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摘要：本文介紹了基于上海四季廣場電能管理系統的設計、系統構成以及系統的功能，上海安科瑞股份有限公司為四季廣場設計的Acrel-3000電能管理系統可以實現對現場設備的系統集成，數據的采集、傳輸以及存儲，從而實現對商業區用電數據統計、開關量的遙測等功能。系統實現遠程精細化和實時性數據采集，避免人工采集數據的偏差，提高了供電質量和管理水平，具有簡明實用、投資少等優點.
關鍵詞：電能管理 電力系統 電能計量 系統集成 MD
0 引言
隨著電力行業市場化改革的推進，電能計量裝置異常問題越來越受到人們的重視，但是原有的電能計量監測方法已不能適應形勢需要。傳統電能計量監測手段存在的不足說明，我們有必要采取新的、自動化和信息化程度較高的監測方式，以提高電能計量監測工作水平，控制電能計量裝置異常問題，挽回電力企業的損失。
本課題提出了利用安科瑞公司網絡電能管理儀表和Acrel-3000組態軟件研制了一套適用于商業區的高、低壓配電的集中監控系統，簡單分析造成電能計量裝置異常問題的原因，提出相應的監測原理，然后完成監測系統的整體設計。這些工作完善整個系統，使系統具備實用性。該課題的研究和實施，可實現商業區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
上海四季生態廣場位于奉賢區南橋，總建筑面積30000平方米。規劃建設為餐飲、休閑娛樂、婚慶服務的綜合型商業區廣場。
以奉賢區的外資企業奠定國際化社區的客源基礎和產業依托，以先期開發形成一個獨立的“城鎮概念”，全力突現國際化社區的規模性效應及與當地建筑風格的差異性。另外，對于項目中的商業和生活配套方面，將充分利用園林資源，分步打造及發展成為一個南上海地區的國際化高級休閑勝地。最終營造一個由國際品牌的鄉村俱樂部、國際化的品牌店、國家級別的生態園林組成的國際化社區環境，從而提高城市景觀，帶動周邊區域產業，最終為城市的可持續性發展做出貢獻。
2 用戶需求
該廣場內的配電分布為：兩路10kV進線拉入，經10/0.4kV變壓器進行降壓，于主變電所內低壓出線柜分53路配出，幾乎為每路出線對應一個租戶，也有出線拉往層配箱再按用戶進行分配的情況。
物業根據各租戶的月用電實際情況向其收取電費，用電量參照各配出回路的電表計量參數，因原柜體未安裝電能計量儀表，需對其進行改造。
綜合上述需求須對現場進行必要的改造，安裝多功能電力儀表并實現遠程監測。監控室設置在主變電所值班室，實現遠程集抄。
3 設計方案
上海安科瑞公司根據上海四季廣場實際情況為其選用了ACREL-3000電能管理系統。該系統以智能電力監控裝置、微機繼電保護裝置、計算機網絡、能量管理應用組態軟件為基礎，滿足中國電力行業規范及相關行業標準，采用完全分層分布式結構，是一種智能化、網絡化、單元化、全開放的能量管理系統。本系統根據低壓能量管理的特點，完成對變配電系統的數據采集、運行監視、事故預警、事故記錄和分析、自動控制、繼電保護等功能，同時把能耗預警、電源質量管理系統融為一體，極大提高了用電的可靠性、安全性、管理水平，是一個面向用戶的、真正的能量管理系統。
3.1 Acrel -3000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。
GB50052-2009 供配電系統設計規范
GB50054-2011 低壓配電設計規范
IEC 61587 電子設備機械結構系列
（并參考國家電網公司2009年發布的《智能變電站智能控制柜技術規范》）
DL/T448-2000 《電能計量裝置技術管理規程》
DL/T 698 電能信息采集與管理系統
DL/T 698.1-2009 第1部分：總則
DL/T 698.2-2010 第2部分：主站技術規范
DL/T 698.31-2010 第3.1部分：電能信息采集終端技術規范-通用要求
DL/T 698.35-2010 第3-5部分：電能信息采集終端技術規范-低壓集中抄表終端特殊要求
DL/T 698.41-2010 第4-1部分：通信協議-主站與電能信息采集終端通信
