山東萬達十五萬噸丁二烯專案電能管理系統的設計與應用
安科瑞 唐瀟倩
江蘇安科瑞電器製造有限公司江蘇江陰214405
摘要：山東萬達十五萬噸丁二烯目專案，採用智慧電力儀表採集配電現場的各種電參量和開關訊號，組網後通過現場匯流排通訊並遠傳至後臺，通過Acrel-3000型電能管理系統實現變電所配電迴路用電的實時監控和電能管理。
關鍵詞：大型公建; 山東萬達十五萬噸丁二烯專案;變電所;智慧電力儀表;Acrel-3000;電能管理系統
0 概述
山東萬達化工有限公司以石油化工和精細化工為主，主要生產聚丙烯醯胺系列產品、MBS 塑料抗衝改性劑、 ACR 塑料加工助劑、4,4’-二氨基二苯醚、聚丙烯醯胺、破乳劑等幾十種系列產品，是國內MBS 塑料抗衝改性劑、4,4’-二氨基二苯醚生產基地。其中 MBS 塑料抗沖劑列入“國家火炬計劃”，MBS 被列入國家火炬計劃和山東省資金扶持專案，產銷量居全國首位，佔國內市場份額的70%。
山東萬達化工公司15萬噸/年丁二烯專案生產樓工程建設地點位於墾利縣勝坨鎮萬達路以西、民營路以東、鎮北外環以南。生產樓為框架結構，主體四層，建築面積 2032。
Acrel-3000型低壓智慧配電系統，充分利用了現代電子技術、計算機技術、網路技術和現場匯流排技術的發展，對變配電系統進行分散資料採集和集中監控管理。對配電系統的二次裝置進行組網，通過計算機和通訊網路，將分散的配電所的現場裝置連線為一個整體，實現電網執行的遠端監控和集中管理。
1 系統結構描述
本專案裝置總變電所10KV高壓櫃共38面，每面高壓櫃上分別裝有1臺AM5微機保護裝置和ACR系列多功能電力儀表。值班室設置於變電所內，放置1臺Nport5630-16串列埠伺服器。場現場儀表經485匯流排連線值串列埠伺服器的任務，現場串列埠伺服器由現場的光纖網路將資料傳輸至監控主機上。
本監控系統採用分層分散式結構，即站控層，通訊層與間隔層；如圖（1）所示：
圖（1）網路拓撲圖
間隔裝置層主要為：多功能網路電力儀表、開關量、模擬量採集模組和智慧斷路器等。這些裝置分別對應相應的一次裝置安裝在電氣櫃內，這些裝置均採用RS485通訊介面，通過現場MODBUS匯流排組網通訊，實現資料現場採集。
網路通訊層主要為：通訊伺服器，其主要功能為把分散在現場採集裝置集中採集，同時遠傳至站控層，完成現場層和站控層之間的資料互動。
站控管理層：設有高效能工業計算機、顯示器、UPS電源、印表機等裝置。監控系統安裝在計算機上，集中採集顯示現場裝置執行狀況，以人機互動的形式顯示給使用者。
以上網路儀表均採用RS485介面和MODBUS-RTU通訊協議，RS485採用2芯遮蔽線傳輸，接線簡單方便；通訊介面是半雙工通訊即通訊的雙方都可以接收、傳送資料但是在同一時刻只能傳送或接收資料，傳輸速率為10Mbps。
RS485介面是採用平衡驅動器和差分接收器的組合，抗噪聲干擾能力增強，總線上允許連線多達32個裝置，傳輸距離為1.2km。
2 電能管理系統主要功能
2.1 資料採集與處理
資料採集是配電監控的基礎，資料採集主要由底層多功能網路儀表採集完成，實現遠端資料的本地實時顯示。需要完成採集的訊號包括：三相電壓U、三相電流I、頻率Hz、功率P、功率因數COSφ、電度Epi、遠端裝置執行狀態等資料。
資料處理主要指要求採集到的電參量實時準確的顯示給使用者，達到配電監控的自動化化和智慧化要求，同時把採集到的資料存入資料庫供使用者查詢。
2.2 人機互動
系統提供簡單、易用、良好的使用者使用介面。採用全中文介面，模擬圖形顯示低壓配電系統電氣一次主接線圖，顯示配電系統裝置狀態及相應實時執行引數，畫面定時輪巡切換；畫面實時動態重新整理；模擬量顯示；開關量顯示；連續記錄顯示等。
2.3 歷時事件
歷時事件檢視介面主要為使用者檢視曾經發生過的故障記錄、訊號記錄、操作記錄、越限記錄提供方便友好的人機互動，通過歷史事件檢視平臺，您可以根據自己的要求和查詢條件方便定位您所要檢視的歷史事件，為您把握整個系統的執行情況提供了良好的軟體支援。
2.4 資料庫建立與查詢
主要完成遙測量和遙信量定時採集，並且建立資料庫，定期生成報表，以供使用者查詢列印。
2.5 使用者許可權管理
針對不同級別的使用者，設定不同的許可權組，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，可靠執行。可以通過使用者管理進行使用者登入、使用者登出、修改密碼、新增刪除等操作，方便使用者對賬號和許可權的修改。
