0 前言
為配合《中華人民共和國節(jié)約能源法》的實施，國家標準委于2008年4月18日在京召開了46項節(jié)能減排國家標準新聞發(fā)布會。國家“十一五”發(fā)展規(guī)劃更是明確了節(jié)能減排的約束性指標。能源是發(fā)展國民經(jīng)濟的重要物質(zhì)基礎(chǔ)，為保證經(jīng)濟可持續(xù)發(fā)展，必須加強能源管理和大力節(jié)約能源消耗。工業(yè)生產(chǎn)是我國能源消耗的主體，據(jù)統(tǒng)計，工業(yè)消耗占全國能源消耗總量的70％左右，工業(yè)中電力是一種使用面廣、消耗量大的能源，它占企業(yè)總能源消耗的比例較大。為響應國家的節(jié)能減排號召，各行各業(yè)都采取了相應的措施進行節(jié)能節(jié)電，然而電力節(jié)能方案的實施、用電節(jié)能設(shè)備的廣泛采用是否真的起到了節(jié)能的作用或達到了節(jié)能的目的，必須用合理的考核管理機制進行科學的判斷。
上海尤妮佳有限公司（以下簡稱尤妮佳）位于上海市青浦區(qū)，全廠共有一期配電房一個、二期配電房兩個，提供全廠的生產(chǎn)用電、照明用電、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)能措施有沒有起到相應的效果，企業(yè)管理者都不是很清楚，亟待需要一個合理的電能考核機制來實現(xiàn)電能的科學管理。
針對以上存在問題，并根據(jù)客戶要求，對原有配電系統(tǒng)進行改造，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)號機進行分類電能統(tǒng)計，復費率電能統(tǒng)計、八小時班組能耗統(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)。
1 項目分析
尤妮佳電能管理系統(tǒng)是在原有變配電柜基礎(chǔ)上增加帶通訊接口的電能表，將電量參數(shù)進行遠傳至監(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進行統(tǒng)計，對每一出線回路電能數(shù)據(jù)采集，必須在每一出線回路均安裝一塊電能計量表。但目前市場上存在的電能計量表的安裝普遍采用傳統(tǒng)壁掛式的安裝方式，存在體積大，安裝不方便等缺點。上海尤妮佳公司原有配電系統(tǒng)的配電柜均為抽屜柜，而且在其原有抽屜柜面板上均已經(jīng)安裝電流表和信號指示燈，其安裝空間非常狹小，不可能在抽屜面板上增加任何傳統(tǒng)的電能表，而且原有電流表離信號燈距離非常近，也不可能將電流表拆掉擴大開孔尺寸安裝多功能電力儀表，抽屜內(nèi)部安裝的元器件也非常緊密，不可能再進行任何的線路改造，所以在抽屜上安裝傳統(tǒng)電能表或數(shù)字式電力網(wǎng)絡儀表都是不可行的。
如果說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？這種方法一方面會使電表箱到配電柜的線纜特別多，鑒于尤妮佳公司回路數(shù)較多，安裝接線比較麻煩，對于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不少經(jīng)濟成本，因此這種方法也是不可取的。
經(jīng)過綜合考慮儀表安裝、調(diào)試及后期維護等多種因素，最終選用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進行開孔，也不用將大量的電纜引出到新的電表箱中，即安裝方便又節(jié)約了大量電纜和電表箱的成本，而且這種回路一對一式的測量，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國際標準通訊協(xié)議，通過儀表的通訊接口進一步將儀表組網(wǎng)，最終實現(xiàn)在監(jiān)控中心進行集中監(jiān)控和管理。
2 ADL導軌式安裝電表
ADL系列導軌式安裝電能表，體積小巧，外形美觀，結(jié)構(gòu)模數(shù)化，可安裝于35mm標準導軌上。該系列電能表包括：單相復費率電能表和三相復費率電能表。圖1為ADL系列儀表外形及安裝方式。
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，不僅可靈活應用于電氣開關(guān)柜，而且可以用在終端配電箱，直接接入最大電流為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不可比擬的優(yōu)越性：
?。?） 電量計量功能。計量正反向有功電量，功能潮流方向自動識別并指示，具有四費率及總電能計量功能。
?。?） 分時復費率功能。日時段可設(shè)四費率、八時段，時段區(qū)內(nèi)的最小時間單位為1min。
?。?） 按月凍結(jié)轉(zhuǎn)存功能。按月凍結(jié)轉(zhuǎn)存功能可以統(tǒng)計上上月、上月及本月的用電量和分時電量，用于月用電費的結(jié)算及監(jiān)測用電情況。
（4） 實時監(jiān)測功能?？商峁╇妷骸㈦娏鳌㈩l率、功率、功率因數(shù)的測量，并可參與顯示或借由通訊協(xié)議讀出。
?。?） 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遠傳，RS-485通訊接口可以實現(xiàn)遠程抄表和負荷監(jiān)測。
表1 ADL系列導軌式安裝電能表性能指標
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項目
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指標
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ADL100
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ADL300
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精度等級
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有功：1級
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額定電壓Un
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220V
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3×220/380V
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電流規(guī)格
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1.5(6)A、5(20)A、10(40)A、20(80)A
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參比頻率
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50Hz或60Hz
