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能效管理系统改造在苏州旭创科技有限公司的应用

更新时间: 2023-12-18   点击次数: 752次

1. 工程概况

苏州旭创科技有限公司位于苏州工业园区霞盛路8号苏州旭创科技有限公司专注于产品设计研发的高科技公司。

本次工程针对变电所0.4kV部分回路做电能管理改造。现场共计95个进出线回路,楼层119个层配箱。

2. 用户需求

1) 完成变电所0.4kV回路的电能消耗统计和报表,达到无人值守或少人值守的目的

2) 实时监测变配电回路中的各电参量,监测各变压器中谐波含量,可提供谐波数据历史数据查询,根据谐波和开关状态位的综合比较分析,确保供电回路的健康持续供应;

3) 监测已安装现场的温控仪,确保变压器运行环境的健康;

4) 实时反馈现场开关状态量,如遇跳闸及时报警,让设备保障部门去现场查询是否有安全事故或者设备的损坏,确认无误后合闸,从而达到人员的安全和设备的保护

5) 要求有功电能精度要求至少达到1.0,无功电能2.0

6) 需要监测现场低压出线的漏电电流及电缆温度,确保配电线路的安全和健康,并对温度越限报警,该越限值可自行设置;

7) 提供光伏数据的接入接口,可完成光伏发电数据的接入,并完成光伏发电效率的统计;

8) 光伏发电后的储能管理。

3. 方案设计原则

本电能管理系统设计遵循下列原则:

系统的实用性

电能管理系统的组成和实际一定要符合现场配电的实际情况,不能追求华而不实,这样势必造成投资过大,远超出实际需要。因此,在能够充分实现用户所需功能的情况下,系统的实用性是首先应遵循的第一设计原则。同时,系统的前端产品和系统软件均有良好的可学习性和可操作性。系统的建设目的是使该系统真正的成为用户节能节电管理的辅助工具,用户管理人员可结合该系统制定合理的节能节电管理措施并实施,实现真正意义上的节电。

系统的稳定性

由于电能管理系统需长期不间断运行,并可监测配电网络的运行状况,具有一定的处理事件的功能,所以系统的稳定性显得尤为重要。本司的电能管理系统有着数年的市场成功应用经验,各行业均拥有一定规模的客户群并具备完善的客户服务体系。

系统的可扩展性

系统的设计并不是一层不变的,如今后根据需要将工程扩建、改造、或者与其他系统的兼容、并入等,这要求系统的设计应预留多路与其他系统的通讯接口,当追加变配电子站系统及与上级调度系统,如楼宇自动化控制系统(BAS)、管理信息系统(MIS)、消防控制系统(FCS)等运行,可实现系统扩展。

系统的易维护性

电能管理系统在运行过程中的维护应尽量做到简单易行。从计算机的配置到系统的配置,前端设备的配置都充分仔细地考虑了系统可靠性,并实施了相应的认证。我们在做到系统故障率的同时,也考虑到即使因为意想不到的原因而发生问题时,保证数据的方便保存和快速恢复,并且保证紧急时能迅速地打开通道。整个系统的分层管理保证了网络中一旦出现故障,不会因为某部分设备的维护,而停止所有设备的正常运作。

4. 参照标准

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》

GB/50198   《监控系统工程技术规范》

GB50052-2009        供配电系统设计规范

GB50054-2011        低压配电设计规范

IEC 61587           电子设备机械结构系列

DL/T448-2000    《电能计量装置技术管理规程》

DL/T 698.1-2009   《第1部分:总则》

DL/T 698.2-2010   《第2部分:主站技术规范》

DL/T 698.31-2010  《第3.1部分:电能信息采集终端技术规范-通用要求》

DL/T 698.35-2010   《第3-5部分:电能信息采集终端技术规范-低压集中抄表终端特殊要求》

DL/T 698.41-2010   《第4-1部分:通信协议-主站与电能信息采集终端通信》

DL/T 698.42-2010    《第4-2部分:通讯协议-集中器下行通信协议》

DL/T/814-2002       《配电自动化系统功能规范》

GB/T/3047.1         《面板、架和柜的基本尺寸系列》

DL/T5137-2001       《电测量及电能计量装置设计技术规程》

5. 方案设计

5.1 系统结构

能效管理及漏电火灾监测系统通常采用分层分布式结构进行设计,即现场设备层、网络通讯层和站控管理层:

