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安科瑞電能管理系統(tǒng)在工業(yè)中的應用

瀏覽次數(shù):2583更新日期:2013-07-09

 

安科瑞電能管理系統(tǒng)在工業(yè)中的應用
 
上海安科瑞電氣股份有限公司   嘉定   201801
 
  1 引言
  電能消耗是工業(yè)生產(chǎn)成本中zui重要的可控部分,合理安排電能分配及使用是降低企業(yè)成本的重要途徑。中國的各類工業(yè)行業(yè)向來是用電大戶,隨著大家對生活品質(zhì)要求的增加、工業(yè)化生產(chǎn)質(zhì)量的提高、國外技術和成套設備的大量引進,中國的工業(yè)生產(chǎn)從過去的低速手工生產(chǎn)發(fā)展到高速全自動生產(chǎn),對電能的消耗是越來越大,因此降低電能的損耗、合理調(diào)配電能將直接提高其生產(chǎn)效益。
  近20年來,隨著計算機和網(wǎng)絡技術的不斷發(fā)展,可靠性的不斷提高,以及價格的大幅度降低,計算機在工業(yè)中的應用越來越普及,社會的網(wǎng)絡化程度越來越高??删幊炭刂破鳎≒LC)配合一個或多個計算機通過現(xiàn)場總線技術構成的邏輯控制管理系統(tǒng)被廣泛地應用到各行各業(yè)。對于現(xiàn)今中國越來越多的具有通訊功能的電氣產(chǎn)品,可直接接入現(xiàn)場總線系統(tǒng)中,由PLC直接安全、可靠、合理、優(yōu)化地監(jiān)管其停止、運轉(zhuǎn)等,已達到更多地節(jié)省電能損耗。
  本文以安科瑞公司的Acrel-3000電能管理軟件,配合ACR220EL/ACR330ELH多功能測量儀表以及各種低壓電器,結合TIP和TIA的核心理念,概述電能管理系統(tǒng)的作用與功能。
  2 TIA和TIP是安科瑞面向市場的核心產(chǎn)品戰(zhàn)略
  2.1 全集成自動化(TIA)
  是基于網(wǎng)絡化的“平臺”理念,通過共同的數(shù)據(jù)管理、共同的通信以及共同的工程設計環(huán)境,實現(xiàn)無縫的互操作性和透明性,是從設計和工程組態(tài)、安裝與調(diào)試、運行、維護,直至現(xiàn)代化升級和改造的整個產(chǎn)品生命周期得以充分優(yōu)化,成功的實現(xiàn)了整個自動化系統(tǒng)在生產(chǎn)過程中的橫向和縱向的集成,進而確保減少工程成本,提高生產(chǎn)率,降低產(chǎn)品生命周期成本。
  2.2 全集成能源管理(TIP)

是面向工業(yè)建筑、商業(yè)樓宇、基礎設施以及民用建筑領域,針對配電系統(tǒng)的前期規(guī)劃設計、系統(tǒng)裝配、運行與維護,通過提供全系列高質(zhì)量、模塊化、集成化的節(jié)能配電產(chǎn)品和配電監(jiān)控系統(tǒng),優(yōu)化配電系統(tǒng)的設計成本和運行維護成本,有利于運行管理人員利用系統(tǒng)提供的配電實時信息,合理安排設備調(diào)度停運、故障預維護、檢修計劃及電耗管理等,從而確保配電系統(tǒng)的安全、經(jīng)濟運行。

 

 

3 應用能源管理案例分析

3.1 監(jiān)控設備選型
  由于每個配電室大部分配電分路都需電能測量儀表進行監(jiān)控,需要滿足各種常規(guī)監(jiān)控要求,而且還能采集諧波畸變率等,并能實現(xiàn)四遙功能,使得檢測電能質(zhì)量。所以我們選用ACR330ELH/ACR220EL多功能儀表配合帶有通訊功能的斷路器以及馬達保護器等來進行監(jiān)控線路情況。
因為ACR330ELH擁有而的測量功能,可提供所需的測量數(shù)據(jù)。與電源管理程序和程序塊庫相結合,安科瑞提供了一種創(chuàng)新和面向未來的解決方案,可使電能利用得到優(yōu)化,在能源成本上達到高達20%的節(jié)約潛力。
1)高壓回路或低壓進線回路選ACR330ELH儀表
該表為電能質(zhì)量分析儀表,主要功能有:LCD顯示、全電參量測量(U、I、P、Q、PF、F、S);四象限電能計量、復費率電能統(tǒng)計;THDu,THDi、2-31次各次諧波分量;電壓波峰系數(shù)、波形因子、電流K系數(shù)、電壓與電流不平衡度計算;電網(wǎng)電壓電流正、負、零序分量(含負序電流)測量;4DI+3DO(DO3做過壓、欠壓、過流、不平衡報警);RS485通訊接口、Modbus協(xié)議或DL/T645規(guī)約。外形尺寸:120×120mm,開孔尺寸:108×108mm。適用于高壓重要回路或低壓進線柜。
2)低壓聯(lián)絡或出線回路選ACR220EL電力儀表

