柳州丽笙酒店能源管理系统能耗监测和节能分析 安科瑞鲍静君
一、酒店概况
柳州丽笙酒店是柳州市******五星标准酒店，位于风景迤逦的柳州河畔东岸中心商务区，与市政广场隔街相望，邻近柳州火车站，总建筑面积4.5万平方米。酒店拥有***设计师精心设计的客房和套房260间（含总统套房），江景客房270度视角将柳江及柳州美景尽收眼底。酒店设计新颖，现代风格与当地壮族等少数民族风情***结合，加上高雅舒适的客房、***完善的会务、餐饮娱乐设施以及秉承着卡尔森集团“Yes, I Can！”的核心服务理念为宾客提供***的服务，柳州丽笙酒店致力于打造民族风情的***五星标准酒店，成为商务活动和度假休闲的***之地。
作为国际***酒店，原丽笙酒店配电系统采用指针式电流电压表，仅可通过手抄器至现场操作。相关设备无法实现自控，且相关数据无法实现监测，造成酒店的能源大量浪费，同时酒店的节能减排工作也无法正常开展。如今，在***号召节能减排的大环境下，其物业管理在节能、降耗方面格外重视，节能已被列为酒店的重点工作之一。
现场共有两个配电室、共有PZ48-AI3/C 仪表67只。经过节能改造后进线采用多功能表，各支路采用电流表。
二、 节能改造
在柳州丽笙酒店节能改造的“手术”中，使用方考虑更多的是系统稳定性、控制精度、技术服务以及设备的后期维护等因素。所以2011年底，酒店综合考虑投资效费比、长期使用及维护成本、实际使用效果等因素最终选用安科瑞电气股份有限公司自主研发的Acrel-5000能耗分析管理系统和现场信号采集装置，对原大楼的楼宇自动化控制系统进行节能改造，进而实现对大楼内机电设备的监控管理。新的自控系统一方面为酒店提供健康、舒适、洁净的空气环境，另一方面监控和保障各种设备的正常运行，最终实现整个酒店节能减排的工作指标。
Acrel-5000能耗分析管理系统对建筑物内的所有空调机组设备、通风排风设备、冷热源设备、给排水系统设备、照明设备实行自动监测和控制，同时收集、记录、保存及管理有关系统的重要信息和数据，提高运行效率，***工作环境的特殊需求，达到节省能源，节省人力，***限度延长设备寿命的目的。
三、酒店管理系统改造过程中的难点问题
1、老化的电气设备造成控制时有些点位接触不稳定；
2、电气控制柜难以提供部分控制点位，造成控制效果不明显；
3、施工中酒店内部平行走线难度较大，再加上酒店内部正常营业不宜施工。所以我们根据产品现场总线距离长，模块扩展能力大的特点，尽量垂直走线，水平线利用一根现场联网线，从而化解了这个难题；
4、在改造施工前对原系统的网络结构、走线情况及功能要排查清楚，这样有利于新系统的施工。以前的楼控系统产品本身的性质导致网络设计不是很合理，造成布线浪费较大，整个酒店楼控系统网络结构布置较乱。在今年改造设计中，我们充分考虑了原设计的走线缺陷，结合新产品灵活特点将整个酒店的系统进行了网络整合，使得现在整个酒店内网络更趋于合理；
5、这次改造大部分配套传感器、互感器等设备延用原先系统的，但是部分设备控制精度不是很***而且灵敏度降低，酒店又添加了一些新的传感器、互感器和接口机电设备。Acrel-5000能耗分析管理系统兼容来自不同品牌的老化的电气柜、传感器等设备和新加的所有设备，使得控制难度加大，经过对设备的反复检测，系统的多次调试，最终达到控制效果;
四、酒店节能方案
节能规划：
（1）能耗计量，***个目的是计算和考核，有一个完整的管理数据；***个目的是通过对计量的数据分析和比较对浪费能源的部门和设备进行***控制。能量计量中配备了水表，电表，蒸汽表等计量仪表能准确按时保存报表供查看分析。
（2）能耗分析，通过各种信息和数据，进行历史和趋势分析，建立科学***节能运行模式与方案，以达到良好的节能效果。
节能控制：
（1）冷冻机房的节能控制，有数据采集，冷水机组的台数选择，冷冻水泵，冷却水泵的变频控制，冷却塔风机的数量控制。
（2）换热器的节能控制，数据采集，换热器台数的选择，温度控制与超温报警。
（3）空调、新风、排风机的节能控制，温度控制，新风阀的调节，部分变频控制，空气质量的检测与自动控制。
（4）风机盘管节能控制，实现远程调节和监控管理。
（5）照明节能控制与管理。
（6）锅炉能耗计量，蒸汽流量累计。
（7）变配电能量计量。
（8）冷热水供回水能量计量。
节能管理：
（1）空调系统运行节能管理。事先按时间表来开启空调新风机组，并配合温湿度的焓值调节风阀开度和水阀开度。通过风机的累计运行时间来定时维护机组以延长机电设备的寿命。
（2）冷热水系统运行节能管理。通过压差控制变频器的频率，在闭环情况下实现冷冻水泵自动控制。通过冷却水回水温度，在闭环情况下自动选择冷却塔风机台数。通过所有设备的累计运行时间来定时维护冷水机组和水泵以延长机电设备的寿命。
