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摘要：介紹上海日立電器有限公司電力需求側管理系統，采用智能電力儀表對公司原有配電現場的改造，通過總線型組網方式，將現場各種電參量集中采集，上傳至后臺監控主機，進行智能化組網。Acrel-2000系統在上海日立電器有限公司的應用，加強了公司配電系統的安全可靠性，也為公司節約了大量了人力成本，實現了公司配電系統智能化。
關鍵詞： （DSM）電力需求側管理系統 智能電力儀表 Acrel-2000型 MD
0 引言
九十年代中后期隨著計算機、網絡、通信技術的發展，以及微機型繼電保護裝置的大量采用和變電站監控系統在功能和可靠性方面的逐漸完善和提高，變電站監控系統在新建和擴建的變電站建設中得到較為廣泛采用。該系統通常采用分層分布式結構，按間隔設計，擴充性好，安裝比較方便，各種控制電纜直接到繼電保護小室，小室內I/O單元通過現場總線連接，并與站控層通過光纖連接，抗干擾能力強，大大地減少了控制電纜的使用和敷設數量。
本課題提出了利用安科瑞公司網絡電能管理儀表和Acrel-2000組態軟件研制了一套適用于工廠的高、低壓配電的集中監控系統。該課題的研究和實施，可實現工廠高低壓變電所的用電數據集中管理。對于提高供電系統的可靠性和經濟運行指標，促進供電系統管理的科學化、現代化，有著非常重要的現實意義。
1 項目概況
上海日立電器有限公司創建于1993年1月，位于浦東金橋出口加工區，由上海海立（集團）股份有限公司投資、日本國日立家用電器公司合資組建而成。是當今國內最大的空調壓縮機生產企業。上海安科瑞電氣股份有限公司于2011年2月承接了上海日立電器有限公司電力監控系統項目。整個系統采用Acrel-2000型電力監控系統，完成對配電室內主要設備和輸配電線路的監測與管理。
本項目為改造項目，供配電分為高壓和低壓部分，高壓以35kV/10kV變電和10kV配電為主，而低壓部分以10/0.4kV變電站及低壓配電為主。針對上海日立電器有限公司內的11個降壓站/變配電站所（其中4個降壓站平均分布在2個配電室內，其它各降壓站均為獨立配電室）、204個監測點、178個待改造回路進行設計改造。監控室設置在其中一個降壓站2樓值班室。
系統采用分層分布式結構，各配電室內為我公司各系列帶通訊網絡儀表共計184只，項目在每個配電室設置一臺通訊管理機，采用RS485總線將網絡儀表接入通訊管理機，再通過光纖傳輸，將采集的所有現場設備的數據傳至監控主機，實現遠程電參量實時監測與電能計量。
2 用戶需求
根據與甲方溝通，共同確定現場系統需求如下：
1、實時數據采集功能及處理：系統能夠對現場現有的模擬量、脈沖量及開關量、測量量、外部輸入信號等進行實時和定時數據采集，定時數據可根據設定的時間間隔自動轉存與硬盤，生成歷史數據庫。
2、屏幕顯示功能：系統動態刷新顯示主接線圖，對各開關運行狀體，在線運行參數，網絡通訊狀態，曲線趨勢等，對實時及歷史時間，復費率統計采用模擬圖的方式實時顯示。運行狀態監視圖分為主接線圖（主畫面、分畫面）、負荷曲線圖、波形分析圖以及用戶推出的其它需要顯示的運行狀態畫面。
3、報表記錄及打印功能：系統可以定時、隨機、召喚打印各類故障及事故報警信息打印、事件順序記錄打印、報表及曲線等。
4、報警功能：當出現開關事故變位、遙測越限、保護動作、開關跳閘時，系統能發出聲音報警，并在主界面上顯示報警內容，報警聲音根據報警信號的不同而不同。
5、歷史數據管理功能：周期性存儲運行數據，保存操作記錄、設備運行狀態、保護動作記錄、事故記錄等信息，形成完備歷史數據庫。
6、用戶管理功能：系統提供完善的用戶權限及口令控制，對不同等級的用戶設置不同的查看環境，方便用戶管理。
3 設計方案
上海安科瑞公司根據上海日立電器有限公司的實際情況為其選用了ACREL-2000電力監控系統。
3.1 Acrel -2000符合的標準
本技術方案以現行國家及電力行業的有效標準為依據，國標未列入部分應參考IEC最新標準和規范。如標準間有矛盾時，應以較高標準為準。
