安科瑞电能管理系统在吉林省计量科学研究院项目的应用

摘要：介绍安科瑞电能管理系统，采用智能电力仪表采集吉林省计量科学研究院的三栋建筑配电现场的各种电参量。系统采用现场就地组网的方式，组网后通过现场总线通讯远传至监控后台，通过电能管理系统实现对变电所配电回路用电的实时监控和管理。

关键词：变电所;智能电力仪表;电能管理系统; 计量院

概述

  吉林省计量科学研究院是吉林省人民政府计量行政部门依据《中华人民共和国计量法》设置的法定计量技术机构，是吉林省科技厅归口管理的省甲级公益型科研单位之一，是吉林省财政厅全额拨款的独立法人事业单位。前身是1956年成立的吉林省度量衡管理所，1962年12月更名为吉林省计量检定测试所，1985年11月更名为吉林省计量测试技术研究所，于2000年12月根据省编委吉编办[2000]103号文件批复，更名为吉林省计量科学研究院。本项目在计量楼地下一层有一个10KV变电所，供计量楼、恒温恒湿楼两个大楼的以及厂房的供电。共计150个0.4kV楼层配电箱回路需要进行监测。

1 客户没有需求

  因现场配电柜分布在两个建筑内，给用电管理人员带来不便，根据其实际情况提出以下需求：

1、 本次设计、集成的主要目的对分散配电的集中管理，实现数据共享。

  各个回路的电流越限时无法实时被管理人员得知，安全用电存在隐患，系统需能实现声光告警功能。

  需实时监测主变和直变的实时电流、电压、功率的波动情况。

  能够查看具体某个回路或几个回路每天的用电量，并可通过报表进行对比。

  根据用户需求，需要对生产车间和动力机房配电柜进行组网并建立电能管理系统（主要是数据的实时监控），在控制中心值班室内设置监控平台，对193个0.4KV回路实时监测、统计、分析，以保证用电的安全、可靠，安科瑞电能管理系统，对变配电系统进行分散数据采集和集中监控管理。对配电系统的二次设备进行组网，通过计算机和通讯网络，将分散的配电所的现场设备连接为一个有机的整体，实现电网运行的远程监控、集中管理。

2  系统结构描述

  本系统采用分层分布式结构进行设计，即站控管理层、网络通讯层和现场设备层，项目组网图如下，现场三栋建筑地点的电力仪表经RS485现场总线连接至串口服务器，然后通过以太网传输至现场监控主机，实现数据的采集，存储，处理，显示和上传如图（1）所示

图（1）电能管理系统网络拓扑图

  间隔设备层主要为：电力仪表，分别对应相应的一次设备分散安装在3个建筑的配电柜和配电箱内，这些装置均采用RS485通讯接口，通过现场MODBUS总线组网通讯，实现数据现场采集。网络通讯层主要为：通讯服务器，其主要功能为把分散在现场采集装置集中采集，同时远传至站控层，完成现场层和站控层之间的数据交互。站控管理层：设有高性能工业计算机、显示器、UPS电源、打印机等设备。监控系统安装在计算机上，集中采集显示现场设备运行状况，以人机交互的形式显示给用户。建设完成后的多功能网络电力仪表均采用RS485接口和MODBUS-RTU通讯协议，RS485采用屏蔽线传输，一般都采用二根连线，接线简单方便；通讯接口是半双工通信即通信的双方都可以接收、发送数据但是在同一时刻只能发送或接收数据，数据传输速率为10Mbps。RS485接口是采用平衡驱动器和差分接收器的组合，抗噪声干扰能力增强，总线上允许连接多达32个设备，传输距离为1.2km。

 3  电能管理系统主要功能

3.1  数据采集与处理

  数据采集是电能管理的基础，数据采集主要由底层多功能网络仪表采集完成，实现远程数据的本地实时显示。需要完成采集的信号包括：三相电压U、三相电流I、电度Epi、远程设备运行状态等数据。数据处理主要是把按要求采集到的电参量实时准确的显示给用户，达到电能管理的自动化化和智能化要求，同时把采集到的数据存入数据库供用户查询。