（3）照明系统运行节能管理。通过时间表开启公共照明，夜晚开启部分公共灯，有人进入时开启相应的照明路数。
五、酒店能耗分析管理系统介绍
1、系统网络拓扑结构
智能电力监控系统是由智能测控装置、网络设备及计算机设备等互联布局而成。系统因项目规模不同、功能性能不同、重要程度不同、用户投资水平不同，可采取不同的拓扑结构。但是无论采取何种拓扑结构都是采用了“站控管理层——网络通讯层——现场设备层”的分层分布式设计思想。这种分层设计，符合当前通讯体系设计实现的标准，在每层都能相对地完成监视控制功能，即可以实现远方的监视控制，也能够在上层故障时不影响本层和下一层的功能。柳州丽笙酒店能源管理系统网络拓扑结构如图1所示。
图1 系统网络拓扑图
各个结构层的具体形式如下：
（1）主站层（站控管理层）
位于监控室内，具体包括：安装有智能电力监控系统的后台主机等相关外设。负责将通讯间隔层上传的数据解包，进行集中管理和分析，执行相关操作，负责整个变配电系统的整体监控。智能电力监控系统提供专用的通讯功能模块，通过专用的以太网硬件通讯接口，以OPC方式或其它通讯协议向上一级系统（如：BAS 、DCS 或调度系统）发送相关的数据和信息，实现系统的集成。
（2）通讯间隔层（网络通讯层）
采用通讯管理机，负责与现场设备层的各类装置进行通讯，采集各类装置的数据、参数，进行处理后集中打包传输到主站层，同时作为中转单元，接受主站层下发的指令，转发给现场设备层各类装置。
（3）现场设备层
位于中低压变配电现场，具体包括：ACR多功能电力仪表、PZ电流表、负责采集电力现场的各类数据和信息状态，发送给通讯间隔层，同时也作为执行单元，执行通讯间隔层下发的各类指令。
2、软件设计参照的标准和依据
GB/50198-94 《监控系统工程技术规范》
GB/T13730 《地区电网数据采集与监控系统通用技术条件》
DL/T630 《交流采样远动终端通用技术条件》
GB/T13729 《远动终端通用技术条件》
GB2887 《计算站场地技术要求》
3、设备参数列表
4、系统功能
智能电力监控系统应具有完善的网络管理功能，网络的拓扑结构自上而下呈金字塔结构，越向下网络结构越复杂，设备种类越多，设备数量越大，越难于管理与维护。安科瑞（Acrel）公司开发的Acrel-5000能源管理系统具有强大、***的网络管理子系统，把供配电系统的运行设备和运行状态置于毫秒级、周波级的连续***的监视控制中。
a、友好的人机交互界面（HMI）
标准的变配电系统具有CAD一次单线图显示中、低压配电网络的接线情况；庞大的系统具有多画面切换及画面导航的功能；分散的配电系统具有空间地理平面的系统主画面。主画面可直观显示各回路的运行状态，并具有回路带电、非带电及故障着色的功能。主要电参量直接显示于人机交互界面并实时刷新。
b、用户管理
本软件可对不同级别的用户赋予不同权限，从而***系统在运行过程中的安全性和可靠性。如对某重要回路的合/分闸操作，需操作员级用户输入操作口令外，还需工程师级用户输入确认口令后方可完成该操作。
c、数据采集处理
系统可实时和定时采集现场设备的各电参量及开关量状态（包括三相电压、电流、功率、功率因数、频率、电能、温度、开关位置、设备运行状态等），将采集到的数据或直接显示、或通过统计计算生成新的直观的数据信息再显示（总系统功率、负荷***值、功率因数上下限等），并对重要的信息量进行数据库存储。
d、趋势曲线分析
系统提供了实时曲线和历史趋势两种曲线分析界面，通过调用相关回路实时曲线界面分析该回路当前的负荷运行状况。如通过调用某配出回路的实时曲线可分析该回路的电气设备所引起的信号波动情况。系统的历史趋势即系统对所有已存储数据均可查看其历史趋势，方便工程人员对监测的配电网络进行质量分析。
e、报表管理
系统具有标准的电能报表格式并可根据用户需求设计符合其需要的报表格式，系统可自动统计。可自动生成各种类型的实时运行报表、历史报表、事件故障及告警记录报表、操作记录报表等，可以查询和打印系统记录的所有数据值，自动生成电能的日、月、季、年度报表，根据复费率的时段及费率的设定值生成电能的费率报表，查询打印的起点、间隔等参数可自行设置；系统设计还可根据用户需求量身定制满足不同要求的报表输出功能。
f、事件记录和故障报警
系统对所有用户操作、开关变位、参量越限及其它用户实际需求的事件均具有详细的记录功能，包括事件发生的时间位置，当前值班人员事件是否确认等信息，对开关变位、参量越限等信息还具有声音报警功能，同时自动对运行设备发送控制指令或提示值班人员迅速排除故障。
六、结束语
客人的体感舒适度要求对于国际五星标准的豪华大酒店来说是相当严格的，按照五***标准，酒店有些部位机电设备可能要长期运行，所以满足客人是***位的。这样我们如何做到节能管理成了一个大的问题。
