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沈建伟
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电能管理软件在淄博欧木特种纸业二期配电系统中的应用

    摘要:本文介绍基于Acrel-3000电能管理软件和网络电力仪表而设计实现的一套分散式采集和集中控制管理的配电自动化系统,系统实现了微机在配电室中无人管理的功能,省去了值班人员现场操作的无序性,提高了供电质量和管理水平,具有简明实用、投资少等优点。

          关键词:电能管理软件;网络电力仪表;欧木特种纸业

    0引言

          近年来,随着电网现代化程度的不断提高,变配电站将向数字化,智能化发展。智能电子设备将会越来越多地应用于变配电站中的保护,控制和测量领域。电能管理系统的应用能够明显提高数据的可靠性和真实有效性,从而提高管理的规范性,安装在监控侧的网络电力仪表与变配电站电能管理系统进行通信,可以提供充分的电力系统状态数据,从而提高整个变配电站的运行和维护水平。

          Acrel-3000电能管理软在淄博欧木特种纸业有限公司的应用,成功实现了2个低压配电室电力参数的集中采集,成为淄博欧木特种纸业有限公司变配电站向数字化,智能化发展的标志。

    1项目介绍

          淄博欧木特种纸业有限公司是山东齐峰特种纸业股份有限公司的全资子公司。2003年企业被国家科技部命名为国家新材料产业化基地骨干企业,2004 年进入全国私营企业纳税百强排行榜,公司拥有山东省企业技术开发中心、山东省高档装饰原纸工程技术中心和院士工作站,由中国唯一造纸院士陈克复教授担任首席专家。企业是国家级重点高新技术企业,山东省造纸十强企业、淄博市明星企业,“双峰牌”系列高档装饰原纸产品荣获“山东省著名商标”和“山东名牌”的称号。公司通过了ISO9001 国际质量、ISO14001 国际环境、OHSAS18001 安全三标管理体系认证,2007年、2008年连续两年被国家统计局评为高档装饰原纸行业全国销售量、销售额第一名,被中国创业投资界评为2009中国最具投资价值企业50强,被央视证券资讯频道评为2009中国最具投资潜力企业。

         欧木特种纸业二期电能管理系统现场为新建的15#车间,2个低压配电室:制浆配电室和造纸配电室,配电室内采用安科瑞ACR系列电能管理仪表采集各回路的电流、电压、电能等电参量,然后通过中间层采集设备经局域网传到监控室计算机上,实现遥测、遥信功能。

    2用户需求

         安科瑞电气股份有限公司系统集成部对欧木特种纸业二期电能管理系统要解决的问题进行详细分析,弄清楚项目发起人及项目其他干系人的要求¸待开发的信息系统要解决客户和用户的业务问题以及问题的来龙去脉后,经双方沟通知电能管理系统应实现各配电室各馈线回路电压、电流、功率、功率因数及频率等监测信息实时刷新,配电室整体一次图形式直观动态显示;完成对各配电回路的电压、电流或功率实时和历史趋势曲线的绘制,便于分析该回路配电运行工况;完成对各回路的电能集抄功能,并自动生成符合客户管理需求的用电报表,所有报表或图表支持查询打印功能;对各监测点的通讯状态或异常用电进行报警,便于管理人员实时掌握并分析配电运行情况

    3设计方案

         根据可靠性和高效率配电管理的要求,以及实用性,安全性,实时性,稳定性,可扩展性和易维护性的原则,安科瑞电气股份有限公司对中化平原化工有限公司的智能配电系统的改造提供如下设计方案

      3.1参考标准

      系统的设计满足以下所列制造和试验标准:

      ISO/IEC11801            《国际综合布线标准》

      JGJ/T 16-92             《民用建筑电气设计规范》

        GB/J63-90               《电力装置的电测量仪表装置设计规范》

        GB/T13730               《地区电网数据采集与监控系统通用技术条件》

        GBJ63-93                《电力装置电测量仪表装置设计规程》

        GB2887                  《计算站场地技术要求》

      GB/50198-94             《监控系统工程技术规范》

      GB50254/59-96           《电气装置安装工程施工及验收规范》

        IEC-61131-3             《图形可编程标准》

     3.2组网结构图拓扑图


     

         为满足配电室统一监控的要求,配电室现场安装安科瑞公司网络电力仪表通过屏蔽双绞线手拉手相连至串口服务器,串口服务器通过五类线接入网络交换机,进而传输至后台主机实现对现场数据的采集,存储,处理,实时显示以及历史查询

    3.3仪表,通讯线缆,交换机及串口服务器选型

          对欧木特种纸业有限公司提出的需求和我们确定的组网方案,站控管理层设备层采购华北工控的工业主机,联想的显示器,SANTAK的UPS以及HP的打印机;网络通讯层使用MOXA的NPORT5630-8串口服务器,3C16470网络交换机;现场设备层采安科瑞公司ACR系列网络电力仪表,总线铺设屏蔽双绞线,以满足系统组网的要求,具体设备如下表:

    应用场合

     

    型号

    主要功能

    站控管理层

    工作站主机

    RPC-610

    ● 4U、19英寸可上架,欧美风格,符合

    EIARS-310C 标准

    ● 前面板带锁,防止误操作

    ● 尺寸482mm×460mm×177mm(W×D×H)

    ● 前面板带锁,防止误操作

    UPS电源

    C1K/1KVA

    输入保护 可復位断路器 输出保护 短路、电池低电压、过载、输出高电压、UPS过温 工作温度 0℃~40℃ 存放温度 -25℃~55℃ 执行标准 Q/ZYDZ 1-2002备案号:QB/440600 29 1555-2002 湿度 0~90℃不凝结

    网络通讯层

    串口服务器

    NPORT5630-8

    NPort 5600系列的串口设备联网服务器可让工业串口设备立即连上网络。NPort 5600系列的串口设备联网服务器体积小巧,将RS-232或RS-422/485串口设备,如PLC,测量仪,和传感器连接到IP-based Ethernet LAN。

    网络交换机

    3C16470

    桌面级,二层,非网管型交换机,存储转发方式,16口,10M/100Mbps,支持网络标准 IEEE 802.3,IEEE 802.3u,IEEE 802.1d,IEEE 802.3x,支持全双工。

    现场设备层

    网络电力仪表

    ACR系列

    全电参量测量(U、I、P、Q、PF、F);四象限电能计量、复费率电能统计、最大需量统计;2DI+2DO;RS485通讯接口、Modbus协议。

    现场总线

    RVVP2*1.0

         屏蔽双绞线:中距离传输 RS485通讯方式时传输距离≤1200m,没跟现场总线理论上手拉手连接32块网络电力仪表。

     

    4 系统功能

          上位机软件采用Acrel -3000电能管理软件,通过软件进行设备配置、数据库变量配置、界面设计等,完成了在上位机软件监控及电能管理的功能。该组态软件是对现场电力参数进行采集与过程控制的专用软件,它提供了良好的用户开发界面和简捷的工程实现方法,只要将其预设置的各种软件模块进行简单的“组态”,便可以非常容易地实现和完成监控层的各项功能,比如在分布式网络应用中,所有应用(例如趋势曲线、报警等)对远程数据的引用方法与引用本地数据完全相同,通过“组态”的方式可以缩短自动化工程师的系统集成的时间,提高集成效率。

     4.1. 一次图显示:ACREL-3000软件通过中间采集设备采集现场电能管理仪表数据,并在系统一次图显示出来。如下图所示,各个回路三相电流、三相电压、有功功率、无功功率、功率因数、有功电能等电参量实时刷新显示,能直观反映该系统各进出线回路运行状况。

    4.2. 远程抄表查询:各个配电室各个回路按照时间段进行历史数据查询。选择回路后,可选择时间间隔、时间长度对该回路进行历史数据精确查询,包括电压、电流、功率、功率因数和电能等常用数据。查询结果可导出成EXCEL表格进行保存,也可打印保存。

     4.3趋势曲线:各重要回路电流、功率实时趋势显示及历史趋势查询功能。选择回路后,该回路实时趋势曲线会不断刷新,选择“起始时间”可查看该回路历史趋势曲线,选择“时间长度”可查看历史日、月、年趋势曲线,能更加直观反映该回路运行情况。

    5 项目实施后的效果分析

        实现数据集中采集,降低管理费用:可以实现各种电参量数据的集中采集记录,集中数据分析,减少分支变电所数据的沉淀,集中信息反映。

        兼容性和可扩展性分析:Acrel-3000智能电能管理系统充分考虑了与BA系统之间的互连互通,避免成为信息孤岛,只要稍做调整即可与正在实施或即将实施的楼宇自动化系统对接,可以充分保护企业的投资。

        保持数据的原始性,防止被修改:原始的由现场电工抄表后送交管理层的方式,增加了因数据抄送过程中被修改而使领导读脏数据的几率,Acrel-3000智能电能管理系统保持了数据的原始性,便于领导层了解真实的数据。

     6结束语

        本文以Acrel-3000智能电能管理系统的三层网络拓扑结构为核心,分析了网络拓扑结构的选型,以及Acrel-3000电能管理系统的功能和性能指标。在电能管理系统中,配置网络电力仪表具有实施简明、投资少等显着优点,可以方便和实时地监控配电系统的运行状态,对现场的用电设备进行统一管理,免去工作人员到现场记录的繁琐工作,系统对各种用电设备的历史运行数据和状态进行管理分析,便于维护人员明确设备状况,制定详细的设备维护计划,减少工作人员,提高效率。同时,根据建立的电能计量体系,可以了解、分析建筑总体能耗,提出降耗计划,采取节能降耗措施,逐步提高用电效率。

     

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