缪建梅
安科瑞电气股份有限公司，上海 嘉定 201801；
摘要：本文介绍了基于上海四季广场电能管理系统的设计、系统构成以及系统的功能，上海安科瑞股份有限公司为四季广场设计的Acrel-3000电能管理系统可以实现对现场设备的系统集成，数据的采集、传输以及存储，从而实现对商业区用电数据统计、开关量的遥测等功能。系统实现远程精细化和实时性数据采集，避免人工采集数据的偏差，提高了供电质量和管理水平，具有简明实用、投资少等优点。
关键词：电能管理 电力系统 电能计量 系统集成 MD
0 引言
随着电力行业市场化改革的推进，电能计量装置异常问题越来越受到人们的重视，但是原有的电能计量监测方法已不能适应形势需要。传统电能计量监测手段存在的不足说明，我们有必要采取新的、自动化和信息化程度较高的监测方式，以提高电能计量监测工作水平，控制电能计量装置异常问题，挽回电力企业的损失。
本课题提出了利用安科瑞公司网络电能管理仪表和Acrel-3000组态软件研制了一套适用于商业区的高、低压配电的集中监控系统，简单分析造成电能计量装置异常问题的原因，提出相应的监测原理，然后完成监测系统的整体设计。这些工作完善整个系统，使系统具备实用性。该课题的研究和实施，可实现商业区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
上海四季生态广场位于奉贤区南桥，总建筑面积30000平方米。规划建设为餐饮、休闲娱乐、婚庆服务的综合型商业区广场。
以奉贤区的外资企业奠定国际化社区的客源基础和产业依托，以先期开发形成一个独立的“城镇概念”，全力突现国际化社区的规模性效应及与当地建筑风格的差异性。另外，对于项目中的商业和生活配套方面，将充分利用园林资源，分步打造及发展成为一个南上海地区的国际化高级休闲胜地。最终营造一个由国际品牌的乡村俱乐部、国际化的品牌店、国家级别的生态园林组成的国际化社区环境，从而提高城市景观，带动周边区域产业，最终为城市的可持续性发展做出贡献。
2 用户需求
该广场内的配电分布为：两路10kV进线拉入，经10/0.4kV变压器进行降压，于主变电所内低压出线柜分53路配出，几乎为每路出线对应一个租户，也有出线拉往层配箱再按用户进行分配的情况。
物业根据各租户的月用电实际情况向其收取电费，用电量参照各配出回路的电表计量参数，因原柜体未安装电能计量仪表，需对其进行改造。
综合上述需求须对现场进行必要的改造，安装多功能电力仪表并实现远程监测。监控室设置在主变电所值班室，实现远程集抄。
3 设计方案
安科瑞公司根据上海四季广场实际情况为其选用了ACREL-3000电能管理系统。该系统以智能电力监控装置、微机继电保护装置、计算机网络、能量管理应用组态软件为基础，满足中国电力行业规范及相关行业标准，采用完全分层分布式结构，是一种智能化、网络化、单元化、全开放的能量管理系统。本系统根据低压能量管理的特点，完成对变配电系统的数据采集、运行监视、事故预警、事故记录和分析、自动控制、继电保护等功能，同时把能耗预警、电源质量管理系统融为一体，极大提高了用电的可靠性、安全性、管理水平，是一个面向用户的、真正的能量管理系统。
3.1 Acrel -3000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。
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
（并参考国家电网公司2009年发布的《智能变电站智能控制柜技术规范》）
DL/T448-2000 《电能计量装置技术管理规程》
DL/T 698 电能信息采集与管理系统
DL/T 698.1-2009 第1部分：总则
DL/T 698.2-2010 第2部分：主站技术规范
DL/T 698.31-2010 第3.1部分：电能信息采集终端技术规范-通用要求
DL/T 698.35-2010 第3-5部分：电能信息采集终端技术规范-低压集中抄表终端特殊要求
DL/T 698.41-2010 第4-1部分：通信协议-主站与电能信息采集终端通信
DL/T 698.42-2010 第4-2部分：通讯协议-集中器下行通信协议
DL/T/814-2002 配电自动化系统功能规范
GB/T/3047.1 面板、架和柜的基本尺寸系列
DL/T5137-2001 《电测量及电能计量装置设计技术规程》
GB2887 计算站场地技术条件
3.2网络结构拓扑图
上海四季广场配电房内含有1#变压器及其馈线回路，2#变压器及其馈线回路，现场总共56台智能仪表，现场布线方式采用总线型。系统的具体组网方式分为3层结构：现场设备层、中间通讯层及站控管理层。
3.3 ACREL-3000设计方案
变电所低压进线、出线柜及母联柜原安装仪表为机械式指针表，需重新加装多功能网络电力仪表。考虑计量的精度需求，须将现场安装的电流互感器重新更换。如下图：
仪表取信号为：辅助电源(AC220V)取自当前抽屉内开关上端A相电压；测量电压信号取自当前抽屉内开关下端各相电压；电流信号取自电流互感器电流二次输出信号。需加装或改造的回路数统计入下：
|
序号 |
柜体编号 |
回路名称 |
图纸变比 |
互感器AKH-0.66G |
数量 |
||
|
型号 |
CT变比 |
||||||
|
1 |
D1 |
D1 |
进线柜 |
4000/5 |
120×50II |
4000/5 |
2 |
|
2 |
D4 |