能源管理系统的目标是帮业主统计数据，通过数据分析，做出节能策略，通过可靠的节能策略来达到节能的目标，系统自身的节能来自与系统的设计，但这不是最终的节能目标。所以， 能源管理系统本身的节能设计也是来自于物业运作的需要，通过物业管理的模式来决定节能，并不是安装楼控系统就是节能的。
通过这次节能改造，我们为酒店培养更多懂 能源管理系统的技术人员和节能分析的管理人员，便于日后的维护和节能管理，让楼控系统真正运行起来起到节能的效果，不应让BAS走进节能的误区，更不应成为用户的一个摆设。
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]. . 中国电力出版社. 2007. 4
[2].周中.电力仪表在大型公共建筑电能分项计量中的应用[J].现代建筑电气 2010. 6
Acrel-2000电力监控系统技术规范书 安科瑞鲍静君
1. 项目概况
华瑞(江苏)燃机服务有限公司变配电所装机容量为3600KVA。现场分为中心变电所和分变电所，其中中心变电所装机容量为1600KVA，分变电所装机容量为2000KVA。中心变电所采用一路10KV电源接入，主接线为单电源，一台变压器，高低压均为单母线系统。
2. 设计依据
2.1. 用户需求
系统应通过多功能的电力监控装置、通讯网络和计算机软件，实现变电所供配电系统在运行过程中的数据采集、运行监视、事故记录和分析、三相不平衡监视、继电保护等，完成企业的安全供电、用电管理、设备管理和运行管理。系统由站控管理层、网络通讯层和现场设备层构成。
系统功能需求：
1) 数据采集及处理：通过间隔层单元实时采集现场各种电力参数、开关量及温度量、电度抄表等;
2) 画面显示：全部设备的位置状态、变位信息、保护设备动作及复归信息、直流系统及所用变系统的信息、各测量值的实时数据、各种告警信息、计算机监控系统的状态信息;
3) 记录功能：具有对各种历史数据的记忆功能，以供随时查询、回顾、打印。
4) 报警处理：用户可以按照自己的意愿分类、筛选报警，并将报警归纳于不同的报警窗口中，根据不同的报警级别进行报警;
5) 应具有完善的用户管理功能，避免越权操作;
6) 历史曲线显示：可显示存于历史数据库中的任意模拟量、电度量以及母线电压任意时间的历史波形图;
7) 报表打印功能：可召唤打印、定时打印各种历史数据，运行参数，事故报告统计，电度量统计报表，主接线图，负荷曲线。
2.2. 设计标准
本技术规范书提供的设备应满足以下规定、法规和行业标准：
ISO/IEC11801《国际综合布线标准》
GB/50198《监控系统工程技术规范》
GB50052-2009《供配电系统设计规范》
GB50054-2011《低压配电设计规范》
IEC 61587《电子设备机械结构系列》
DL/T5103《35-110 KV无人值班变电所设计规程》
GB50059《35-110 KV变电所设计技术规程》
NDG889《火力发电厂、变电所二次接线设计技术规定》
GB50229-2006《火力发电厂与变电所设计防火条件》
IEC2554《绝缘电压、冲击耐压测试》
IEC2554《高频干扰电压测试》
IEC255424《静电放电试验》
IEC255-224《快速瞬变干扰试验》
GB6162《静态继电器和保护装置的电气干扰试验》
DL/T587-2007《微机继电保护装置运行管理规程》
GB14285-2006《继电保护和安全自动装置技术规程》
GB/T15145《微机线路保护装置通用技术条件》
GB/3047.1《面板、架和柜的基本尺寸系列》
SD286-88《线路继电保护产品动模试验技术条件》
GB/T1514594《微机线路保护装置通用技术条件》
GB/T14598.9《辐射电磁场干扰试验》
GB/T14598.10《快速瞬变干扰试验》
GB 6126 《静态继电器及保护装置的电气干扰试验》
GB 7261 《继电器和继电保护装置基本试验方法》
GB 14285-2006 《继电保护和安全自动装置技术规程》
GB/T15145-2008《输电线路保护装置通用技术条件》
GB/T17626.2-2006 《电磁兼容试验和测量技术静电放电抗扰度试验》
GB/T17626.3 《射频电磁场辐射抗扰度试验》
GB/T17626.4 《电快速瞬变脉冲群抗扰度试验》
GB/T17626.5 《浪涌(冲击)抗扰度试验》
GB/T17626.6 《射频场感应的传导骚扰抗扰度》
GB/T17626.8 《工频磁场的抗扰度试验》
GB/T17626.9 《脉冲磁场的抗扰度试验》
GB/T17626.10《阻尼振荡磁场的抗扰度试验》