现场设备层

现场设备层主要是连接于网络中用于电参量采集测量的各类型的仪表等,也是构建该配电系统必要的基本组成元素。肩负着采集数据的重任,这些设备可为本公司各系列带通讯网络电能计量仪表等。

网络通讯层

网络通讯层主要是由通讯服务器、接口转换器件及总线网络等组成。该层是数据信息交换的桥梁,不同的接口转换器件提供了RS232RS422RS485SPABUS等及以太网等各种接口,组网方式灵活,支持点对点的通讯、现场总线网络、以太网等类型的组态网络。通讯服务器主要用于直接对现场仪器仪表转达上位机的各种控制命令,并负责对现场仪器仪表回送的数据信息进行采集、分类和存储等工作,如电压/电流等电参量、输入开关量状态、修改仪表内部参数或各种控制继电器断开/闭合的操作命令等。

站控管理层

站控管理层是针对配电网络的管理人员,该层直接面向用户。该层也是系统的最上层部分,主要是由电力监控系统软件和必要的硬件设备如计算机、打印机、UPS等。其中软件部分具有良好的人机交互界面,通过数据传输协议读取前置机采集的现场各类数据信息,自动经过计算处理,以图形、数显、声音等方式反映现场的运行状况,并可接受管理人员的操作命令,实时发送并检测操作的执行状况,以保证供用电单位的正常工作;电能计量管理功能设计各种符合用户的报表格式,报表内数据严格按照各种标准进行计量,用户只需查找打印即可,极大的方便了操作,提高了工作效率。

三层示意图如下图:

image.png 

5.2 现场设备层仪表

方案为本次工程现场配置的计量表计为安科瑞电气股份有限公司的DTSF1352/C,专门用于电能的计量,采用导轨安装。

5.2.1 表计选型

   image.png

     型号:PZ80L-E4

测量:三相电流、三相电压、频率、功率因数、有功/无功功率、

有功/无功电度

通讯:RS485/MODBUS-RTU

显示:液晶

技术参数如下表:

技术参数

    

输入

网络

三相三线、三相四线

电压

额定值

AC100V、400V

过负荷

1.2倍持续,瞬时2倍/1秒

功耗

0.2VA

阻抗

200kΩ

电流

额定值

AC1A、5A

过负荷

1.2倍持续,瞬时10倍/10秒

功耗

0.2VA

阻抗

0.1Ω

频率

50±5Hz,60±5Hz

输出

电能脉冲

2路脉冲输出,10000、40000、160000imp/kwh

通讯

RS485/Modbus-RTU、Profibus-DP 波特率38400、19200、9600、4800可设定

电源

范围

AC80-270V、DC90-350V

功耗

1W

工频耐压

2kV/1min交流有效值

抗干扰性能

符合GB6162

环境

温度

工作:-10~+55℃,存贮:-25~+70℃

湿度

≤95%RH,不结露,无腐蚀性气体场所

海拔

≤2000米

精度等级

电流、电压:0.5级,功率、有功电能:1.0级

 

5.2.2 互感器的安装

计量表计可以使用精度为0.5级的测量电流互感器。如果电流互感器上已经被其它的表计使用,DTSF1352计量仪表可以和已有的仪表串联使用。接线如下图所示:

image.png 

如果缺少电流互感器或者需要新增加电流互感器,可以使用安科瑞电气股份有限公司的AKH开口式电流互感器。

AKH系列开口式电流互感器安装方法

image.png 

5.2.3 温度巡检仪表计选型

image.png

型号:ARTM系列

简介:该系列产品通过采集热电阻(PT100)信号来测量温度,通过按键编程设置每一路温度测量的报警阈值,并带有2路继电器输出,分别作用于信号和跳闸,经RS485通讯接口将温度数据及报警信息上传至后台监控系统。

技术参数:

image.png

安装方式:

image.png 

image.png 

5.2.5 仪表的通讯连接

每条总线上连接仪表数量不超过25台;

通讯电缆采用RVVSP 2*1.0 红蓝屏蔽双绞线;