D4 |
联络柜 |
4000/5 |
|
||
|
3 |
D5 |
D5-1 |
ATA变电所双切箱 |
75/5 |
30×30I |
75/5 |
2 |
|
4 |
D5-2 |
ATB消控室双切箱 |
75/5 |
|
|||
|
5 |
D5-3 |
ATE消防泵房双切箱 |
150/5 |
|
150/5 |
1 |
|
|
6 |
D5-4 |
AX小负荷用户照明空调总控制 |
600/5 |
40I |
600/5 |
1 |
|
|
7 |
D5-5 |
ATBH百货商场弱电总控室双切 |
75/5 |
30×30I |
100/5 |
1 |
|
|
8 |
D5-6 |
备 用 |
400/5 |
40I |
400/5 |
1 |
|
|
9 |
D6 |
D6-1 |
ATC监控室双切箱 |
75/5 |
30×30I |
75/5 |
2 |
|
10 |
D6-2 |
ATD电信有线电视双切箱 |
75/5 |
|
|||
|
11 |
D6-3 |
ATF生活泵双切箱 |
150/5 |
|
150/5 |
1 |
|
|
12 |
D6-4 |
ALE餐饮一配电柜 |
500/5 |
40I |
500/5 |
1 |
|
|
13 |
D6-5 |
ALHA百货商场配电间A |
400/5 |
|
400/5 |
2 |
|
|
14 |
D6-6 |
备 用 |
400/5 |
|
|||
|
15 |
D7 |
D7-1 |
AEA应急照明常用电源配电柜 |
250/5 |
30×30I |
250/5 |
1 |
|
16 |
D7-2 |
APA排烟风机备用电源配电柜 |
500/5 |
40I |
500/5 |
1 |
|
|
17 |
D7-3 |
ALF餐饮二配电柜 |
600/5 |
|
600/5 |
1 |
|
|
18 |
D7-4 |
ALHB百货商场配电间B |
500/5 |
|
500/5 |
1 |
|
|
19 |
D8 |
D8-1 |
ADA电梯电力常用电源配电柜 |
600/5 |
|
600/5 |
1 |
|
20 |
D8-2 |
ALG 餐饮三配电柜 |
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百货商场配电间C |
400/5 |
40I |
400/5 |
1 |
|
25 |
D9-2 |
空 位 |
500/5 |
|
500/5 |
1 |
|
|
26 |
D9-3 |
ALT 行政办公配电箱 |
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电梯电力备用电源配电柜 |
600/5 |
40I |
600/5 |
1 |
|
31 |
D10-2 |
ALM 商场一配电柜 |
500/5 |
|
500/5 |
1 |
|
|
32 |
D10-3 |
备用 |
200/5 |
30×30I |
200/5 |
1 |
|
|
33 |
D10-4 |
ALR 酒吧配电柜 |
250/5 |
|
250/5 |
3 |
|
|
34 |
D10-5 |
空 位 |
250/5 |
|
|||
|
35 |
D11 |
D11-1 |
AEB应急照明备用电源配电柜 |
250/5 |
|
||
|
36 |
D11-2 |
APB排烟风机常用电源配电柜 |
500/5 |
40I |
500/5 |
1 |
|
|
37 |
D11-3 |
ALK KTV配电柜 |
300/5 |
30×30I |
300/5 |
1 |
|
|
38 |
D11-4 |
ALQ 茶艺配电柜 |
200/5 |
|
200/5 |
1 |
|
|
39 |
D11-5 |
AG 公共照明配电柜 |
400/5 |
40I |
400/5 |
1 |
|
|
40 |
D11-6 |
空 位 |
200/5 |
30×30I |
200/5 |
1 |
|
|
41 |
D12 |
D12-1 |
ATC 监控室双切箱 |
75/5 |
|
75/5 |
2 |
|
42 |
D12-2 |
ATD 电信有线电视双切箱 |
75/5 |
|
|||
|
43 |
D12-3 |
ATF 生活泵双切箱 |
150/5 |
|
150/5 |
1 |
|
|
44 |
D12-4 |
ALI国际美食A配电柜 |
200/5 |
|
200/5 |
4 |
|
|
45 |
D12-5 |
ALP 商场四配电柜 |
200/5 |
|
|||
|
46 |
D12-6 |
ALU 二区配电箱 |
200/5 |
|
|||
|
47 |
D12-7 |
空 位 |
200/5 |
|
|||
|
48 |
D12-8 |
空 位 |
250/5 |
|
250/5 |
1 |
|
|
49 |
D13 |
D13-1 |
ATA 变电所双切箱 |
75/5 |
|
75/5 |
2 |
|
50 |
D13-2 |
ATB 消控室双切箱 |
75/5 |
|
|||
|
51 |
D13-3 |
ATE 消防泵房双切箱 |
150/5 |
|
150/5 |
1 |
|
|
52 |
D13-4 |
ALA 健身俱乐部配电柜 |
400/5 |
40I |
400/5 |
1 |
|
|
53 |
D13-5 |
ALN 商场二配电柜 |