GB/T17626.11《电压暂降、短时中断和电压变化抗扰度试验》
GB/T17626.12《振荡波抗扰度试验》
DL/T720-2000 《电力系统继电保护柜、屏通用技术条件》
2.3. 设计范围
根据客户需求及项目实际情况，本项目智能化设计一套Acrel-2000电力监控系统。该项目现场设备层仪器仪表的具体分布情况如下：
分变电所：PZ96L-E4/C 3台 AM5-T 1台 ACR220ELH/K 1台 PZ80L-E4/KC 12台;
中心变电所:：PZ96L-E4/C 6台 AM5-T 1台 AM5-F 2台 ACR220ELH/K 2台 PZ80L-E4/KC 26台。
3. 系统集成设备清单
见附件三：《系统集成设备清单》
4. Acrel-2000电力监控系统运行环境及基本要求
4.1. 电力监控系统硬件正常工作条件
为使Acrel-2000电力监控系统正常工作，安装系统软件的主机需满足如下硬件条件：
CPU：Pentum(R)4 CPU 2.0GHz以上;
内存：512MB以上;
硬盘：120G以上;
显示器：VGA、SVGA以及支持桌面操作系统的图形适配器，显示256色以上;
并行口或USB接口：用于安装产品授权加密狗。
4.2. 软件运行环境条件
Acrel-2000电力监控系统软件主要运行在微软的Windows操作系统平台上，兼容Windows Xp Professional 32位(简体中文)、Windows Server 2003 Standard Edition 32位(简体中文)、Windows Server 2008 Enterprise Edition 32位(简体中文)、Windows 7 Ultimate 32位(简体中文)。
软件通过硬件加密锁进行授权，经过授权的软件可以长时间不间断运行，而没有经过授权的软件数据库点仅能使用32点，且连续在线运行时间限制为1小时。
4.3. 电力监控系统机房要求
本监控系统所处的系统机房的防雷和接地设计，应满足人身安全及电子信息系统正常运行的要求，并应符合现行***《建筑物防雷设计规范》GB 50057和《建筑物电子信息系统防雷技术规范》GB 50343的有关规定。监控计算机及通讯采集装置所处环境应满足以下要求：
海拔高度：≤2000m;
环境温度：5℃～+45℃;
***日温差：25K;
***相对湿度：95%(日平均);90%(月平均);
5. 系统功能
1. 配电监测
安科瑞Acrel-2000电力监控系统具备友好的人机界面，能够以配电一次干线图的形式直观显示配电线路的分布情况，同时将实时采集的各回路的电参量信息，以及配电回路开关的分合闸状态，接地刀闸状态及相关故障、告警信号，实时显示在系统界面中。
功能要求：高压回路的一次图界面应显示回路名称、三相电流、三相线电压、总有功功率、总无功功率、总功率因数、频率和开关量光字牌。10kV配电系统中所需要监测的开关量为：断路器分合闸信号、手车工作/试验位置信号、远方/就地切换位置信号、弹簧储能位信号、接地刀信号、***温跳闸信号、高温报警信号、事故信号和预告报警信号;低压进线回路电参量界面显示：回路名称、开关状态、三相电流、三相电压、总有功功率、总无功功率、总功率因数、频率和正向有功电能累计值。低压出线回路界面显示：回路名称、开关状态、三相(单相)电流。每个回路旁设置详细参数按钮，通过点击可查看该回路详细电参量，包括三相电流、三相电压、总有功功率、分相有功功率、总无功功率、分相无功功率、总功率因数、分相功率因数、频率、正向有功电能反向有功电能、感性无功电能、容性无功电能。
2. 高压光字牌
安科瑞Acrel-2000电力监控系统具有高压回路光字牌显示功能。该功能可以实时显示现场断路器、接地刀、断路器小车的位置及相关故障、告警信号等状态，从而方便配电维护人员及时掌握配电系统的工作状态。
功能要求：高压光字牌所监测显示的开关量应包括：断路器分合闸信号、手车工作/试验位置信号、弹簧储能位信号、接地刀信号、***温跳闸信号、高温报警信号、事故信号和预告报警信号。
3. 电能报表
安科瑞Acrel-2000电力监控系统以丰富的数据报表体现计量体系的完整性。系统具备各回路定时抄表汇总统计功能，用户可以自由查询自系统正常运行以来任意时间段内各配电节点的用电情况，即该节点进线用电量与各分支回路消耗电量的统计分析报表。该功能使得用电可视透明，并在用电误差偏大时可追溯，维护计量体系的正确性。
功能要求：具有起始时间和结束时间的时间选择框，选定想要查询的时间段后，通过点击查询按钮可查询出系统项目范围内所有配电回路的用电量。可通过导出按钮将报表以Excel形式导出保存，通过打印按钮进行报表打印。
4. 负荷曲线