 

該表主要功能有:LCD顯示、全電參量測量(U、I、P、Q、PF、F);四象限電能計量、復費率電能統(tǒng)計、zui大需量統(tǒng)計;4DI+2DO;RS485通訊接口、Modbus協(xié)議。外形尺寸:96×96mm,開孔尺寸:88×88mm。適用于低壓聯(lián)絡柜、出線柜。
3)動力柜、照明箱選ACR120EL電力儀表或?qū)к壥诫姳?/span>

 

ADL系列導軌式安裝電能表包括單相復費率電能表和三相復費率電能表。該系列電能表體積小巧,外形美觀,結構模數(shù)化,可安裝于35mm標準導軌上。
  ADL系列導軌式安裝電能表支持一次接入和二次接入兩種接線方式,不僅可用于低壓配電柜,還可以用在終端配電箱,電流表zui大規(guī)格為20(80)A。
  ADL系列導軌式安裝電能表不僅在外形和接線上具有靈活方便的特點,而且在功能和性能上也具有下述優(yōu)點:
  a. 計量正反向有功電量,功率潮流方向自動識別并指示,具有4費率及總電能計量功能。
  b. 分時復費率功能,日時段可設4費率、8時段,時段內(nèi)的zui小時間單位為1min。
  c. 按月凍結轉(zhuǎn)存功能,可統(tǒng)計上上月、上月及本月的總用電量和分時電量,用于月用電費的結算及監(jiān)測用電情況。
  d. 實時監(jiān)測功能,測量顯示電壓、電流、頻率、功率、功率因數(shù)。
  e. 輸出接口。帶光電隔離的電量脈沖數(shù)據(jù)輸出接口,可用于校表和實現(xiàn)DCS(集散控制系統(tǒng))遠傳,RS485通訊接口可以實現(xiàn)遠程抄表和負荷監(jiān)測。
3.2電能管理需求分析及系統(tǒng)構成
  某公司廠房共有一期配電房1個、二期配電房2個,提供全廠的生產(chǎn)、照明、空調(diào)用電及其它用電等。原有配電系統(tǒng)只在全廠總進線回路上裝有電力部門的電度表,管理者只能從每個月電力部門提供的用電總數(shù)值得知本月電量能耗,至于電能都用在了什么地方,有沒有電能浪費,節(jié)能措施有沒有收到應有的效果,企業(yè)管理者不是很清楚。亟待一個合理的電能考核機制來實現(xiàn)電能的科學管理。
  針對以上問題,并根據(jù)客戶要求,對原有配電系統(tǒng)進行了改造,改造后的Acrel-3000電能管理系統(tǒng),不僅能實現(xiàn)對各配電回路的遠程監(jiān)控和集中管理,而且還實現(xiàn)了根據(jù)各監(jiān)控設備進行分類電能統(tǒng)計、復費率電能統(tǒng)計、8小時班組能耗統(tǒng)計、日能耗統(tǒng)計和月耗電能統(tǒng)計,自動計算出單位產(chǎn)量能耗用電,為科學地節(jié)能管理提供了依據(jù)。
3.2.1 項目分析
  該電能管理系統(tǒng)是在原有變配電柜基礎上增加帶通訊接口的電能表,將電量參數(shù)遠傳至監(jiān)控中心,從而實現(xiàn)集中遠程監(jiān)控和管理的一個低壓配電改造項目。
  要實現(xiàn)對每一臺機器用電量的統(tǒng)計,及對每一出線回路電能數(shù)據(jù)的采集,在每一出線回路安裝一塊電能計量表,但目前市場上的電能計量表普遍采用傳統(tǒng)的壁掛式安裝方式,體積大,安裝不方便。該公司原有配電系統(tǒng)的配電柜均為抽屜柜,在原有抽屜柜面板上已經(jīng)安裝了電流表和信號指示燈,安裝空間非常狹小,不可能在抽屜面板上增加任何傳統(tǒng)的電能表。抽屜內(nèi)部安裝的元器件已非常緊密,再安裝傳統(tǒng)電能表或數(shù)字式電力網(wǎng)絡儀表都是不可能的。
  如果從每個回路互感器引出測量線路,重新制作新電表箱放置在配電柜旁邊,將電能表集中安裝在電表箱里呢?這種方法會使電表箱到配電柜的線纜特別多,鑒于該公司廠房配電回路數(shù)較多,安裝接線比較麻煩,且以后的檢修維護也會比較困難,增加如此多的電纜線和新增加的電表箱也會增加了用戶的經(jīng)濟成本,因此這種方法是不可取的。
  綜合考慮儀表安裝、調(diào)試及后期維護等多種因素,zui終選用ADL系列導軌式安裝電能表。該系列儀表可以很方便地安裝在配電柜背面的導軌上,不需要對配電柜重新開孔,也不用將大量的電纜引出到新的電表箱中,安裝方便又節(jié)約了大量電纜和電表箱的成本,而且這種一對一式的測量,對于將來系統(tǒng)的檢修維護也是非常清晰方便的。
  ADL系列導軌式電能表均帶有標準的RS485通訊接口,采用Modbus RTU標準通訊協(xié)議,通過儀表的通訊接口將儀表組網(wǎng),zui終實現(xiàn)在監(jiān)控中心進行集中監(jiān)控和管理。
3.2.2 系統(tǒng)構成
  該電能管理改造系統(tǒng)采用分層分布式計算機網(wǎng)絡結構,即間隔層、通訊層和站控層,如圖1所示。