3.2  历史事件

  历史事件查看界面主要为用户查看曾经发生过的故障记录、信号记录、操作记录、越限记录提供方便友好的人机交互，通过历史事件查看平台，您可以根据自己的要求和查询条件方便定位您所要查看的历史事件，为您把握整个系统的运行情况提供了良好的软件支持。

3.3  数据库建立与查询

   主要完成遥测量和遥信量定时采集，并且建立数据库，定期生成报表，以供用户查询打印。

34  用户权限管理

  针对不同级别的用户，设置不同的权限组，防止因人为误操作给生产，生活带来的损失，实现配电系统的安全，可靠运行。可以通过用户管理进行用户登录、用户注销、修改密码、添加删除等操作，方便用户对账号和权限的修改。

3.5  运行负荷曲线

  负荷趋势曲线功能主要负责定时重要回路电流和功率负荷参量，自动生成运行负荷趋势曲线的，方便用户及时了解设备的运行负荷状况。点击画面相应按钮或菜单项可以完成相应功能的切换；可以查看实时趋势曲线或历史趋势线；对所选曲线可以进行平移、缩放、量程变换等操作，帮助用户进线趋势分析和故障追忆，为分析整个系统的运行状况提供了直观而方便的软件支持。

3.6  远程报表查询

  报表管理程序的主要功能是根据用户的需要设计报表样式，把系统中处理的数据经过筛选、组合和统计生成用户需要的报表数据。本程序还可以根据用户的需要对报表文件采用定时保存、打印或者召唤保存、打印模式。同时本程序还向用户提供了对生成的报表文件管理功能。报表具有自由设置查询时间实现日、月、年的电能统计，数据导出和报表打印等功能。

3.7  web查询

  整个系统接入了计量院的局域网中，并且设置了web功能，工作人员可以不进入机房的情况下在任意一台局域网计算机中输入IP进行数据查看。报表具有自由设置查询时间实现日、月、年的电能统计，数据导出和报表打印等功能。

3.8  数据转发

  系统中的数据增加了ODBC的转发格式，本项目将电能值转发到楼控系统中，对接以后可以使其他系统对整个计量院的供电电能进行综合分析。

4  案例分析

  遥测报警功能，主要完成对直变和主变负载越限弹出报警界面指示具体的报警位置并声音报警，提醒值班人员及时处理。负载越限值在相应权限下可自由设置。 用电量报表功能，可选择时间段进行查询，支持任意时间段电度累计查询，具备数据导出和报表打印等功能。为值班人员提供了可靠的电能报表。该报表各回路名称和数据库关联，方便用户修改回路名称，用户可以直接打印报表，并导出为EXCEL格式。参数抄表功能，主要所有回路的电参数进线查询。支持任意时刻电参数查询，具备数据导出和报表打印等功能。电参数主要包括：三相电压、三相电流、有功功率、无功功率、频率和有功电度。如图（2）所示。

 图（2） 参数抄表

  负荷趋势曲线界面中可直观的查看回路的负荷运行情况。查看实时和历史趋势曲线，点击画面相应按钮或菜单项可以完成相应功能的切换；帮助用户进线趋势分析和故障追忆，具备曲线打印功能。为分析整个系统的运行状况提供了直观而方便的软件支持，见图（3）。

图（3）实时监控

  系统可针对不同级别的用户，设置不同的权限组，防止因人为误操作给生产，生活带来的损失，实现配电系统的安全，可靠运行。可以通过用户管理进行用户登录、用户注销、修改密码、添加删除等操作，方便用户对账号和权限的修改。

 4  结束语

    1）本系统于2017年1月完成现场调试，顺利通过用户验收并投入运行，系统稳定可靠，至今未出现任何故障，得到用户好评。

    2）本项目的成功实施表明：本项目的技术方案是科学的、合理的、可行的。

    3）本系统采用对分布式配电的集中监控，达到了预期的效果，电能管理软件运行界面满足了用户需求，并有效降低了设计和施工成本。