摘要：介紹無錫卡特彼勒，采用智能電力儀表、采集配電現(xiàn)場的各種電參量和開關(guān)信號。系統(tǒng)采用現(xiàn)場就地組網(wǎng)的方式，組網(wǎng)后通過現(xiàn)場總線通訊并遠傳至后臺，通過Acrel-3000型電能管理系統(tǒng)實現(xiàn)樓層配電箱配電回路及配電房回路用電的實時監(jiān)控和管理。

0 概述 

    卡特彼勒技術(shù)研發(fā)（中國）有限公司（“卡特彼勒中國研發(fā)中心”）成立于2005年，總部位于江蘇省無錫市，在無錫和青島設(shè)有分支機構(gòu)。其中，總部占地面積為31,290平方米，建筑面積25,000平方米。

    本次項目主要涉及無錫卡特彼勒研發(fā)中心其中的的配電房以及樓層配電箱內(nèi)的多功能電表以及導軌計量表，其中值班室置于配電房值班室。

1  需求分析

    為保證生產(chǎn)管理用電負荷的統(tǒng)計與分析及對危險源實時監(jiān)控。需要對項目現(xiàn)場的樓層配電箱等電氣設(shè)備進行電壓、電流、功率等參數(shù)進行實時在線監(jiān)控。一旦監(jiān)控點被監(jiān)視參數(shù)異常，能夠及時檢測報警，有關(guān)人員采取必要的措施，避免安全事故的發(fā)生。自動抄表功能節(jié)省了人力物力，功率趨勢曲線功能能夠直觀的顯示各回路的工作狀態(tài)與時間，方便用戶找出非正常用電回路并且及時進行整改，建立電能多級計量體系提供用能分析依據(jù)。

    本技術(shù)條件適用于卡特彼勒研發(fā)中心的配電房及樓層配電箱。供方產(chǎn)品應具有高安全性與可靠性、易于擴展、便于維修與維護。供方提供的產(chǎn)品應至少滿足本技術(shù)條件，但不于此，其技術(shù)性能應滿足對樓層配電箱數(shù)據(jù)監(jiān)控的要求。

數(shù)據(jù)采集

 自動采集現(xiàn)場所有電量儀表的模擬量數(shù)據(jù)，自動采集現(xiàn)場開關(guān)狀態(tài)以及故障狀態(tài)等開關(guān)量數(shù)據(jù)。

 支持實時采集、自動周期采集（定時采集）可配置周期（1分鐘～24小時）。

 支持數(shù)據(jù)傳輸正確性檢驗，異常數(shù)據(jù)自動處理。

 支持多線程處理機制，提高數(shù)據(jù)采集效率，能同時對多個設(shè)備進行數(shù)據(jù)采集。

 數(shù)據(jù)實時顯示采用配電箱主接線圖直觀顯示模式，各回路開關(guān)斷合以及故障狀態(tài)直觀可見。

 數(shù)據(jù)分析與處理

數(shù)據(jù)的綜合統(tǒng)計、分析需要實現(xiàn)以下功能：

各設(shè)備用電數(shù)據(jù)小時、日、月、年等時間段內(nèi)的統(tǒng)計、計算。

各設(shè)備的用電負荷（有功、無功）大、小、平均值計算。

統(tǒng)計各分站及整體的用電量（有功、無功）。

數(shù)據(jù)查詢與展示

    要求能方便實現(xiàn)客戶端查詢和各級管理人員的查詢，查詢界面能適應各級管理人員的要求能夠支持靈活的條件組合查詢和對比分析，各類統(tǒng)計分析的數(shù)據(jù)可靈活采用報表等多種圖表方式直觀的展示功能。