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工作電壓
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正常工作電壓范圍：0.9～1.1Un，
極限工作電壓范圍：0.7～1.2Un
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起動電流
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直接接入
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0.004Ib
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經(jīng)CT接入
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0.002In
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功耗
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電壓線路
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≤5VA/相
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電流線路
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<4VA/相
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電能脈沖輸出
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脈沖寬度：80ms±20ms
光耦隔離，集電極開路輸出
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數(shù)字通信
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RS485，MODBUS-RTU（其他協(xié)議可定制）
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時鐘誤差
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≤0.5s/d
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溫度范圍
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正常工作溫度：-10℃～+45℃，
極限工作溫度：-20℃～+55℃，
存儲溫度： -40℃～+70℃
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相對濕度
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≤95%（無凝露）
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外型尺寸（長×寬×高）
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76×89×74（mm）
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126×89×74（mm）
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平均無故障工作時間（h）
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≥50000
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3 系統(tǒng)構(gòu)成
上海尤妮佳電能管理改造系統(tǒng)主要采用分層分布式計算機網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)，即間隔層、通訊層和站控層，如圖2所示。
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3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(shè)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(shè)備連接為一個有機的整體。
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(shè)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。
4 軟件實現(xiàn)及系統(tǒng)功能
4.1 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(shè)備配置、數(shù)據(jù)庫變量配置、界面設(shè)計等完成了在上位機軟件監(jiān)控及電能管理的功能。圖4為系統(tǒng)變量配置表。
4.2 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，實現(xiàn)了遠程自動抄表、電能統(tǒng)計等功能。圖5所示為系統(tǒng)主界面。
?。?） 遠程電參測量：包括實時電能、分攤電能、總電能以及按照號機統(tǒng)計電能。
（2） 運行狀態(tài)監(jiān)測：通訊異常報警提示。
（3） 用戶管理：不同用戶權(quán)限具備不同操作功能，各級權(quán)限的口令修改操作功能，具有權(quán)限防誤功能。
?。?） 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。
?。?） 電能棒圖：任意回路電能實時電能棒圖顯示，包括總、尖、峰、平、谷電能。
?。?） 匯總表：所有號機電能匯總，按時間段查詢，自動計算任意時段用電量。
?。?） 單片能耗：自動計算單位產(chǎn)量能耗，并可打印及到處。單片能耗計算界面如圖6所示。
（8） 打印及導出：所有報表及界面可打印，或以EXCEL、WORD格式進行導出。
5 結(jié)束語
該系統(tǒng)已經(jīng)在尤妮佳調(diào)試完成并驗收，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，極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)的改造的簡單化、集中化提供了方便。
該系統(tǒng)完全按照客戶要求對各個號機進行分別計算，計算共同設(shè)備的電能分攤數(shù)及單片能耗數(shù)，并做了分鐘、小時、日、月四種類型報表。方便的電能數(shù)據(jù)庫報表極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(chǔ)。到目前為止，用戶對整個系統(tǒng)及及所實現(xiàn)的功能都很滿意。