DL/T 698.42-2010 第4-2部分：通訊協議-集中器下行通信協議
DL/T/814-2002 配電自動化系統功能規范
GB/T/3047.1 面板、架和柜的基本尺寸系列
DL/T5137-2001 《電測量及電能計量裝置設計技術規程》
GB2887 計算站場地技術條件
3.2網絡結構拓撲圖
上海四季廣場配電房內含有1#變壓器及其饋線回路，2#變壓器及其饋線回路，現場總共56臺智能儀表，現場布線方式采用總線型。系統的具體組網方式分為3層結構：現場設備層、中間通訊層及站控管理層。
3.3 ACREL-3000設計方案
變電所低壓進線、出線柜及母聯柜原安裝儀表為機械式指針表，需重新加裝多功能網絡電力儀表。考慮計量的精度需求，須將現場安裝的電流互感器重新更換。如下圖：
儀表取信號為：輔助電源(AC220V)取自當前抽屜內開關上端A相電壓；測量電壓信號取自當前抽屜內開關下端各相電壓；電流信號取自電流互感器電流二次輸出信號。需加裝或改造的回路數統計入下：
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序號 |
柜體編號 |
回路名稱 |
圖紙變比 |
互感器AKH-0.66G |
數量 |
|
型號 |
CT變比 |
|
1 |
D1 |
D1 |
進線柜 |
4000/5 |
120×50II |
4000/5 |
2 |
|
2 |
D4 |
D4 |
聯絡柜 |
4000/5 |
|
|
3 |
D5 |
D5-1 |
ATA變電所雙切箱 |
75/5 |
30×30I |
75/5 |
2 |
|
4 |
D5-2 |
ATB消控室雙切箱 |
75/5 |
|
|
5 |
D5-3 |
ATE消防泵房雙切箱 |
150/5 |
|
150/5 |
1 |
|
6 |
D5-4 |
AX小負荷用戶照明空調總控制 |
600/5 |
40I |
600/5 |
1 |
|
7 |
D5-5 |
ATBH百貨商場弱電總控室雙切 |
75/5 |
30×30I |
100/5 |
1 |
|
8 |
D5-6 |
備 用 |
400/5 |
40I |
400/5 |
1 |
|
9 |
D6 |
D6-1 |
ATC監控室雙切箱 |
75/5 |
30×30I |
75/5 |
2 |
|
10 |
D6-2 |
ATD電信有線電視雙切箱 |
75/5 |
|
|
11 |
D6-3 |
ATF生活泵雙切箱 |
150/5 |
|
150/5 |
1 |
|
12 |
D6-4 |
ALE餐飲一配電柜 |
500/5 |
40I |
500/5 |
1 |
|
13 |
D6-5 |
ALHA百貨商場配電間A |
400/5 |
|
400/5 |
2 |
|
14 |
D6-6 |
備 用 |
400/5 |
|
|
15 |
D7 |
D7-1 |
AEA應急照明常用電源配電柜 |
250/5 |
30×30I |
250/5 |
1 |
|
16 |
D7-2 |
APA排煙風機備用電源配電柜 |
500/5 |
40I |
500/5 |
1 |
|
17 |
D7-3 |
ALF餐飲二配電柜 |
600/5 |
|
600/5 |
1 |
|
18 |
D7-4 |
ALHB百貨商場配電間B |
500/5 |
|
500/5 |
1 |
|
19 |
D8 |
D8-1 |
ADA電梯電力常用電源配電柜 |
600/5 |
|
600/5 |
1 |
|
20 |
D8-2 |
ALG 餐飲三配電柜 |
500/5 |
|
500/5 |
1 |
|
21 |
D8-3 |
空 位 |
400/5 |
|
400/5 |
1 |
|
22 |
D8-4 |
空 位 |
150/5 |
30×30I |
150/5 |
2 |
|
23 |
D8-5 |
空 位 |
150/5 |
|
|
24 |
D9 |
D9-1 |
ALHC百貨商場配電間C |
400/5 |
40I |
400/5 |
1 |
|
25 |
D9-2 |
