進(jìn)行記錄，它要求系統(tǒng)中必須有足夠的內(nèi)存空間，進(jìn)而長(zhǎng)時(shí)間的、大量的對(duì)數(shù)據(jù)信息進(jìn)行記錄和存儲(chǔ)。其次，電能管理系統(tǒng)的數(shù)據(jù)記錄功能也包括對(duì)故障信息的記錄，即對(duì)故障發(fā)生時(shí)的實(shí)時(shí)電流、實(shí)時(shí)電壓等數(shù)據(jù)進(jìn)行記錄存儲(chǔ)。由此可見(jiàn)，數(shù)據(jù)記錄功能可以通過(guò)對(duì)保護(hù)裝置工作狀態(tài)的記錄，以及對(duì)故障信息的記錄，準(zhǔn)確的反映出系統(tǒng)中存在的問(wèn)題，從而便于工作人員解決。

2.3.3電能管理

為了實(shí)現(xiàn)對(duì)本工廠內(nèi)各回路用電量的監(jiān)管，系統(tǒng)設(shè)計(jì)了電能管理報(bào)表，系統(tǒng)通過(guò)對(duì)有功電度的采集，按照回路名稱的不同，自動(dòng)生成日?qǐng)?bào)表、月報(bào)表和年報(bào)表并有報(bào)表打印功能，并可對(duì)某一回路的某一時(shí)間段內(nèi)的用電量進(jìn)行查詢，可以幫助物業(yè)建立有效的用能管理考核制度。通過(guò)系統(tǒng)的建設(shè)和制度的建立，使各入駐管理人員節(jié)能意識(shí)大大提高，有效的節(jié)約了能源消耗。 

3、供配電設(shè)計(jì)中應(yīng)用電能管理系統(tǒng)的意義

   綜上所述，電能管理系統(tǒng)幫助用電單位提率、減少損失、降低運(yùn)營(yíng)成本，電能管理系統(tǒng)能夠有效確保電網(wǎng)管理效率、縮小電力運(yùn)營(yíng)成本，也成為現(xiàn)代供配電設(shè)計(jì)中*的重要組成部分。系統(tǒng)通過(guò)安裝在企業(yè)電網(wǎng)中主要受電點(diǎn)和樞紐配電柜中的電能監(jiān)測(cè)儀采集的配網(wǎng)的電力、電量、電能質(zhì)量信號(hào)，再將信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)據(jù)傳輸?shù)接?jì)算機(jī)中，計(jì)算機(jī)對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行存儲(chǔ)、計(jì)算和分類(lèi)存儲(chǔ)到數(shù)據(jù)庫(kù)中，然后通過(guò)計(jì)算軟件將電能以圖表的形式進(jìn)行展示。電能管理人員可通過(guò)計(jì)算機(jī)看到電能的輸入、傳輸、消耗的全過(guò)程。由于監(jiān)控設(shè)備對(duì)數(shù)據(jù)的傳遞都是通過(guò)網(wǎng)絡(luò)傳輸來(lái)實(shí)現(xiàn)，因此，不同的電能管理系統(tǒng)可以設(shè)計(jì)不同的組網(wǎng)方式,確保數(shù)據(jù)信息能夠迅速、的進(jìn)行傳輸。另一方面，在供配電設(shè)計(jì)中運(yùn)用電能管理系統(tǒng)，應(yīng)該根據(jù)實(shí)際情況選擇監(jiān)控設(shè)備。一般的電能管理系統(tǒng)通常都采用具有遠(yuǎn)程通信、遠(yuǎn)程觀測(cè)等功能的設(shè)備，而一些電能管理系統(tǒng)則需要選擇功能更加齊全的智能設(shè)備。可以通過(guò)識(shí)別其他影響因素（如高次諧波、三相不對(duì)稱，瞬態(tài)，短時(shí)中斷，過(guò)電流，過(guò)電壓等）以延長(zhǎng)設(shè)備使用壽命。  
   在工廠建筑等場(chǎng)所設(shè)置電能管理系統(tǒng)，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)廠內(nèi)低壓配電回路的實(shí)時(shí)監(jiān)控，有利于電能管理。系統(tǒng)可以根據(jù)用戶需要按班次、人員、時(shí)間、設(shè)備進(jìn)行電能審計(jì)和考核。系統(tǒng)實(shí)時(shí)、準(zhǔn)確、靈活計(jì)算各車(chē)間、班次、人員、設(shè)備用電量，并與公司的考核機(jī)制進(jìn)行結(jié)合，自動(dòng)計(jì)算考核成績(jī)。另一方面，電能管理系統(tǒng)不僅能夠準(zhǔn)確的表示出回路的用電狀況，它還具備網(wǎng)絡(luò)通訊等功能，能夠與計(jì)算機(jī)、串口服務(wù)器等設(shè)備進(jìn)行組合，及時(shí)的顯示廠內(nèi)各個(gè)配電回路的運(yùn)作狀態(tài)，當(dāng)廠內(nèi)電力系統(tǒng)的負(fù)載越標(biāo)時(shí)，電能管理系統(tǒng)能夠迅速報(bào)警，發(fā)出語(yǔ)音提示。另外，電能管理系統(tǒng)還能夠生成報(bào)表、曲線圖等統(tǒng)計(jì)信息，便于有關(guān)人員分析廠內(nèi)各部分的用電狀況，使廠內(nèi)的用電活動(dòng)更加、合理，從而保證廠內(nèi)人員的生命，提高工作人員的工作效率。

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

[2]《電能管理系統(tǒng)在供配電設(shè)計(jì)中的應(yīng)用》，高士宏，科技風(fēng)