仪表采用手拉手方式连接,不得星型并接。

image.png 

5.3 网络通讯层设备

网络通讯层设备是指数据采集器,本项目数据采集器采用N2S08-485I-ETS

数据采集器

配置:N2S08-485I-ETS

数据采集器根据现场设备数量,配置8口数据采集器,每个串口只能接入型号相同的设备,不同的设备占用不同的串口。

作为自动化系统的网络通信服务器不仅提供串行接口RS232/485/422与网络接口之间的相互转换。

负责把现场前置层智能保护/测控单元的数据采集,再将这些信息上传到当地监控系统和远动通讯服务器,完成遥信、遥测。

接收当地监控系统和远动通讯服务器下达的命令并转发给现场前置层智能保护/测控单元,完成对现场前置层智能保护/测控单元的遥控和遥调。

每个串口都可使用组态软件通过网络进行参数的下载和设置,实现远程维护。

 

5.4 站控管理层设备

监控计算机及电能管理软件负责完成对整个系统设备的数据采集、处理、显示和监视功能,并在满足权限和逻辑时,对相应的设备进行控制,还为运行人员提供各种控制管理功能,并提供多种外部系统接入接口。监控计算机是监控系统的主要人机界面,用于图形及报表显示、事件记录及报警状态显示和查询,设备状态和参数的查询,操作控制命令的解释和下达,系统时钟校正等。通过该工作站,在允许的权限下实现对变电站生产运行设备的运行监视和操作控制,监控计算机通过鼠标能实现常规主控制屏的全部功能。

后台监控系统的计算机采用高性能工控机,同时配置大屏幕彩色液晶显示器,提供良好的人机界面。后台音响设备可提供声光报警,打印机可以记录系统信息,并可召唤或者定时打印数据报表。

电能管理负责完成对整个工程电能管理系统仪表设备的数据采集、处理、显示和监视功能,还为运行人员提供各种控制管理功能,并提供多种外部系统接入接口。监控计算机是监控系统的主要人机界面,用于图形及报表显示、电能统计分析、事件记录及报警状态显示和查询,设备状态和参数的查询等。

电能管理系统的计算机采用高性能工控机,同时配置大屏幕彩色液晶显示器,提供良好的人机界面。后台音响设备可提供语音报警,打印机可以记录系统信息,并可召唤或者定时打印数据报表。

电能管理计算机

配置:IPC-510MB/701VG( 2串口,单网口)/I5-2400/3.1GHz/4G/1TB /DVD/研华键盘+光电鼠标。

监控系统以 Windows 7为操作系统平台,提供美观、友好、安全、方便的人机界面。实时动态显示潮流数据;运用声、光、色、动画等多种手段实现告警提示;遥控、遥调和顺控等操作界面符合电厂运行规程和操作习惯。提供各种数据的录入和查询功能。在线验证操作员的操作权限及身份,并存储操作的结果。

5.5 项目设备清单

现场仪表层设备

序号

名称

型号、规格

单位

数量

备注

1

电力仪表

PZ80L-E4/C

95

变电所多功能电表

2

电力仪表

PZ80L-E4/C

119

楼层

3

ARTM系列温度巡检测控仪

ARTM-8

4

安科瑞 变电所

4

ARTM系列温度巡检测控仪

ARTM-16

21

安科瑞 变电所

5

ARTM系列温度巡检测控仪

ARTM-8

119

安科瑞 楼层

6

电力仪表


896

PT100温度感应器

合计

1254


 

电能管理系统设备清单

序号

名称

型号、规格

单位

数量

备注

1

工控机

IPC-510MB/701VG( 2串口,单网口)/I5-2400/3.1GHz/4G/1TB /DVD/研华键盘+光电鼠标

1

研华

2

显示器

22W"液晶显示器 分辨率 1680*1050

1

DELL

3

UPS电源

UPS2000-A-1K  塔式

1

华为

4

打印机

HP 1108 A4幅面

1

惠普

5

非网管工业交换机

MIE-1408SC4   4光4电  

1

兆越

6

串口服务器

N2S08-485I-ETS 双网口 8个485串口,带隔离,机架式

1

宽域

7

操作台

YT-341  1.2米

1


8

电能管理软件

系统组态软件Acrel-3000V7

1

安科瑞

9

电能管理软件

数据存储软件Acrel-dbSQL

1

安科瑞

10

电能管理软件

电能管理软件Acrel-EnerSys

1

安科瑞

11

电能管理软件

设备驱动软件Acrel-Driver

1

安科瑞

12

操作系统

WINDOWS7  64位简体中文旗舰版

1

甲供

13

数据采集箱(空)