    數(shù)據(jù)展示功能按照不同用戶的不同的權(quán)限，分為操作層、管理層、決策層三層用能展示。

    操作層具備用能分析、累計用量、實時監(jiān)測、運行記錄及比例、對比、對標分析等功能。

    管理層具備用能數(shù)據(jù)統(tǒng)計和分析、分類分項的對比、對標分析等功能。

    決策層具備用能數(shù)據(jù)分析、數(shù)據(jù)刪除、數(shù)據(jù)庫導入/導出等功能。

權(quán)限管理

    要求對不同用戶賦予不同角色的權(quán)限，能*到功能子菜單、具體檔案記錄、數(shù)據(jù)記錄等。

    系統(tǒng)要求具備合理完善的用戶安全控制機制，能使應用環(huán)境中的信息資源得到地保護，防止信息的丟失、失竊和破壞。

    節(jié)能改造及效果評估

    要求為生產(chǎn)節(jié)能改造提供數(shù)據(jù)支撐，并能提供節(jié)能改造前后的效果評估。

參數(shù)設(shè)置

    可通過采集柜設(shè)置各回路互感器變比，各種電流電壓保護整定值。

    故障判斷與報警具有故障自動判斷并采用聲光方式報警功能。報警類型包括開關(guān)故障，電壓、電流超限，現(xiàn)場采集模塊通訊故障，與監(jiān)控系統(tǒng)通訊故障等。報警時間自動記入系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫，方便用戶查詢，工作人員可隨時掌握變配電站實時運行狀態(tài)，發(fā)現(xiàn)變配電運行故障并作出相應處理，提高變配電的管理效率，提升電力系統(tǒng)安全性、可靠性。

2  系統(tǒng)方案

    安科瑞Acrel-3000系統(tǒng)根據(jù)無錫卡特彼勒研發(fā)中心的現(xiàn)場實際情況，整體網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)采用屏蔽雙絞線直接接至配電房及樓層的對應的數(shù)據(jù)采集器然后通過網(wǎng)線直接接至開閉所的監(jiān)控主機，保障了電能管理監(jiān)控系統(tǒng)傳輸?shù)姆€(wěn)定性與實時性。如下圖所示：站控管理層、網(wǎng)絡(luò)通訊層和現(xiàn)場設(shè)備層。

    現(xiàn)場共計76只P72L-E4/C、46只P96L-E4/C和16只DTSD1352-C分為8條RS485總線接至配電房的串口服務(wù)器，串口服務(wù)器通過網(wǎng)線拉至值班室連接到監(jiān)控主機實現(xiàn)總線上儀表與監(jiān)控主機的數(shù)據(jù)連通。

1）站控管理層

    站控管理層針對電力監(jiān)控系統(tǒng)的管理人員，是人機交互的直接窗口。在無錫卡特彼勒研發(fā)中心工程中主要指置于配電房的監(jiān)控主機。

2）網(wǎng)絡(luò)通訊層

    通訊層主要是由N2S08-485I-ETS工業(yè)串口服務(wù)器一臺、以太網(wǎng)設(shè)備及總線網(wǎng)絡(luò)組成。串口服務(wù)器主要功能是監(jiān)測現(xiàn)場智能儀表；以太網(wǎng)設(shè)備及總線網(wǎng)絡(luò)的主要功能是實現(xiàn)分站與主站之間的數(shù)據(jù)交互，使配電系統(tǒng)管理集中化、信息化、智能化，極大提高了配電系統(tǒng)的安全性、可靠性和穩(wěn)定性，真正達到了無人值守的目的。

3）現(xiàn)場設(shè)備層

    現(xiàn)場設(shè)備層是數(shù)據(jù)采集終端，主要由智能儀表組成，智能儀表通過屏蔽雙絞線RS485接口，采用MODBUS通訊協(xié)議總線型連接接入通訊服務(wù)器，經(jīng)通訊服務(wù)器到達該配電間監(jiān)控主機進行組網(wǎng)，實現(xiàn)遠程控制。

智能儀表現(xiàn)場連接示意

    現(xiàn)場儀表以手拉手方式通過屏蔽雙絞線(RVSP2*1.0)進行通訊連接，每根總線連接智能儀表數(shù)量在20只左右，不同種類的智能裝置連接在不同的總線上，然后將數(shù)據(jù)上傳至串口服務(wù)器，進而將數(shù)據(jù)上傳至當?shù)乇O(jiān)控終端。具體連接示意圖如下所示：

    配電房進出線回路采用P系列多功能液晶顯示儀表，樓層配電箱回路采用DTSD1352/C導軌計量表，能夠測量所有常規(guī)電力參數(shù)，如：三相電壓、電流、有功功率、無功功率、功率因數(shù)、頻率、有功電度、無功電度。