GB2887-2000 《計算站場地技術要求》
GB/T13729-2002 《遠動終端通用技術條件》
DL478-2001 《靜態繼電保護及安全自動裝置通用技術條件》
DL/T400-2010 《繼電器和安全自動裝置技術規程》
DL/T 814-2002 《配電自動化系統功能規范》
DL/T634-2002 《遠動設備和系統傳輸規約基本遠動任務配套標準》
DL/T721-2000 《配電網自動化系統遠方終端》
DL/T770-2001 《微機變壓器保護裝置通用技術條件》
GB/T50063-2008 《電力裝置的電測量儀表裝置設計規范》
GB-14285-2006 《繼電保護和安全自動裝置技術規程》
GBJ232-2002 《建筑電氣工程施工質量驗收規范》
GB/T15145-2001 《微機線路保護裝置通用技術條件》
GB50171-2006 《電氣裝置安裝工作盤、柜及二次回路結線施工及驗收規范》
GB/50198-2011 《監控系統工程技術規范》
GB/T17626.5 《浪涌（沖擊）抗擾度試驗》
DL/T5003-2005 《電力系統調度自動化設計技術規程》
IEC-61131-3 《圖形可編程標準》
3.2 Acrel-2000設計方案
上圖為安科瑞電氣股份有限公司為上海日立電器該著系統設計的Acrel-2000變配電監控系統拓撲圖，現場中的IO設備的通訊線纜均采用RVSP 2*1.5屏蔽雙絞線。
上海日立電器需改造的部分主要包括：1#降壓站、2#降壓站、3#降壓站、4#降壓站、監控中心降壓站、5#降壓站、6#降壓站、7#降壓站和8#降壓站。其中監控中心降壓站距離中心值班室距離比較近，采用屏蔽雙絞線直接上傳的模式（把屏蔽雙絞線直接拉到監控中心的1臺通訊管理機上）；其余降壓站距離監控中心距離比較遠，均采用單模光線數據上傳（每個降壓站的通訊管理機位于該站房內，通過單模光纖連接至監控中心交換機上，進行數據上傳）；該項目總共用到9臺通訊管理機，其中1~8#降壓站均通過單模光纖上傳數據，在距離比較遠的情況下，保障了現場數據傳輸的實時性與穩定性。
4 系統變更
4.1一階段項目變更：
增加周報表、增加MD曲線（各低壓回路和總進線）、日報表和月報表增加時間欄、增加峰、平、谷用電量查詢功能、支持各用電回路名稱更改
根據客戶對項目的變更需求，上海安科瑞電氣股份有限公司項目組對項目變更進行評審和估算，由該項目軟件部門對原方案進行修改，除原有的日報表和月報表，為用戶增加了周報表功能，在原有的曲線功能基礎上，增加了MD曲線查詢功能，對原有的日報表和月報表進行修改，增加了了時間欄，增加了峰、平、谷用電量查詢，對回路名稱采用權限設定更改功能。軟件更改設計經過檢測后滿足了客戶提出的項目變更要求。
4.2 二階段項目變更：
可查詢任一變壓器或任一總線的MD歷史曲線、在MD曲線界面上需加時間點設置（單一回路和總回路都需要）、加一個UTE字段、在周報表、日報表、月報表中對10KV電能數據進行刪除。
根據客戶對項目的變更需求，上海安科瑞電氣股份有限公司項目組對項目變更進行評審和估算，再由該項目軟件部門對原方案進行修改，對MD曲線加設了時間點，增加了UTE字段，對周報表、日報表、月報表進行了修改。
5 項目難點
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現場情況 |
一、查看儀表安裝情況如下:
1． C1B配電室C1B-5-1有功功率A相為負、C1B-8-1有功功率A、C相為負、C1B-8-4有功功率B相為負;
2． C2B配電室C2B-1有功功率A、B相為負、C2B-5-2有功功率B相為負;
3． C3B配電室C3B-1有功功率A相為負、C3B-4無功功率為負;
4． C4B配電室C4B-5-1無功功率為負;
5． A1B配電室A1B-4-2有功功率A、B、C相為負、A1B-11-1有功功率A、C相為負;
6． A3B配電室A3B-14-4有功功率A、C相為負、A3B-15-1有功功率B相為負、A3B-15-2有功功率A相負;