ACCB数据采集箱 500*600*180

3

科博睿

14

串口服务器

N1S04-485I-ETS 单网口 4个485串口,带隔离,导轨式

3

宽域

15

光纤收发器

MIE-1102S          单模SC接口×1 RJ45接口×1

3

兆越

 

6. 能效管理系统功能

6.1配电系统实时监测

中龙电能效管理平台人机界面友好,能够以配电一次图的形式直观显示配电线路的运行状态,实时监测各回路电压、电流、功率、功率因数、电能等电参数信息,动态监视各配电回路断路器、隔离开关、地刀等合、分状态,以及有关故障、告警等信号。

主要功能:一次图显示各回路对应回路名称、三相电流、三相线电压、总有功功率、总无功功率、总功率因数,断路器、地刀、隔离开关等合分位状态。其中400V低压进线回路电参量主要有:开关状态、三相电流、三相电压、总有功功率、总无功功率、总功率因数、频率和正向有功电能累计值;400V低压出线回路主要有:开关状态、三相(单相)电流、三项功率。

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6.2电能统计报表

中龙电能效管理平台以丰富的报表体支撑量体系的完整性。系统具备定时抄表汇总统计功能,用户可以自由查询自系统正常运行以来任意时间段内各配电节点的用电情况,即该节点进线用电量与各分支回路消耗电量的统计分析报表。该功能使得用电可视透明,并在用电误差偏大时可分析追溯,维护计量体系的正确性。

主要功能:具有起始时间和结束时间的时间选择框,选定想要查询的时间段后,通过点击查询按钮可查询出系统项目范围内所有配电回路的用电量。可通过导出按钮将报表以Excel形式导出保存,通过打印按钮进行报表打印。

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6.3详细电参量查询

在配电一次图中,当鼠标移动到每个回路附近时,鼠标指针变为手形,鼠标单击可查看该回路详细电参量,包括三相电流、三相电压、三相总有功功率、总无功功率、总功率因数、正向有功电能,并可以查看24小时相电流趋势曲线及7天相电流趋势曲线。

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6.4运行报表

中龙电能效管理平台具有实时电力参数和历史电力参数的存储和管理功能,所有实时采集的数据、顺序事件记录等均可保存到数据库,在查询界面中能够自定义需要查询的参数、时间或选择查询最近更新的记录数据等,并通过报表方式显示出来。

主要功能:查询各回路或者设备时间的运行参数,报表中显示电参量信息应包括:各相电流、三相电压、总功率因数、总有功功率、总无功功率、正向有功电能等;亦可以根据用户具体需要定制运行日报、月报。电参量报表也支持导出Excel格式文件,还可以根据用户要求导出PDF格式文件。

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6.5变压器运行监视

中龙电能效管理平台对配电系统总进线、主变压器、重要负荷出线的运行状态进行在线实时监视,用曲线显示其运行趋势,分析变压器负荷率及损耗,方便运行维护人员及时掌握运行水平和用电需求,确保供电安全可靠性。

主要功能:实时监视变压器运行电流,变压器运行温度、有功需量、有功功率、视在功率、变压器负荷率,还可以根据变压器额定参数和用户需要,分析变压器有功损耗、无功损耗;通过电流曲线展示分相运行电流趋势,温度曲线展示分相运行温度趋势,功率曲线展示有功功率趋势。

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6.6实时报警

中龙电能效管理平台具有实时报警功能,系统能够对配电回路断路器,以及电压、电流、功率、功率因数、电缆温度越限等事件进行实时监测,并根据事件等级发出告警。系统报警时自动弹出实时报警窗口,并发出声音或语音提醒。

主要功能:根据遥信、保护动作、电量越限等事件的类型和报警级别,弹出实时事件告警窗口,报警列表包含:事件动作日期、时间、事件描述、数值、级别、类型、确认状态、确认人、确认时间等。

