上海東冠紙業(yè)電能管理系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與應(yīng)用

2013-04-19 瀏覽數(shù)：489

安科瑞徐玉麗

江蘇安科瑞電器制造有限公司江蘇江陰 214405

摘要：本文介紹了一種電能管理系統(tǒng)的設(shè)計(jì)、系統(tǒng)構(gòu)成以及系統(tǒng)的功能，Acrel-3000組態(tài)軟件可以實(shí)現(xiàn)對現(xiàn)場設(shè)備的系統(tǒng)集成，數(shù)據(jù)的采集、傳輸以及存儲(chǔ)，從而實(shí)現(xiàn)對工廠用電數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)及分析。系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程精細(xì)化和實(shí)時(shí)性數(shù)據(jù)采集，避免人工采集數(shù)據(jù)的偏差，提高了供電質(zhì)量和管理水平，具有簡明實(shí)用、投資少等優(yōu)點(diǎn)。

關(guān)鍵詞：電能管理；系統(tǒng)集成；安科瑞；東冠紙業(yè)；應(yīng)用

0 引言

隨著工業(yè)現(xiàn)代化程度的不斷提供，對工廠供配電系統(tǒng)的可靠性、安全性和連續(xù)性的要求越來越高，以PC硬件和組態(tài)軟件為代表的計(jì)算機(jī)技術(shù)已在我國各個(gè)行業(yè)得到廣泛應(yīng)用。目前工廠供電系統(tǒng)計(jì)算機(jī)應(yīng)用主要體現(xiàn)在對工廠內(nèi)部用電進(jìn)行分析對比，方便管理層根據(jù)數(shù)據(jù)決策。

針對以上問題和現(xiàn)狀，本課題提出了利用安科瑞公司網(wǎng)絡(luò)電能管理儀表和Acrel-3000組態(tài)軟件研制了一套適用于工廠的高、低壓配電的集中監(jiān)控系統(tǒng)。該課題的研究和實(shí)施，可實(shí)現(xiàn)工廠高壓變電所的用電數(shù)據(jù)集中管理。對于提高供電系統(tǒng)的可靠性和經(jīng)濟(jì)運(yùn)行指標(biāo)，促進(jìn)供電系統(tǒng)管理的科學(xué)化、現(xiàn)代化，有著非常重要的現(xiàn)實(shí)意義。

1 項(xiàng)目概況

上海東冠紙業(yè)有限公司電能管理系統(tǒng)是主要針對改廠區(qū)配電系統(tǒng)進(jìn)行改造，改造的范圍包括高壓配電間部分回路及1-4號車間的配電回路，對回路電參量進(jìn)行監(jiān)測，強(qiáng)調(diào)對電度的計(jì)量及分析，為廠區(qū)內(nèi)部考核提供依據(jù)。

2 用戶需求

根據(jù)現(xiàn)場實(shí)際情況，上海東冠紙業(yè)配電管理部，提出以下系統(tǒng)需求：

1、現(xiàn)場儀表必須實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)顯示功能：電壓、電流、功率、功率因數(shù)、頻率及電度等監(jiān)測信息實(shí)時(shí)刷新，并以一次圖形式直觀動(dòng)態(tài)顯示。

2、現(xiàn)場數(shù)據(jù)報(bào)表需滿足自動(dòng)生成日、周、月報(bào)表，并具有導(dǎo)出打印功能。

3、對各配電回路的電流具有趨勢曲線功能。

4、可以對各監(jiān)測點(diǎn)的通訊狀態(tài)或異常用電進(jìn)行報(bào)警，便于管理人員實(shí)時(shí)掌握并分析配電運(yùn)行情況。

3 設(shè)計(jì)方案

根據(jù)現(xiàn)場要求，安科瑞電氣股份有限公司為上海東冠紙業(yè)有限公司設(shè)計(jì)了Acrel-3000電能管理軟件，下面針對Acrel-3000電能管理軟件參數(shù)做具體說明。