空 位 |
500/5 |
|
500/5 |
1 |
|
26 |
D9-3 |
ALT 行政辦公配電箱 |
200/5 |
30×30I |
200/5 |
1 |
|
27 |
D9-4 |
空 位 |
250/5 |
|
250/5 |
1 |
|
28 |
D9-5 |
空 位 |
200/5 |
|
200/5 |
1 |
|
29 |
D9-6 |
空 位 |
250/5 |
|
250/5 |
1 |
|
30 |
D10 |
D10-1 |
ADB電梯電力備用電源配電柜 |
600/5 |
40I |
600/5 |
1 |
|
31 |
D10-2 |
ALM 商場一配電柜 |
500/5 |
|
500/5 |
1 |
|
32 |
D10-3 |
備用 |
200/5 |
30×30I |
200/5 |
1 |
|
33 |
D10-4 |
ALR 酒吧配電柜 |
250/5 |
|
250/5 |
3 |
|
34 |
D10-5 |
空 位 |
250/5 |
|
|
35 |
D11 |
D11-1 |
AEB應急照明備用電源配電柜 |
250/5 |
|
|
36 |
D11-2 |
APB排煙風機常用電源配電柜 |
500/5 |
40I |
500/5 |
1 |
|
37 |
D11-3 |
ALK KTV配電柜 |
300/5 |
30×30I |
300/5 |
1 |
|
38 |
D11-4 |
ALQ 茶藝配電柜 |
200/5 |
|
200/5 |
1 |
|
39 |
D11-5 |
AG 公共照明配電柜 |
400/5 |
40I |
400/5 |
1 |
|
40 |
D11-6 |
空 位 |
200/5 |
30×30I |
200/5 |
1 |
|
41 |
D12 |
D12-1 |
ATC 監控室雙切箱 |
75/5 |
|
75/5 |
2 |
|
42 |
D12-2 |
ATD 電信有線電視雙切箱 |
75/5 |
|
|
43 |
D12-3 |
ATF 生活泵雙切箱 |
150/5 |
|
150/5 |
1 |
|
44 |
D12-4 |
ALI國際美食A配電柜 |
200/5 |
|
200/5 |
4 |
|
45 |
D12-5 |
ALP 商場四配電柜 |
200/5 |
|
|
46 |
D12-6 |
ALU 二區配電箱 |
200/5 |
|
|
47 |
D12-7 |
空 位 |
200/5 |
|
|
48 |
D12-8 |
空 位 |
250/5 |
|
250/5 |
1 |
|
49 |
D13 |
D13-1 |
ATA 變電所雙切箱 |
75/5 |
|
75/5 |
2 |
|
50 |
D13-2 |
ATB 消控室雙切箱 |
75/5 |
|
|
51 |
D13-3 |
ATE 消防泵房雙切箱 |
150/5 |
|
150/5 |
1 |
|
52 |
D13-4 |
ALA 健身俱樂部配電柜 |
400/5 |
40I |
400/5 |
1 |
|
53 |
D13-5 |
ALN 商場二配電柜 |
200/5 |
30×30I |
200/5 |
1 |
|
54 |
D13-6 |
ATBH百貨商場弱電總控室雙切 |
75/5 |
|
75/5 |
1 |
|
55 |
D13-7 |
空 位 |
400/5 |
40I |
400/5 |
1 |
|
56 |
D16 |
D16 |
進線柜 |
4000/5 |
120×50II |
4000/5 |
1 |
層配中AX柜需對總開關及各分支回路進行儀表加裝，其余柜體僅改裝總表。改裝仍采用多功能網絡電力儀表。
4 設計變更
4.1電費計量報表變更：
變更內容：運行系統中所有下拉菜單（曲線、電能計費報表）中的回路名稱改為儀表位置。
變更原因：客戶更改回路用戶名稱后，下拉菜單里回路名稱沒有關聯，不方便用戶查詢。儀表位置是不變化的。
上海安科瑞電氣股份有限公司軟件設計部對客戶的要求經過評審，同意對該項目進行電費計量報表變更。
4.2 添加功能：