200/5 |
30×30I |
200/5 |
1 |
|
|
54 |
D13-6 |
ATBH百货商场弱电总控室双切 |
75/5 |
|
75/5 |
1 |
|
|
55 |
D13-7 |
空 位 |
400/5 |
40I |
400/5 |
1 |
|
|
56 |
D16 |
D16 |
进线柜 |
4000/5 |
120×50II |
4000/5 |
1 |
层配中AX柜需对总开关及各分支回路进行仪表加装，其余柜体仅改装总表。改装仍采用多功能网络电力仪表。
4 设计变更
4.1电费计量报表变更：
变更内容：运行系统中所有下拉菜单（曲线、电能计费报表）中的回路名称改为仪表位置。
变更原因：客户更改回路用户名称后，下拉菜单里回路名称没有关联，不方便用户查询。仪表位置是不变化的。
安科瑞电气股份有限公司软件设计部对客户的要求经过评审，同意对该项目进行电费计量报表变更。
4.2 添加功能：
为了实现上海四季广场系统的电能管理以及客户电费计量的直观性，四季广场物业管理部门经过讨论需要增加以下附加功能：
月电能（总电能）对比报表
含一年内十二个月各月电能对比和查询任意两个月的电能对比。
日电能（总电能）对比报表
含一月内各日电能对比和查询任意两日的电能对比。
电费计量（原复费率电费计量保存）
总用电量不分复费率，单价计量电费。
月MD值对比（要求同第一条）
电流变比
做出电流变比报表，并能打印。电流变比报表里要有仪表出厂编号。
安科瑞电气股份有限公司软件设计部对客户的要求经过评审，同意对该项目进行软件添加以上功能。
5 系统功能
5.1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（显示电压、电流、功率、功率因数及频率等监测信息），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。
1#变压器低压配电系统图
2#变压器低压配电系统图
5.2报表查询功能
5.2.1遥测报表查询
报表可以查询任意时刻所有回路的三相电压、三相电流、有功功率、无功功率、功率因数，并有报表打印及导出功能。
遥测报表
5.2.2历史电度报表查询
报表可以查询所有回路任意时间间隔段所用的电度数，同时报表具有打印及导出功能
历史报表
5.2.3复费率报表查询
含有任意时段复费率电能查询，本月复费率查看功能。
付费率报表
本月付费率报表
5.2.4电费计量
A、电费计量有权限登录，如果没有权限人员无法登录此界面查看电费，更改数值。
MD申请值报表含有对各回路用电客户MD值修改、电费修改、MD单价修改功能。
MD申请值输入
B、现场2种不同智能仪表电费计量方式
B1、电费计量为带MD的仪表，时段可以任意设定查询。复费率时段电费自动算出。设定好要查时段，选择回路，就自动算出电费。
注：平2电费7、8、9三个月按峰电费计量，其余各月按平电费计量（自动生成)。
电费清单报表
B2、无MD电费的智能仪表，电费根据复费率时段自动算出。
电费清单报表
5.2.4 CT报表查询
报表可以查询所有回路的CT值，具有打印及导出功能，方便管理人员后期维护的工作。
CT报表
5.3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、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。
电流趋势曲线
MD趋势曲线
5.4 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。
报警查询
6 运行效果
实时性：项目实施前现场数据主要靠人工抄录，1天2次，各回路时间不统一，可对性差；项目实施后后台实时采集，50mS一次，可比性强。
存储管理：项目实施前纸质记录，查询时翻箱倒柜，年久易失，数据日期管理复杂；项目实施后计算机存储，数据可存储10年以上，查询速度快，只需鼠标一点，迅速准确。
整体分析：项目实施前各个时段用电量以及各个回路用电横向和竖向无法对比；项目实施后通过曲线分析，峰平谷时段对比明显，便于削峰填谷，而且三相用电的调配相对均衡。
数据安全：项目实施前分散管理，手工定时备份，对连续数据备份不准确；项目实施后同步集中管理，系统自动即时备份。
设备管理：项目实施前各个抽屉柜回路通断电要现场去查看，断电时无报警；项目实施后通过后台一次系统图清晰展示，回路跳闸时，后台自动记录，并伴随自动报警。
负荷调整：项目实施前调整三相回路负荷平衡比较困难；项目实施后实时管理分配各个回路电流任务，使三相电流平衡，日志记录。
7 结束语
Acrel-3000电能管理系统具有通用性好、可靠性高、组态灵活等优点，在上海四季广场项目上得以成功应用。随着计算机信息技术的普及，低压配电智能化的要求也越来越高，变配电监控及低压配电管理使得实现配电室的无人职守真正成为现实，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，减少人力投入，提高工作效率，从而降低整个系统的运营成本。
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
作者简介：
缪建梅，女，本科，安科瑞电气股份有限公司，主要研究方向为智能电网供配电，Email: 2880157864@qq.com手机：15618860710 QQ:2880157864