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摘要：介绍上海日立电器有限公司电力需求侧管理系统，采用智能电力仪表对公司原有配电现场的改造，通过总线型组网方式，将现场各种电参量集中采集，上传至后台监控主机，进行智能化组网。Acrel-2000系统在上海日立电器有限公司的应用，加强了公司配电系统的安全可靠性，也为公司节约了大量了人力成本，实现了公司配电系统智能化。
关键词： （DSM）电力需求侧管理系统 智能电力仪表 Acrel-2000型 MD
0 引言
九十年代中后期随着计算机、网络、通信技术的发展，以及微机型继电保护装置的大量采用和变电站监控系统在功能和可靠性方面的逐渐完善和提高，变电站监控系统在新建和扩建的变电站建设中得到较为广泛采用。该系统通常采用分层分布式结构，按间隔设计，扩充性好，安装比较方便，各种控制电缆直接到继电保护小室，小室内I/O单元通过现场总线连接，并与站控层通过光纤连接，抗干扰能力强，大大地减少了控制电缆的使用和敷设数量。
本课题提出了利用安科瑞公司网络电能管理仪表和Acrel-2000组态软件研制了一套适用于工厂的高、低压配电的集中监控系统。该课题的研究和实施，可实现工厂高低压变电所的用电数据集中管理。对于提高供电系统的可靠性和经济运行指标，促进供电系统管理的科学化、现代化，有着非常重要的现实意义。
1 项目概况
上海日立电器有限公司创建于1993年1月，位于浦东金桥出口加工区，由上海海立（集团）股份有限公司投资、日本国日立家用电器公司合资组建而成。是当今国内最大的空调压缩机生产企业。上海安科瑞电气股份有限公司于2011年2月承接了上海日立电器有限公司电力监控系统项目。整个系统采用Acrel-2000型电力监控系统，完成对配电室内主要设备和输配电线路的监测与管理。
本项目为改造项目，供配电分为高压和低压部分，高压以35kV/10kV变电和10kV配电为主，而低压部分以10/0.4kV变电站及低压配电为主。针对上海日立电器有限公司内的11个降压站/变配电站所（其中4个降压站平均分布在2个配电室内，其它各降压站均为独立配电室）、204个监测点、178个待改造回路进行设计改造。监控室设置在其中一个降压站2楼值班室。
系统采用分层分布式结构，各配电室内为我公司各系列带通讯网络仪表共计184只，项目在每个配电室设置一台通讯管理机，采用RS485总线将网络仪表接入通讯管理机，再通过光纤传输，将采集的所有现场设备的数据传至监控主机，实现远程电参量实时监测与电能计量。
2 用户需求
根据与甲方沟通，共同确定现场系统需求如下：
1、实时数据采集功能及处理：系统能够对现场现有的模拟量、脉冲量及开关量、测量量、外部输入信号等进行实时和定时数据采集，定时数据可根据设定的时间间隔自动转存与硬盘，生成历史数据库。
2、屏幕显示功能：系统动态刷新显示主接线图，对各开关运行状体，在线运行参数，网络通讯状态，曲线趋势等，对实时及历史时间，复费率统计采用模拟图的方式实时显示。运行状态监视图分为主接线图（主画面、分画面）、负荷曲线图、波形分析图以及用户推出的其它需要显示的运行状态画面。
3、报表记录及打印功能：系统可以定时、随机、召唤打印各类故障及事故报警信息打印、事件顺序记录打印、报表及曲线等。
4、报警功能：当出现开关事故变位、遥测越限、保护动作、开关跳闸时，系统能发出声音报警，并在主界面上显示报警内容，报警声音根据报警信号的不同而不同。
5、历史数据管理功能：周期性存储运行数据，保存操作记录、设备运行状态、保护动作记录、事故记录等信息，形成完备历史数据库。
6、用户管理功能：系统提供完善的用户权限及口令控制，对不同等级的用户设置不同的查看环境，方便用户管理。
3 设计方案
上海安科瑞公司根据上海日立电器有限公司的实际情况为其选用了ACREL-2000电力监控系统。
3.1 Acrel -2000符合的标准
本技术方案以现行国家及电力行业的有效标准为依据，国标未列入部分应参考IEC最新标准和规范。如标准间有矛盾时，应以较高标准为准。