3.1 Acrel-3000設(shè)計(jì)參照標(biāo)準(zhǔn)

上海東冠紙業(yè)有限公司電能管理系統(tǒng)以現(xiàn)行國家及電力行業(yè)的有效標(biāo)準(zhǔn)為依據(jù)，其中國標(biāo)未列入部分應(yīng)參考IEC最新標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范。如標(biāo)準(zhǔn)間有矛盾時(shí)，應(yīng)以較高標(biāo)準(zhǔn)為準(zhǔn)。

系統(tǒng)的設(shè)計(jì)滿足以下所列制造和試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)：

ISO/IEC11801 《國際綜合布線標(biāo)準(zhǔn)》

JGJ/T 16-92 《民用建筑電氣設(shè)計(jì)規(guī)范》

GB/J63-90 《電力裝置的電測量儀表裝置設(shè)計(jì)規(guī)范》

GA/T70-94 《中華人民共和國公共安全行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)》

GB/T13730 《地區(qū)電網(wǎng)數(shù)據(jù)采集與監(jiān)控系統(tǒng)通用技術(shù)條件》

GBJ63-93 《電力裝置電測量儀表裝置設(shè)計(jì)規(guī)程》

GB2887 《計(jì)算站場地技術(shù)要求》

GB/50198-94 《監(jiān)控系統(tǒng)工程技術(shù)規(guī)范》

3.2 網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)拓?fù)鋱D

1．高壓配電間內(nèi)我司智能儀表ACR220EL共28臺(tái)，采用1根屏蔽雙絞線連接至通訊管理機(jī)，進(jìn)行數(shù)據(jù)的集中采集；2車間及3車間內(nèi)我司智能儀表ACR220EL共11臺(tái)，采用1根屏蔽雙絞線連接至通訊管理機(jī)；1車間內(nèi)我司智能儀表ACR220EL共5臺(tái)，采用1根屏蔽雙絞線連接至通訊管理機(jī)，進(jìn)行數(shù)據(jù)的集中采集；4車間內(nèi)我司智能儀表ACR220EL共3臺(tái)，采用1根屏蔽雙絞線連接至通訊管理機(jī)，進(jìn)行數(shù)據(jù)的集中采集；通訊線纜均采取屏蔽線接地，防止強(qiáng)電信號干擾，末端加裝120歐電阻，增強(qiáng)線路信號，保障了數(shù)據(jù)傳輸?shù)膶?shí)時(shí)性。

2．以上我司智能儀表ACR220EL均采用MODBUS-RTU通訊協(xié)議進(jìn)行數(shù)據(jù)上傳，其中數(shù)據(jù)傳輸波特率為9600 bit/s上位機(jī)采用TCP/IP通訊協(xié)議進(jìn)行數(shù)據(jù)采集。

4 系統(tǒng)變更

在系統(tǒng)調(diào)試階段，業(yè)主要求，為了更好的方便管理車間內(nèi)的能耗數(shù)據(jù)，希望我司將采集到得數(shù)據(jù)上傳至車間內(nèi)原有的ERP系統(tǒng)內(nèi)。

我司根據(jù)客戶的實(shí)際要求，對原有軟件方案進(jìn)行變更，將我司數(shù)據(jù)庫的數(shù)據(jù)上傳至SQL數(shù)據(jù)庫中，定時(shí)(默認(rèn)15分鐘1次)上傳至ERP系統(tǒng)，可把能耗量和產(chǎn)值進(jìn)行對比，方便了工廠內(nèi)部考核指標(biāo)的定制。具體數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)儲(chǔ)對應(yīng)表格如下圖所示：