3  系統(tǒng)功能

    變電所實時監(jiān)控系統(tǒng)圖為主監(jiān)控畫面，主要實時監(jiān)測變電所所有回路的運行狀態(tài)，紅色代表合閘，綠色代表分閘。在系統(tǒng)圖中可以直觀的看到每路進線和出線的運行參數(shù)和狀態(tài)，可以看到變壓器出線側(cè)的所有常規(guī)電力參數(shù)，如：三相電壓、電流、有功功率、無功功率、功率因數(shù)、頻率、有功電度等。如下圖所示：

系統(tǒng)一次圖

    遙信和遙測報警功能，主要完成對低壓各出線回路的開關(guān)運行狀態(tài)和負載進線監(jiān)控，對開關(guān)變位和負載越限彈出報警界面指示具體的報警位置并聲音報警，提醒值班人員及時處理。負載越限值在相應權(quán)限下可自由設(shè)置。具備歷史查詢功能，如下圖所示：

 報警功能歷史查詢

    事件告警記錄功能，主要完成對查詢時間段內(nèi)出現(xiàn)的報警信息事件記錄以及發(fā)生時間，為值班人員提供依據(jù)并且分析事故發(fā)生的原因，如下圖所示：

    參數(shù)抄表功能，主要對低壓各出線回路的電參數(shù)進線查詢。支持任意時刻電參數(shù)查詢，具備數(shù)據(jù)導出和報表打印等功能。該報表查詢一科大廈樓層配電箱進出線各低壓回路的電參數(shù)，主要包括：三相電流、有功功率和有功電度。該報表各回路名稱和數(shù)據(jù)庫關(guān)聯(lián)，方便用戶修改回路名稱。如下圖所示:

電參數(shù)抄表

    用電量報表功能，可選擇時間段進行查詢，支持任意時間段電度累計查詢，具備數(shù)據(jù)導出和報表打印等功能。為值班人員提供了可靠的電能報表。該報表各回路名稱和數(shù)據(jù)庫關(guān)聯(lián)，方便用戶修改回路名稱。如下圖所示，顯示辦公樓實驗樓配電回路的用電量，用戶可以直接打印報表，可以以EXCEL格式另存到其他位置。 如下圖所示：

電能報表

   系統(tǒng)通訊結(jié)構(gòu)示意圖，主要顯示系統(tǒng)的組網(wǎng)結(jié)構(gòu)，系統(tǒng)采用分層分布式結(jié)構(gòu)，同時監(jiān)測間隔層設(shè)備的通信狀態(tài)。紅色表示通訊正常，綠色表示通訊故障。下圖為變電所通訊狀態(tài)示意圖。

通訊結(jié)構(gòu)示意圖

    負荷趨勢曲線界面中可直觀的查看回路的負荷運行情況。查看實時和歷史趨勢曲線，點擊畫面相應按鈕或菜單項可以完成相應功能的切換；幫助用戶進線趨勢分析和故障追憶，具備曲線打印功能。為分析整個系統(tǒng)的運行狀況提供了直觀而方便的軟件支持。如下圖所示：

趨勢曲線圖

4  結(jié)束語

    在當今配電設(shè)施的應用中，大型工廠項目的配電安全性至關(guān)重要，本文介紹的Acrel-3000電能管理系統(tǒng)在無錫卡特彼勒研發(fā)中心項目的應用，可以實現(xiàn)對配電房進出線回路及樓層配電箱供配電回路用電的實時監(jiān)控，不僅能顯示回路用電狀況，還具有網(wǎng)絡(luò)通訊功能，可以與串口服務(wù)器、計算機等組成電能管理系統(tǒng)。系統(tǒng)實現(xiàn)對采集數(shù)據(jù)的分析、處理，實時顯示樓層配電箱內(nèi)各配電回路的運行狀態(tài)，對負載越限具有彈出報警對話框、語音提示，并生成各種電能報表、分析曲線、圖形等，便于電能的遠程抄表以及分析、研究，該系統(tǒng)運行安全、可靠、穩(wěn)定，為商業(yè)廣場項目解決用電問題提供了真實可靠的依據(jù)，取得了較好的企業(yè)效益。

參考文獻：

[1]《電力電測數(shù)字儀表原理與應用指南》， 任致程、周中，中國電力出版社

[2]《電力監(jiān)控系統(tǒng)在供配電設(shè)計中的應用》，高士宏，科技風[3]《電力監(jiān)控運用于10kv供配電設(shè)計》，姚強，科技天地