2.6 執行負荷曲線
負荷趨勢曲線功能主要負責定時採集進線及迴路電流和功率負荷參量，自動生成執行負荷趨勢曲線的，方便使用者及時瞭解裝置的執行負荷狀況。點選畫面相應按鈕或選單項可以完成相應功能的切換；可以檢視實時趨勢曲線或歷史趨勢線；對所選曲線可以進行平移、縮放、量程變換等操作，幫助使用者進線趨勢分析和故障追憶，為分析整個系統的執行狀況提供了直觀而方便的軟體支援。
2.7 遠端報表查詢
報表管理程式的主要功能是根據使用者的需要設計報表樣式，把系統中處理的資料經過篩選、組合和統計生成使用者需要的報表資料。本程式還可以根據使用者的需要對報表檔案採用定時儲存、列印或者召喚儲存、列印模式。同時本程式還向使用者提供了對生成的報表檔案管理功能。
報表具有自由設定查詢時間實現日、月、年的電能統計，資料匯出和報表列印等功能。
3 案例分析
進線迴路採用ACR330ELH多功能諧波儀表，其是針對電力系統、工礦企業、公共設施、智慧大廈的電能管理需求而設計的網路電力儀表，它能測量所有常規電力引數，如：三相電壓、電流、有功功率、無功功率、功率因數、頻率、有功電度、無功電度、並可監測電壓、電流的2-31次諧波分量等多種電參量。並且本儀表帶有4路光電隔離開關量輸入接點和2路繼電器控制輸出接點，這些接點可以配合智慧斷路器實現斷路器的遙信、遙控操作。該系列網路電力儀表主要應用於變電站自動化、配電網自動化、小區電能管理、工業自動化、能源管理系統及智慧建築等領域。
配出迴路採用ACR120EL系列網路電力儀表，該儀表主要測量所有常規電力引數，如：三相電壓、電流、有功功率、無功功率、功率因數、頻率、有功電度、無功電度。
低壓配電二次圖見圖（2），功能有電量遙測主要監測執行裝置的電參量，其中包括：線三相電壓，電流，功率，功率因數，電能，頻率等電參量及配出迴路的三相電流；遙信功能實現顯示現場裝置的執行狀態，主要包括：開關的分、合閘執行狀態和通訊故障報警；斷路器變位時會發出報警訊號，提醒使用者及時處理故障。
圖（2）低壓配電二次圖
遙信和遙測報警功能，主要完成對低壓各出線迴路的開關執行狀態和負載進線監控，對開關變位和負載越限彈出報警介面指示具體的報警位置並聲音報警，提醒值班人員及時處理。負載越限值在相應許可權下可自由設定。具備歷史查詢功能。
引數抄表功能，主要對低壓各出線迴路的電引數進線查詢。支援任意時刻電引數查詢，具備資料匯出和報表列印等功能。該報表查詢供兩個變電所4臺變壓器出線各低壓回路的電引數，主要包括：三相電流、有功功率和有功電度及變壓器溫度。該報表各回路名稱和資料庫關聯，方便使用者修改迴路名稱。見圖（3）。
圖（3）引數抄表
用電量報表功能，可選擇時間段進行查詢，支援任意時間段電度累計查詢，具備資料匯出和報表列印等功能。為值班人員提供了可靠的電能報表。該報表各回路名稱和資料庫關聯，方便使用者修改迴路名稱。如下圖所示，顯示某段時間內的各配電迴路的用電量，使用者可以直接列印報表，可以以EXCEl格式另存到其他位置。 見圖（4）。
圖（4）電能報表
系統通訊結構示意圖，主要顯示系統的組網結構，系統採用分層分散式結構，同時監測間隔層裝置的通訊狀態。紅色表示通訊正常，綠色表示通訊故障。見圖（5）。
圖（5）系統通訊結構示意圖
負荷趨勢曲線介面中可直觀的查看回路的負荷執行情況。檢視實時和歷史趨勢曲線，點選畫面相應按鈕或選單項可以完成相應功能的切換；幫助使用者進線趨勢分析和故障追憶，具備曲線列印功能。為分析整個系統的執行狀況提供了直觀而方便的軟體支援。見圖（6）。
圖（6）趨勢曲線圖
4 結束語
隨著社會的發展及電力的廣泛應用，電能管理系統已成為全國各地工程專案、工業企業等大面積多變電所使用者的必然選擇，本文介紹的Acrel-3000電能管理系統在山東萬達十五萬噸丁二烯專案的應用，可以實現對變電所高低壓配電迴路用電的實時監控與電能管理，不僅能顯示迴路用電狀況，還具有網路通訊功能，可以與串列埠伺服器、計算機等組成電能管理系統。系統實現對採集資料的分析、處理，實時顯示變電所內各配電迴路的執行狀態，對分合閘、負載越限具有彈出報警對話方塊及語音提示，並生成各種電能報表、分析曲線、圖形等，便於電能的遠端抄表以及分析、研究。該系統執行可靠、穩定，為變電所使用者解決用電問題提供了真實可靠的依據，取得了較好的經濟效益。［2］
參考文獻：
[1].任致程 週中. 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