安科瑞Acrel-2000电力监控系统对配电系统总进线回路(或重要负荷的出线)设计了负荷趋势曲线。便于配电维护人员及时掌握用电需求与供电系统负荷占比，确保供电可靠性，为用户单位的用能权益提供保障。借助该功能，还可分析用能需量的增长趋势，适时调整需量申报，减少因需量偏差过大造成的多余缴费。
功能要求：该界面包括两个曲线图形，上部分曲线图形显示分相电流趋势图，下部分曲线图形显示总有功功率趋势图。曲线的时间跨度为7天，初始进入该界面时曲线图形应为实时曲线。当设定好曲线的起始时间，点击界面中的刷新曲线按钮时，此时曲线应自动切换为历史曲线，显示的为自曲线的起始时间至7天后的趋势曲线。电流曲线的纵坐标刻度***值应为配电回路额定电流的1.2倍，负荷功率曲线的纵坐标刻度***值应为配电回路额定功率的1.2倍。
5. 电参量报表
安科瑞Acrel-2000电力监控系统具有对实时电力参数和历史电力参数的存储和管理功能，所有实时采集的数据、顺序事件记录等均可保存到实时数据库。在监控画面中能够自定义需要查询的参数、查询的时间段或选择查询最近更新的记录数等，并通过报表方式显示出来。该功能方便用户进行事故追溯查询。
功能要求：可通过在抄表时间选择框中设定好抄表时间，点击抄表按钮，在查询表格中显示查询到的配电回路电参量信息应包括：回路名称、三相电流、三相电压、总有功功率、分相有功功率、总无功功率、总功率因数、频率、正向有功电能。电参量报表要支持Excel表格导出保存和表格打印功能。
6. 遥信实时报警
安科瑞Acrel-2000电力监控系统具备遥信报警配置功能，系统能够对配电回路断路器的分合闸动作进行实时监测并报警。系统报警时能够进行信息语音提示，自动弹出报警画面。
功能要求：系统应采集断路器分合闸信号，当发生断路器分合闸事件时，系统弹出遥信实时报警窗口。报警列表中应包含如下信息：报警时间、报警回路名称、报警点名称、报警内容、报警类型。
7. 遥测实时报警
安科瑞Acrel-2000电力监控系统具备遥测报警配置功能，报警类型包括电压越限、电流越限、频率越限、功率因数越限、断路器分合闸。系统报警时能够进行信息语音提示，自动弹出报警画面。
功能要求：应设置进线回路电参量遥测报警限值，电压的报警限值设定为±5%;频率为±0.5%;(相)电压谐波的报警限值设定为10kV配电系统4.0%，0.4kV配电系统5.0%;电流的报警上限值设定为额定值的85%;功率因数的报警下限值设定为0.9。当遥测电参量发生越限事件时，系统应弹出遥测实时报警窗口。报警列表中应包含如下信息：报警时间、报警回路名称、报警点名称、报警内容、报警类型、报警值、报警限值。
8. 遥信、遥测历史报警查询
安科瑞Acrel-2000电力监控系统能够对遥信、遥测报警数据进行存储，方便用户对系统报警事件进行追溯查询。
功能要求：可通过查询按钮选择查询时间，返回的遥信报警查询列表中应包含如下信息：报警时间、报警回路名称、报警点名称、报警内容、报警类型。遥测报警查询列表中应包含如下信息：报警时间、报警回路名称、报警点名称、报警内容、报警类型、报警值、报警限值。
9. 电能质量监测(该功能需要选配带谐波监测功能的电力仪表)
安科瑞Acrel-2000电力监控系统可以对整个配电系统范围内的电能质量和电能可靠性状况进行持续性的监测。例如配电系统维护人员可以通过谐波分析界面掌握配电系统的谐波含量，及时采取相应的措施提高配电系统的可靠性，减少因谐波造成的供电事故的发生。
功能要求：能够以列表方式和柱状图方式显示三相电压、三相电流的2-31次谐波含量***比及总谐波含量的***比。谐波柱状图可以进行原始量程、10倍量程、20倍量程、50倍量程、100倍量程、最适量程的选择切换。
10. 用户权限管理
安科瑞Acrel-2000电力监控系统为保障系统安全稳定运行，设置了用户权限管理功能。通过用户权限管理能够防止未经授权的操作(如配电回路名称修改等)。可以定义不同级别用户的登录名、密码及操作权限，为系统运行维护管理提供可靠的安全保障。
功能要求：将用户的级别分为操作工、班长、工程师、系统管理员这四个等级，每个等级可以单独赋给不同的操作权限，包括进入运行、退出运行、遥控操作、报表管理。系统管理员为***等级用户，高一级的用户可以添加、删除下一级别的用户。
11. 通讯状态图
安科瑞Acrel-2000电力监控系统可以实时显示接入系统的各设备的通讯状态，能够完整的显示整个系统网络结构，可在线诊断系统网络通讯状态，发生网络故障时能自动在屏幕上显示故障单元和故障部位。从而方便系统维护人员实时掌握现场各设备的通讯状态，对出现异常的设备及时维护，***系统的稳定运行。