數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)儲(chǔ)對應(yīng)表格					數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)儲(chǔ)對應(yīng)表格
序號	回路名稱	安裝位置	N	所屬部門	序號	回路名稱	安裝位置	N	所屬部門
OCP1#機(jī)					OCP4#機(jī)
1	高濃碎漿機(jī)310KW	1AA21-A	a5	1#車間	1	二車間空壓機(jī)3#	MCC柜	C7	2#車間北
2	1-11漿池A	1AA22-A	b17	1#車間	2	二車間空壓機(jī)4#	MCC柜	C8	2#車間北
3	1-11漿池B	1AA22-B	b18	1#車間	3	OCP4#碎漿機(jī)	1AA15-B	B7	2#車間北
4	疏解機(jī)及其他	1AA25-D	b22	1#車間	4	4MCC 1L1	4MCC 1L1	C6	2#車間北
5	疏解機(jī)及壓力篩	1AA25-E	b23	1#車間	5	4MCC 1L5	4MCC 1L5	C9	2#車間北
6	低濃水力碎漿機(jī)	1AA26-D	b26	1#車間
7	紙機(jī)傳動(dòng)	1AA13-A	b1	1#車間	OCP5#機(jī)
8	熱風(fēng)氣罩	1AA13-B	b2	1#車間	1	三車間5#空壓機(jī)	MCC柜	C3	3#車間南
9	流送系統(tǒng)1	1AA14-C	b5	1#車間	2	5MCC 1L1	5MCC 1L1	C4	3#車間南
10	真空泵1#	1AA14-A	b3	1#車間	3	5MCC 1L5	5MCC 1L5	C5	3#車間南
11	真空泵2#	1AA15-D	b8	1#車間
12	流送系統(tǒng)2	1AA15-E	b9	1#車間	OCP6#機(jī)
13	雙盤磨1#	1AA16-C	b12	1#車間	1	6MCC 1L5	6MCC 1L5	C1	3#車間北
14	雙盤磨2#	1AA16-D	b13	1#車間	2	6MCC 1L1	6MCC 1L1	C2
15	流送系統(tǒng)3	1AA16-E	b14	1#車間
					公用部分
OCP2#機(jī)					1	上水處理	1AA26-A	B24	水處理
1	制漿機(jī)1P1	MCC柜	A7	1#車間南	2	污水處理	1AA25-B	B20	水處理
2	打漿機(jī)3P1	MCC柜	A6	1#車間南	3	污水處理	1AA22-C	B19	水處理
3	制漿機(jī)2P1	MCC柜	A8	1#車間南	4	鍋爐房	1AA21-B	B16	鍋爐房
4	OCP2#國產(chǎn)磨盤	1AA21-A	B15	1#車間南	5	站用電	1AA36-A	B27	站用電
5	OCP2#稀釋水泵	5#變壓器	B28	1#車間南	6	綜合樓	1AA26-B	B25
					7	倉庫照明	1AA15-A	B6
OCP3#機(jī)					8	成品倉庫	1AA25-C	B21
1	OCP3#碎漿機(jī)	1AA16-B	B11	2#車間南
2	二車間動(dòng)力箱	1AA16-A	B10	2#車間南	OCP7#機(jī)
3	3MCC 2L1	3MCC 2L1	C10	2#車間南	1	1P1 電源進(jìn)線	1P1	A1
4	3MCC 2L5	3MCC 2L5	C11	2#車間南	2	2P1 電源進(jìn)線	2P1	A2
					3	3P1 電源進(jìn)線	3P1	A3

5 系統(tǒng)功能

根據(jù)現(xiàn)場對系統(tǒng)需求，安科瑞電氣股份有限公司針對性的對該項(xiàng)目系統(tǒng)界面及功能進(jìn)行了設(shè)計(jì)，具體顯示界面如下：

5.1 系統(tǒng)主界面

配電示意界面：以一次圖形式直觀動(dòng)態(tài)顯示電壓、電流、功率、功率因數(shù)及頻率等監(jiān)測信息，滿足了現(xiàn)場需求。

5.2 報(bào)表統(tǒng)計(jì)

系統(tǒng)采集的有功電度數(shù)據(jù)，按照回路名稱的不同自動(dòng)生成報(bào)表并有報(bào)表打印功能，可對某一回路某一時(shí)間段內(nèi)的用電量進(jìn)行查詢與打印，同時(shí)這些報(bào)表也能以Excel的格式導(dǎo)出。