為了實現上海四季廣場系統的電能管理以及客戶電費計量的直觀性，四季廣場物業管理部門經過討論需要增加以下附加功能：
月電能（總電能）對比報表
含一年內十二個月各月電能對比和查詢任意兩個月的電能對比。
日電能（總電能）對比報表
含一月內各日電能對比和查詢任意兩日的電能對比。
電費計量（原復費率電費計量保存）
總用電量不分復費率，單價計量電費。
月MD值對比（要求同第一條）
電流變比
做出電流變比報表，并能打印。電流變比報表里要有儀表出廠編號。
安科瑞電氣股份有限公司軟件設計部對客戶的要求經過評審，同意對該項目進行軟件添加以上功能。
5 系統功能
5.1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（顯示電壓、電流、功率、功率因數及頻率等監測信息），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。  
5.2報表查詢功能
5.2.1遙測報表查詢
報表可以查詢任意時刻所有回路的三相電壓、三相電流、有功功率、無功功率、功率因數，并有報表打印及導出功能。 
5.2.2歷史電度報表查詢
報表可以查詢所有回路任意時間間隔段所用的電度數，同時報表具有打印及導出功能
5.2.3復費率報表查詢
含有任意時段復費率電能查詢，本月復費率查看功能。  
5.2.4電費計量
A、電費計量有權限登錄，如果沒有權限人員無法登錄此界面查看電費，更改數值。
MD申請值報表含有對各回路用電客戶 MD值修改、電費修改、MD單價修改功能。 B、現場2種不同智能儀表電費計量方式
B1、電費計量為帶MD的儀表，時段可以任意設定查詢。復費率時段電費自動算出。設定好要查時段，選擇回路，就自動算出電費。
注：平 2電費7、8、9三個月按峰電費計量，其余各月按平電費計量（自動生成)。 B2、無MD電費的智能儀表，電費根據復費率時段自動算出。
5.2.4 CT報表查詢
報表可以查詢所有回路的CT值，具有打印及導出功能，方便管理人員后期維護的工作。
5.3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、 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。  
5.4 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 運行效果
實時性：項目實施前現場數據主要靠人工抄錄，1天2次，各回路時間不統一，可對性差；項目實施后后臺實時采集，50mS一次，可比性強。
存儲管理：項目實施前紙質記錄，查詢時翻箱倒柜，年久易失，數據日期管理復雜；項目實施后計算機存儲，數據可存儲10年以上，查詢速度快，只需鼠標一點，迅速準確。
整體分析：項目實施前各個時段用電量以及各個回路用電橫向和豎向無法對比；項目實施后通過曲線分析，峰平谷時段對比明顯，便于削峰填谷，而且三相用電的調配相對均衡。
數據安全：項目實施前分散管理，手工定時備份，對連續數據備份不準確；項目實施后同步集中管理，系統自動即時備份。
設備管理：項目實施前各個抽屜柜回路通斷電要現場去查看，斷電時無報警；項目實施后通過后臺一次系統圖清晰展示，回路跳閘時，后臺自動記錄，并伴隨自動報警。
負荷調整：項目實施前調整三相回路負荷平衡比較困難；項目實施后實時管理分配各個回路電流任務，使三相電流平衡，日志記錄。
7 結束語
Acrel-3000電能管理系統具有通用性好、可靠性高、組態靈活等優點，在上海四季廣場項目上得以成功應用。隨著計算機信息技術的普及，低壓配電智能化的要求也越來越高，變配電監控及低壓配電管理使得實現配電室的無人職守真正成為現實，系統對各種用電設備的歷史運行數據和狀態進行管理分析，便于維護人員明確設備狀況，制定詳細的設備維護計劃，減少人力投入，提高工作效率，從而降低整個系統的運營成本。
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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