功能要求：具备完整的系统通讯示意图，把系统拓扑结构和实时通讯状态显示出来。使用红色色块表示该回路通讯正常，绿色色块表示该回路通讯中断。在系统主机和通讯采集器旁标明该设备采用的IP地址，在各被监测设备旁标注上设备地址和设备回路编号。
12. 登陆界面
安科瑞Acrel-2000电力监控系统可以根据用户要求定制个性化的系统登录界面，登录界面所用的图片、Logo等需要用户提供。
13. 统计报表
安科瑞Acrel-2000电力监控系统为用户提供了综合的电能和需量统计报表功能，包含不同馈线的峰平谷用电量统计与记录，从而为用电的合理管理提供了数据依据(需要选用带复费率和***需量功能的电力仪表)。同时可对各回路进行日、月报表的统计，减少配电系统维护人员的电能统计的工作时间，提高工作效率
智能配电柜中电力监控系统的设计及应用 安科瑞鲍静君
摘要：本文介绍基于人机界面和智能电测仪表、电机保护器而设计实现的智能配电柜进线、馈线、出线各回路分散式采集和集中控制管理的电力监控系统，系统实现了人机界面在智能配电柜中无人管理的功能，省去了值班人员现场操作的繁复性，减少人工操作的误差性，提高了供电质量和管理水平，具有简明实用、投资少等优点，具有广泛的应用前景。
关键词：人机界面；智能仪表；电力监控；智能配电柜
0 引言
智能配电柜是一种综合采集所有能源数据的配电柜，为终端能源监测系统提供高精度测量数据，通过显示单元，实时反映电力参数及电能质量数据，并通过数字通讯至后台控制系统，以达到对整个配电系统的实时监控和运行质量的有效管理，而电力监控系统作为当今配电产业智能化的发展趋势，是配电自动化控制非常重要的组成部分，主要功能包括：数据采集和显示、数据记录、导出、现场设备运行状况实时显示、记录等。
本文以某电器公司智能配电柜电力监控管理系统为例，提出利用触摸屏和智能仪表、电动机保护器及断路器模块等设计一套智能智能电力监控管理系统[1]应用于配电柜进线、馈线、出线回路中，对配电柜各个回路用电设备运行参数及运行状况实现实时监测、管理。
1 项目介绍
电力监控系统能够通过使用电力仪表来监测各回路设备的用电情况，通过集中采集显示终端来实时显示、存储，并能够导出一个工作周期的数据，便于进行系统和电力数据分析，能够为配电柜提供分析设备运行状况及用电情况的依据，本智能配电柜电力监控系统项目基于用户对现场配电柜进线、馈线、出线回路设备及用电情况监控的需求，采用昆仑通态触摸屏TPC1062K与安科瑞智能仪表PZ72L-E4/KC、PZ80L-E4/KC及电动机保护器ARD2F-100A/CKQ，实现对智能配电柜的进线、馈线、出线回路用电设备运行过程中三相电压、电流、有功功率、无功功率、视在功率、电能数据的实时监测显示、数据存盘、导出功能，实时显示回路的通断状态，并对电机设备的过载、不平衡、欠载、接地等故障进行故障报警与记录，既能***智能配电柜的正常运行，又能对配电柜的进线、馈线、出线回路实时监控管理。
2 用户需求
通过对配电柜进行监测管理，了解设备的运行状况及用电情况，对所设计的电力监控系统提出以下需求：
实时显示:
进线柜：通过触摸屏实时采集进线柜回路智能仪表PZ80L-E4/KC电压、电流、功率及电能等数据，直观的显示出总电源进线柜的负荷用电情况；
馈线柜：主要采集馈线柜回路电压、电流、功率及电能参数，便于用户实时了解外部所需电源的用电状况；
出线柜：通过PZ72L-E4/KC交流仪表采集出线柜单个回路的交流电流、电压、功率等参数，并利用电动机保护器ARD2F对出线回路电机进行数据监测和保护；
曲线分析:实时显示各个电气柜的电流（或功率）实时曲线趋势图；
事件报警:实现进线柜、馈线柜、出线柜电压、电流、功率、频率、功率因数等参数的越限报警；
电能管理:完成对回路各仪表的电力参数集抄功能，可查询历史时刻各回路的有功功率值、无功功率值、用电量（KWH）、功率因素、每相电流及电压值，报表存储时间***为1S，并自动生成符合客户管理需求的用电报表，报表能够在触摸屏上实现电能实时查询；
数据导出:实现各仪表电力参数按照客户要求的时间进行自动、手动导出，导成Excel形式到U盘，供客户对电能统计、打印。
3 设计方案
3.1参考标准
GB/T3797-2008 《电气控制设备》
GB/T11022-1999 《高压开关设备和控制设备标准的共用技术要求》
20077566-Q-604 《工业自动化产品安全要求***部分:总则》
20077556-Q-604 《工业自动化产品安全要求***0部分:记录仪表的安全要求》
GB/T .- 《工业自动化系统与集成及产品数据表达与交换》
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/T 814-2002 《配电自动化系统功能规范》