GB2887-2000 《计算站场地技术要求》
GB/T13729-2002 《远动终端通用技术条件》
DL478-2001 《静态继电保护及安全自动装置通用技术条件》
DL/T400-2010 《继电器和安全自动装置技术规程》
DL/T 814-2002 《配电自动化系统功能规范》
DL/T634-2002 《远动设备和系统传输规约基本远动任务配套标准》
DL/T721-2000 《配电网自动化系统远方终端》
DL/T770-2001 《微机变压器保护装置通用技术条件》
GB/T50063-2008 《电力装置的电测量仪表装置设计规范》
GB-14285-2006 《继电保护和安全自动装置技术规程》
GBJ232-2002 《建筑电气工程施工质量验收规范》
GB/T15145-2001 《微机线路保护装置通用技术条件》
GB50171-2006 《电气装置安装工作盘、柜及二次回路结线施工及验收规范》
GB/50198-2011 《监控系统工程技术规范》
GB/T17626.5 《浪涌（冲击）抗扰度试验》
DL/T5003-2005 《电力系统调度自动化设计技术规程》
IEC-61131-3 《图形可编程标准》
3.2 Acrel-2000设计方案
上图为安科瑞电气股份有限公司为上海日立电器该着系统设计的Acrel-2000变配电监控系统拓扑图，现场中的IO设备的通讯线缆均采用RVSP 2*1.5屏蔽双绞线。
上海日立电器需改造的部分主要包括：1#降压站、2#降压站、3#降压站、4#降压站、监控中心降压站、5#降压站、6#降压站、7#降压站和8#降压站。其中监控中心降压站距离中心值班室距离比较近，采用屏蔽双绞线直接上传的模式（把屏蔽双绞线直接拉到监控中心的1台通讯管理机上）；其余降压站距离监控中心距离比较远，均采用单模光线数据上传（每个降压站的通讯管理机位于该站房内，通过单模光纤连接至监控中心交换机上，进行数据上传）；该项目总共用到9台通讯管理机，其中1~8#降压站均通过单模光纤上传数据，在距离比较远的情况下，保障了现场数据传输的实时性与稳定性。
4 系统变更
4.1一阶段项目变更：
增加周报表、增加MD曲线（各低压回路和总进线）、日报表和月报表增加时间栏、增加峰、平、谷用电量查询功能、支持各用电回路名称更改
根据客户对项目的变更需求，上海安科瑞电气股份有限公司项目组对项目变更进行评审和估算，由该项目软件部门对原方案进行修改，除原有的日报表和月报表，为用户增加了周报表功能，在原有的曲线功能基础上，增加了MD曲线查询功能，对原有的日报表和月报表进行修改，增加了了时间栏，增加了峰、平、谷用电量查询，对回路名称采用权限设定更改功能。软件更改设计经过检测后满足了客户提出的项目变更要求。
4.2 二阶段项目变更：
可查询任一变压器或任一总线的MD历史曲线、在MD曲线界面上需加时间点设置（单一回路和总回路都需要）、加一个UTE字段、在周报表、日报表、月报表中对10KV电能数据进行删除。
根据客户对项目的变更需求，上海安科瑞电气股份有限公司项目组对项目变更进行评审和估算，再由该项目软件部门对原方案进行修改，对MD曲线加设了时间点，增加了UTE字段，对周报表、日报表、月报表进行了修改。
5 项目难点
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现场情况 |
一、查看仪表安装情况如下:
1． C1B配电室C1B-5-1有功功率A相为负、C1B-8-1有功功率A、C相为负、C1B-8-4有功功率B相为负;
2． C2B配电室C2B-1有功功率A、B相为负、C2B-5-2有功功率B相为负;
3． C3B配电室C3B-1有功功率A相为负、C3B-4无功功率为负;
4． C4B配电室C4B-5-1无功功率为负;
5． A1B配电室A1B-4-2有功功率A、B、C相为负、A1B-11-1有功功率A、C相为负;