1 電能管理系統(tǒng)結構示意圖

  儀表之間采用屏蔽雙絞線進行總線型連接,通過通訊擴展卡進入監(jiān)控主機。圖2所示為ADL儀表通訊電纜接線示意圖。通過對配電系統(tǒng)的二次設備進行組網(wǎng),經(jīng)由通訊網(wǎng)絡到達監(jiān)控主機,將分散的配電所的現(xiàn)場設備連接為一個整體。

 

 

2 ADL儀表通訊電纜接線示意圖

  監(jiān)控中心配置監(jiān)控計算機、打印機、UPS電源及必要的輔助設備,Acrel-3000電能管理軟件完成對各臺電能表的遠程采集和數(shù)據(jù)的集中處理。

3.3  軟件實現(xiàn)及系統(tǒng)功能
3.3.1
軟件實現(xiàn)
  上位機軟件采用Acrel- 3000組態(tài)軟件,通過軟件進行設備配置、數(shù)據(jù)庫變量配置、界面設計等,完成了在上位機軟件監(jiān)控及電能管理的功能。
3.3.2
系統(tǒng)功能
  整個系統(tǒng)實現(xiàn)了對一期配電房和二期配電房所有回路電能的采集和統(tǒng)計,遠程自動抄表、電能統(tǒng)計等功能,包括:
  a. 遠程電量參數(shù)測量,包括實時電能、分攤電能、總電能以及按各監(jiān)控設備統(tǒng)計電能。
  b. 運行狀態(tài)監(jiān)測,通訊異常報警提示。
  c. 用戶管理,不同用戶權限具備不同操作功能,各級權限具有口令修改操作功能和權限防誤功能。
  d. 電能報表,實現(xiàn)了所有電能報表的按時間查詢,分為分鐘、小時、班組、日、月五種類型,包括總、尖、峰、平、谷復費率電能及用電量。
  e. 電能柱形圖,任意回路電能實時電能柱形圖顯示,包括總、尖、峰、平、谷電能。
  f. 匯總表,所有監(jiān)控設備電能匯總,按時間段查詢,自動計算任意時段用電量。
  g. 單位能耗,自動計算單位產(chǎn)量能耗,并可打印及導出。單位產(chǎn)量能耗計算界面如圖3所示。
  h. 打印及導出,所有報表及界面均可打印,或以EXCEL、WORD格式導出。

 

圖3 單片能耗報表
 
4  結束語
  該系統(tǒng)已調(diào)試完畢并驗收,目前已成功投入運行,系統(tǒng)軟件畫面刷新時間小于1s,遙信處理準確率大于99.9%,整個系統(tǒng)運行安全、穩(wěn)定,大地方便了用戶的使用。
  ADL導軌式電能表的應用對于準確計量電能、節(jié)省安裝空間、節(jié)約工程成本,均具有現(xiàn)實意義,對比傳統(tǒng)的壁掛式電度表,其體積小巧、外形簡潔、接線方式靈活、安裝方便,為電能管理系統(tǒng)的改造簡單化、集中化提供了方便。
  該系統(tǒng)*按照客戶要求對各個監(jiān)控設備進行分別計算,計算共同設備的電能分攤數(shù)及單位產(chǎn)量能耗數(shù),并做了分鐘、小時、日、月4種類型報表。方便的電能數(shù)據(jù)庫報表大地減少了用戶進行電能抄表人力的投入,為管理者進行內(nèi)部計量考核提供了直觀的依據(jù),為進一步的節(jié)能管理及節(jié)能措施的實施打下了基礎。
 
參考文獻:
[1]上海安科瑞電氣股份有限公司產(chǎn)品手冊.2011.10版.
[2]西門子電能管理系統(tǒng)在工業(yè)中的應用產(chǎn)品手冊
 

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