DL/T645-1997 《多功能电能表通信规约》
3.2系统介绍
整个系统设备主要包括人机界面、智能仪表PZ72L-E4/KC、PZ80L-E4/KC、电动机保护器ARD2F-100A/CKQ及开关电源，通过屏蔽双绞线将配电柜进线回路、馈线回路、出线回路各个仪表连接至集中采集显示终端，对现场数据的采集、实时显示、参数存盘、故障记录，实现智能型配电柜系统的电力监测管理，系统总体架构如下图1所示。
图1 系统总体结构图
3.3 设备选型
4 系统功能
上位机采用触摸屏TPC1062K，通过触摸屏[2]与现场设备连接，并在触摸屏中进行数据库变量配置、界面设计等，完成在上位机中监控现场智能仪表PZ72L-E4/KC、PZ80L-E4/KC、ARD2F电动机保护器、断路器等配电设备用电情况及运行状况的功能。
4.1 系统图显示
在触摸屏实时显示智能配电柜各个回路用电设备运行状况，便于用于实时了解现场设备状况，对于出现的故障及时处理，并在触摸屏上实现设备的分合闸控制，实现远程遥控操作，系统图显示界面如下图2所示。
图2 系统图显示界面
4.2 数据采集显示
触摸屏采集智能配电柜进线回路PZ80L-E4/KC智能电测表、馈线回路的PZ72L-E4/KC智能仪表、出线回路的电动机保护器ARD2F-100A/CKQ及PZ72L-E4/KC交流电测仪表、三相电压、三相电流、频率、功率因数、有功功率、无功功率、视在功率、电能等参数，并在人机界面实时准确显示，方便用户及时了解系统各个设备运行参数以及进行能耗监测管理，具体数据如图3至图5所示。
图3 进线回路数据显示界面
图4 馈线回路数据显示界面
图5 出线回路数据显示界面
4.3 曲线显示
电力监控系统将智能配电柜进线回路PZ80L-E4/KC智能仪表、馈线回路PZ72L-E4/KC电测表、出线回路低压电机保护器ARD2F及PZ72L-E4/KC智能电测表[3]的三相电流传给人机界面用曲线的形式表现，为用户提供实时曲线，帮助用户了解设备的用电状况，便于用户实时了解用电设备，具体曲线界面如图6至图8所示。
图6 进线柜曲线显示界面
图7 馈线柜曲线显示界面
图8 出线柜曲线显示界面
4.4 数据存盘
系统采集配电柜进线回路、馈线回路及出线回路各个仪表数据并按照时间段进行历史数据查询，选择时间间隔对系统采集的历史数据***查询，同时对出线回路电动机运行过程中出现的故障进行实时存盘，查询结果在触摸屏存盘数据浏览构建中显示，便于用户对设备运行参数及运行状况实时了解，同时能实现对数据的导出，便于用于了解各个设备历史运行状况，存盘数据界面如下图9、图10所示。
图9 电参数存盘界面
图10 电能存盘界面
4.5 故障记录
通过触摸屏的遥测对智能配电柜进线回路、馈线回路、出线回路各个设备的电压、电流、功率、频率、功率因数等参数越限及通讯故障实现报警功能，并进行实时记录，便于用户了解现场设备运行参数超过设定值的状况及设备运行状况，事件报警记录界面如下图11所示。
图11 事件报警记录界面
5 系统特点
完善的数据采集功能，实现对智能配电柜的全部用电设备数据采集、显示和设备的运行状况分析，配电柜的数据采集由通讯模块实现，数据由通讯采集传送至后台监控。
安全运行监视，操作人员借助触摸屏系统人机界面，监视智能配电柜的进线、馈线、出线回路的设备运行状态，并实时显示，便于设备在运行状态发生变更时及时进行分析和处理。
系统运行可靠，提供智能配电柜进线、馈线、出线回路主要设备的运行状态报警记录显示，便于操作人员对于故障报警和事故状态进行应急处理。
实现远程遥控，在触摸屏上进线分合闸控制，减轻现场运行人员的劳动强度，提高安全运行水平[4]。
6 结束语
智能配电柜作为精密配电柜，除了配电管理外，还具有运行管理与安全管理的功能，能够全面的监测系统的各项运行参数，***提高了整个配电系统的可靠性，智能配电柜中电力监控系统的设计应用，在智能配电柜配置网络电力仪表，可以方便和实时地监控配电柜各个回路设备的用电状况及运行状态，对现场的用电设备进行统一管理，免去工作人员到现场记录、操作的繁琐工作，减少人员工作量，同时，智能配电柜中电力监控系统对各种用电设备的历史运行数据进行管理分析，整个系统既***了现场设备的安全运行，具有较高的系统可靠性，又提高了配电柜配电质量和管理水平，因此，电力监控系统在智能配电柜的应用，充分体现了智能化配电的优势，具有广泛的应用前景。
参考文献：
[1].周中等编著. 智能电网用户端电力监控与电能管理系统产品选型及解决方案[M]. . 机械工业出版社. 2011.10
[2].昆仑通态触摸屏MCGS初级、中级教程. 2013.4
[3].刘美集. 配电柜的智能化电能监控系统[J]. 电气自动化技术, 2007(3):102~105.