6． A3B配电室A3B-14-4有功功率A、C相为负、A3B-15-1有功功率B相为负、A3B-15-2有功功率A相负;
7． A3B配电室A3B-14-4有功功率A、C相为负、A3B-15-1有功功率B相为负、A3B-15-2有功功率A相负;
8． B1B配电室B1B-2-2有功功率A相为负;
9． D1B配电室B1B-11-1有功功率A、C相为负;
10．B3B、B4B配电室分相及总功率都很正常,就是电流、有功、无功功率波动比较大5-10s可以由0A-750A、OA-1600左右,0Kw-160Kw负载端为焊机;
11．C2B-1、C3B-1、C4B、E1B、B3B、B4B都是总进线
12．抽查部分回路CT变比与仪表设置一致; |
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情况分析 |
1. E1B总进线为其它公司仪表,前期已经提出此仪表通讯不正常;
2. B3B、B4B仪表接线正常,就是电流、有功、无功功率波动比较大5-10s可以由0A-750A、OA-1600左右,0Kw-160Kw负载端为焊机,可能采集数据有误;
3. 其它10只仪表由于施工时原二次线路标示不清楚,改造时电压、电流信号接错;
4. 系统报表数据可能有误需查看; |
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解决方案 |
1. 其它公司仪表请联系售后解决通讯问题;
2. 仪表接线错误已经联系施工人员进行跳线调试;
3. 必须与研发部进行仪表分析;更改仪表采集频率
4. 系统工程师再次进行软件分析,找出问题尽快处理; |
经过安科瑞电气股份有限公司各方面协调，对现场情况进行更改，所有问题均已解决。
6 系统功能
6.1系统主界面
系统开机后会自动进入操作系统和配电监控系统。本系统采用全中文界面，操作简单方便；运行稳定可靠的特点。点击相应快捷按钮即可进入相应的系统功能模块；系统具有一次系统图显示，模拟图显示和网络结构图显示；系统具有人机界面友好，显示数据直观，方便用户查阅。
6.2报表查询功能
系统采集的有功电度数据，按照回路名称的不同，自动生成日报表、周报表、月报表，并有报表打印功能，可对某一回路的某一时间段内的用电量进行查询与打印，同时这些报表也能以Excel的格式导出。
6.3趋势曲线功能
曲线趋势：实现了用户所要求的通过对各配电回路的电流、功率及MD绘制趋势曲线，分析该回路配电运行状况。曲线可对测量数据量程进行设置，还可设置开始时间和时间间隔，方便用户进行任意时间的曲线查看。
6.4 系统遥信状态报警
在配电系统发生运行故障时，会及时发出声光报警提示用户及时响应故障回路，同时自动记录事件发生的时间和回路名称，以便用户查询，追忆故障原因。
6.5通讯状态
系统监控现场所有点的通讯状态，红色和绿色分别代表仪表通讯异常和正常，便于用户查看各监测点通讯状态。
6.6 用户权限管理
针对不同级别的用户，设置不同的权限，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。
7 运行效果
7.1项目施工前：每日、每周、每月抄表耗费人力较大；项目施工后：报表自动生成，打印、上传方便，人员大大优化，实现智能化抄表。
7.2项目施工前：故障后查找问题点，分析问题耗费人力物力；项目施工后：实时监测用电参数，历史曲线分析，实时报警声光提示，报警历史查询，可具体到某线路，报警时间，故障类型。
7.3项目施工前：用电调度负载投入使用不明确，耗费资金大；项目施工后：实现峰、谷、平时间段的负载投切合理化，大大节约了用电成本。
7.4项目施工前：负载用电功率可视化程度差；项目施工后：负荷曲线可实时调取，查看任意时刻用电量，有利于分析、分类负载。
参考文献：
[1].任致程 周中. 电力电测数字仪表原理与应用指南[M]. 北京. 中国电力出版社. 2007. 4
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