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6.7历史事件查询

中龙电能效管理平台能够对遥信变位,保护动作、事故跳闸,以及电压、电流、功率、功率因数越限等事件记录进行存储和管理,方便用户对系统事件和报警进行历史追溯,查询统计、事故分析

主要功能:可根据用户需要设置起始时间、结束时间,选择查询时段,进行时间事件查询,历史事件查询列表中包含:事件动作日期、时间、事件描述、数值、级别、类型、确认状态、确认人、确认时间等。

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6.8电能质量监测

中龙电能效管理平台可以对整个配电系统范围内的电能质量进行持续性的监测,运行维护人员可以通过谐波分析棒图、报表掌握进线、变压器、重要回路的电压、电流谐波畸变率、谐波含量、电压不平衡度、电压偏差、电压合格率等,及时采取相应的措施提高配电系统的可靠性,降低谐波损耗,减少因谐波造成的异常和事故。

主要功能:能够以统计报表和棒图等形式显示三相电压、三相电流的2-31次谐波畸变率、谐波含量。谐波棒图可以进行原始量程、10倍量程、20倍量程、50倍量程、100倍量程、最适量程的选择切换。

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6.9用户权限管理

中龙电能效管理平台为保障系统安全稳定运行,设置了用户权限管理功能。通过用户权限管理能够防止未经授权的操作(如配电回路名称修改等)。可以定义不同级别用户的登录名、密码及操作权限,为系统运行、维护、管理提供可靠的安全保障。

主要功能:将用户的级别分为操作工、班长、工程师、系统管理员四个等级,每个等级可以分别赋予不同的操作权限,包括进入运行、退出运行、遥控操作、报表管理、系统配置、用户管理等。系统管理员为最高等级用户,高一级用户可添加、删除下一级别的用户。

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6.10通讯状态图

中龙电能效管理平台支持实时监视接入系统的各设备的通讯状态,能够完整的显示整个系统网络结构;可在线诊断设备通讯状态,发生网络异常时能自动在界面上显示故障设备或元件及其故障部位。从而方便运行维护人员实时掌握现场各设备的通讯状态,及时维护出现异常的设备,保证系统的稳定运行。

主要功能:具备完整的系统通讯拓扑结构图,实时显示设备通讯状态,红色状态表示对应设备通讯正常,绿色状态表示设备通讯异常。系统主机和串口服务器/通讯管理机旁标明设备分配IP地址,各设备旁标识了设备地址和设备回路编号。

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6.11综合统计报表

中龙电能效管理平台为用户提供了综合的电能和需量统计报表功能,包含不同馈线的峰平谷用电量统计与记录,从而为用电的合理管理提供了数据依据(需要带复费率和最大需量功能的电力仪表配合)。同时可对各回路进行日、月电能统计形成报表,减少配电系统维护人员电能统计的工作量,提高工作效率.

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6.12通基于B/S的网络应用

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中龙电能效管理平台配置了强大的WEB页面发布功能,从而使得用户可以通过基于Windows平台的IE或其他主流浏览器

6.13手机短信报警(该功能的实现需要另外增配手机报警模块)

中龙电能效管理平台支持手机短信报警功能,系统遥信、遥测实时报警信息可以通过短信报警模块发送到系统管理人员手机上,使得用户能够及时掌握现场配电情况,消除可能发生的配电隐患。

6.14开放的系统扩展功能

中龙电能效管理平台支持Modbus-RTUModbus/TCP等多种标准协议的数据转发,具备后期对非标准规约协议的开发接入,使得所有智能设备都能无缝连接入系统;支持工业OPC接口、ADO接口、ODBC接口等与其他系统(如BA系统)进行数据交换,实现与第三方系统的数据共享

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6.15漏电电流监测

中龙电能效管理平台包含漏电电流监测及电缆温度监测的实时监测和显示。

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6.16光伏监测开放接口

中龙电能效管理平台可兼容光伏数据的接入,为新能源的接入提供智能化的接入点,并为以后光伏发电效率提供强有力地数据依托,为绿色能源的产生和使用提供切实可靠地保障。

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6.17储能管理开放接口

中龙电能效管理平台可提供储能管理系统的接入,为光伏产能提供存储空间,合理有效的使用新能源。