[4].彭良超, 刘洁芳等. 配电柜智能化监控系统[J]. 电子产品技术, 2010(8):183~185.
电力监控软件在上海核工院智能配电系统中的应用 安科瑞鲍静君
0 引言
当前，国内很多建筑配电仍普遍采用干式变电器配以低压电缆分接箱实现分散供电，给整个系统的运行管理带来了很多的不便。计算机技术和网络通信技术的日趋成熟，配电系统测量、控制等功能智能化、网络化是发展的必然趋势，配电系统运行中的各种问题可以通过微机全面解决。
智能化配电系统由开关配以具有通信功能的智能化元件，经数字通信与计算机系统网络连接，实现对分散分布的低压电缆分接箱内开关设备运行进行自动化管理。系统可实现数据的实时采集、数字通信、远程操作与程序控制及设备维护信息管理等功能。
1 项目概况
上海核工程研究设计院是隶属于中国核工业集团公司的重点研究设计单位,该院新建大楼系统分为配电室和楼层部分，配电室高压部分采用ACR330ELH采集谐波数据，WHD72采集温湿度数据;低压进线侧采用ACR320ELH采集谐波、功率因数等数据， ACR220EK网络电力仪表采集测量电流，开关状态由辅助触点接入ACR220EK仪表的DI(开关量输入)接口。楼层部分由ACR220E采集电能数据。所有电参量数据由仪表的通讯接口经RS-485总线传给上位机，实现遥测、遥控和遥信功能。
2 系统拓扑结构
上海核工院电力监控系统的拓扑结构如图1。系统多采用分布式结构，按功能或区域进行划分，模块化设计。整个系统一般分为三层，即现场层、中间层、主控层。
图1 系统拓扑结构图
现场层主要任务是将现场的各种配电系统的运行参数进行采集和测量，并将采集和测量的各种数据传输给监控系统。其主要设备是：ACR330ELH、ACR320ELH谐波表，WHD72D温湿度仪表、 ACR220EK网络电力仪表，装设在现场的电缆分接箱内。上述设备均相互独立完成各自的功能，不依赖主控计算机运行，所有仪表都具备RS-485 通信接口，通过现场的RS-485总线将检测到的各项电参数和状态信号实时传输到中间层的数据处理单元。
中间层位于现场层与主控层之间，由光电隔离器、串口服务器构成，现场485总线通过光电隔离器串口服务器与交换机相连，完成现场层设备与主控计算机之间的网络通信联接、数据交换。
主控层位于中控室或值班室，配置高性能、高可靠性工业级计算机、UPS不间断电源、打印机、报警装置等。Acrel-3000电力监控软件安装在主控计算机上，通过软件的人机界面和各种管理功能实现对整个配电系统的实时监控。
上海核工院新建楼层监控中心位于1层消控室，配电室位于地下2层车库，距离不超过1200米，直接通过铺设RS-485总线进行通讯即可，考虑到现场地理位置及走线方便合理等问题，采用8路RS-485网络可将所有配电室监控点覆盖;楼层部分考虑到走线方便问题，采用3路RS-485网络，通过竖井、吊顶拉到消控室。
3 Acrel-3000电力监控组态软件解决方案
Acrel-3000电力监控组态软件是对现场生产数据进行采集与过程控制的专用软件，***的特点是能以灵活多样的“组态方式”而不是编程方式来进行系统集成，它提供了良好的用户开发界面和简捷的工程实现方法，只要将其预设置的各种软件模块进行简单的“组态”，便可以非常容易地实现和完成监控层的各项功能，比如在分布式网络应用中，所有应用(例如趋势曲线、报警等)对远程数据的引用方法与引用本地数据完全相同，通过“组态”的方式可以缩短自动化工程师的系统集成的时间，提高集成效率。
该系统实施后，实现了各类用电设备的电能报表，各用电回路的实时电参量遥测，重要回路的电能质量(含谐波)分析，以及重要回路的负荷用电趋势等功能，图表分别见图2、图3、图4。
图2 实时电参量远程抄表
图3 重要回路谐波参数及棒图
图4 重要回路谐波参数及棒图
4 结束语
在电力监控系统中配置网络电力仪表，具有实施简明，投资少等***优点，可以方便和实时地监控配电系统的运行状态，对现场的用电设备进行统一管理，免去工作人员到现场记录的繁琐工作，系统对各种用电设备的历史运行数据和状态进行管理分析，便于维护人员明确设备状况，制定详细的设备维护计划，减少工作人员，提高效率。同时，根据建立的电能计量体系，可以了解、分析建筑总体能耗，提出降耗计划，采取节能降耗措施，逐步提高用电效率。
参考文献：
[1] 《电力电测数字仪表原理与应用指南》 任致程，周中，中国电力出版社
[2] 《变配电所计算机监控系统工程实例》 黄阳，智能建筑电气技术，2006年7月第5卷第3期。