實(shí)時(shí)報(bào)表

歷史報(bào)表

5.3 趨勢曲線

曲線趨勢：實(shí)現(xiàn)了用戶所要求的通過對各配電回路的電流繪制趨勢曲線，分析該回路配電運(yùn)行狀況。曲線中可對測量數(shù)據(jù)量程進(jìn)行設(shè)置，方便查看，曲線還可設(shè)置開始時(shí)間和時(shí)間間隔，方便用戶進(jìn)行任意時(shí)間的曲線查看。

5.4 事件報(bào)警

事件報(bào)警：越限報(bào)警內(nèi)容，報(bào)警數(shù)值，值班人員以及動(dòng)作類型和時(shí)間，同時(shí)對各監(jiān)測點(diǎn)的通訊狀態(tài)或異常用電進(jìn)行報(bào)警，便于管理人員實(shí)時(shí)掌握并分析配電運(yùn)行情況。如下圖所示，可以自動(dòng)記錄事件發(fā)生的時(shí)間和回路名稱，以便用戶查詢，追憶故障原因。

5.5 通訊狀態(tài)

系統(tǒng)監(jiān)控現(xiàn)場所有點(diǎn)的通訊狀態(tài)，紅色綠色分別代表儀表通訊正常和異常，便于用戶查看各監(jiān)測點(diǎn)通訊狀態(tài)。

6 運(yùn)行效果

1、實(shí)時(shí)性：項(xiàng)目實(shí)施前現(xiàn)場數(shù)據(jù)主要靠人工抄錄，1天2次，各回路時(shí)間不統(tǒng)一，可對性差；項(xiàng)目實(shí)施后后臺(tái)實(shí)時(shí)采集，50ms一次，可比性強(qiáng)。

2、存儲(chǔ)管理：項(xiàng)目實(shí)施前紙質(zhì)記錄，查詢時(shí)翻箱倒柜，年久易失，數(shù)據(jù)日期管理復(fù)雜；項(xiàng)目實(shí)施后計(jì)算機(jī)存儲(chǔ)，數(shù)據(jù)可存儲(chǔ)10年以上，查詢速度快，只需鼠標(biāo)一點(diǎn)，迅速準(zhǔn)確。

3、整體分析：項(xiàng)目實(shí)施前各個(gè)時(shí)段用電量以及各個(gè)回路用電橫向和豎向無法對比；項(xiàng)目實(shí)施后通過曲線分析，三相用電的調(diào)配相對均衡。

4、數(shù)據(jù)安全：項(xiàng)目實(shí)施前分散管理，手工定時(shí)備份，對連續(xù)數(shù)據(jù)備份不準(zhǔn)確；項(xiàng)目實(shí)施后同步集中管理，系統(tǒng)自動(dòng)即時(shí)備份。

5、負(fù)荷調(diào)整：項(xiàng)目實(shí)施前調(diào)整三相回路負(fù)荷平衡比較困難；項(xiàng)目實(shí)施后實(shí)時(shí)管理分配各個(gè)回路電流任務(wù)，使三相電流平衡，日志記錄。

7 結(jié)束語

在電能管理系統(tǒng)中配置網(wǎng)絡(luò)電力儀表，具有實(shí)施簡明，投資少等顯著優(yōu)點(diǎn)，可以方便和實(shí)時(shí)地監(jiān)控配電系統(tǒng)的運(yùn)行狀態(tài)，對現(xiàn)場的用電設(shè)備進(jìn)行統(tǒng)一管理，免去工作人員到現(xiàn)場記錄的繁瑣工作，系統(tǒng)對各種用電設(shè)備的歷史運(yùn)行數(shù)據(jù)和狀態(tài)進(jìn)行管理分析，便于維護(hù)人員明確設(shè)備狀況，制定詳細(xì)的設(shè)備維護(hù)計(jì)劃，減少工作人員，提高效率。同時(shí)，根據(jù)建立的電能計(jì)量體系，可以了解、分析車間能耗，提出降耗計(jì)劃，采取節(jié)能降耗措施，逐步提高用電效率。

參考文獻(xiàn)：

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

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