7． A3B配電室A3B-14-4有功功率A、C相為負、A3B-15-1有功功率B相為負、A3B-15-2有功功率A相負;
8． B1B配電室B1B-2-2有功功率A相為負;
9． D1B配電室B1B-11-1有功功率A、C相為負;
10．B3B、B4B配電室分相及總功率都很正常,就是電流、有功、無功功率波動比較大5-10s可以由0A-750A、OA-1600左右,0Kw-160Kw負載端為焊機;
11．C2B-1、C3B-1、C4B、E1B、B3B、B4B都是總進線
12．抽查部分回路CT變比與儀表設置一致; |
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情況分析 |
1. E1B總進線為其它公司儀表,前期已經提出此儀表通訊不正常;
2. B3B、B4B儀表接線正常,就是電流、有功、無功功率波動比較大5-10s可以由0A-750A、OA-1600左右,0Kw-160Kw負載端為焊機,可能采集數據有誤;
3. 其它10只儀表由于施工時原二次線路標示不清楚,改造時電壓、電流信號接錯;
4. 系統報表數據可能有誤需查看; |
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解決方案 |
1. 其它公司儀表請聯系售后解決通訊問題;
2. 儀表接線錯誤已經聯系施工人員進行跳線調試;
3. 必須與研發部進行儀表分析;更改儀表采集頻率
4. 系統工程師再次進行軟件分析,找出問題盡快處理; |
經過安科瑞電氣股份有限公司各方面協調，對現場情況進行更改，所有問題均已解決。
6 系統功能
6.1系統主界面
系統開機后會自動進入操作系統和配電監控系統。本系統采用全中文界面，操作簡單方便；運行穩定可靠的特點。點擊相應快捷按鈕即可進入相應的系統功能模塊；系統具有一次系統圖顯示，模擬圖顯示和網絡結構圖顯示；系統具有人機界面友好，顯示數據直觀，方便用戶查閱。
6.2報表查詢功能
系統采集的有功電度數據，按照回路名稱的不同，自動生成日報表、周報表、月報表，并有報表打印功能，可對某一回路的某一時間段內的用電量進行查詢與打印，同時這些報表也能以Excel的格式導出。
6.3趨勢曲線功能
曲線趨勢：實現了用戶所要求的通過對各配電回路的電流、功率及MD繪制趨勢曲線，分析該回路配電運行狀況。曲線可對測量數據量程進行設置，還可設置開始時間和時間間隔，方便用戶進行任意時間的曲線查看。
6.4 系統遙信狀態報警
在配電系統發生運行故障時，會及時發出聲光報警提示用戶及時響應故障回路，同時自動記錄事件發生的時間和回路名稱，以便用戶查詢，追憶故障原因。
6.5通訊狀態
系統監控現場所有點的通訊狀態，紅色和綠色分別代表儀表通訊異常和正常，便于用戶查看各監測點通訊狀態。
6.6 用戶權限管理
針對不同級別的用戶，設置不同的權限，防止因人為誤操作給生產，生活帶來的損失，實現配電系統的安全，可靠運行。可以通過用戶管理進行用戶登錄、用戶注銷、修改密碼、添加刪除等操作，方便用戶對賬號和權限的修改。
7 運行效果
7.1項目施工前：每日、每周、每月抄表耗費人力較大；項目施工后：報表自動生成，打印、上傳方便，人員大大優化，實現智能化抄表。
7.2項目施工前：故障后查找問題點，分析問題耗費人力物力；項目施工后：實時監測用電參數，歷史曲線分析，實時報警聲光提示，報警歷史查詢，可具體到某線路，報警時間，故障類型。
7.3項目施工前：用電調度負載投入使用不明確，耗費資金大；項目施工后：實現峰、谷、平時間段的負載投切合理化，大大節約了用電成本。
7.4項目施工前：負載用電功率可視化程度差；項目施工后：負荷曲線可實時調取，查看任意時刻用電量，有利于分析、分類負載。
參考文獻：
[1].任致程 周中. 電力電測數字儀表原理與應用指南[M]. 北京. 中國電力出版社. 2007. 4
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