Acrel-3000电能管理系统在徐汇区看守所项目中的

应用

张娟 安科瑞电气股份有限公司，上海 嘉定

摘要：随着现代科技的发展，用户端智能供配电系统已成为当今社会发展的必然趋势，在变电所内安装相应的智能仪表及系统来实时监控各配电 回路的用电状态的同时，并计量各个回路的用电量。在提高了供配电系统的安全、可靠及维护效率、降低维护的人工成本、实现了变电所部分供电的无人值守的自动化水平的同时，还了明确用户的电能使用水平以及电能的具体去向，为用户节约电力维护成本，后期制定相应的节能改造措施提供直观的数据依据。现就徐汇区看守所项目中使用的Acrel-3000电能管理系统对供配电方面的自动化和智能化做一简要介绍。

关键词：徐汇区看守所 电能管理 无人值守 节能改造 智能配电系统 配电自动化 0引言

智能电网是当前国际国内新技术和新产业发展的热点。根据智能电网研究框架体系，智能电网建设主要抓住发电、输电、变电、配电、用电和调度六个环节。“配用电”环节即为电网用户端。用户端消耗着整个电网80%的电能，用户端智能化用电管理对用户可靠、安全、节约用电有十分重要的意义。构建智能用电服务体系，全面使用智能仪表以及智能用电管理终端设备，实现电网与用户的双向良性互动。

Acrel-3000电能管理系统正是针对以上趋势而研发的用户端电能管理系统。本系统通过对徐汇区看守所变电所内的部分重要回路进行计量，通过对监测回路用电量的实时计量、存储、分析，以表格或图形的形式来显示整个计量体系用电状况，找出高能耗点或不合理用能习惯，为有效节约能源，用户进一步节能改造或设备升级提供准确的数据支撑。

本文以徐汇区看守所为例，简单介绍Acrel-3000电能管理系统在徐汇区看守所配电系统中的应用。

1项目介绍 上海徐汇区看守项目主要是针对看守所内的开关柜的重要回路进行电能计量。看守所内的开关柜共安装了79只智能电能计量仪表。Acrel-3000电能管理系统通过对智能电能计量仪表的数据采集、处理，以图形、报表的形式导出，为管理人员提供具体的用电明细。 2用户需求

① 电压、电流、功率、功率因数及频率等监测信息实时刷新，并以一次图形式直观动 - 1 -

态显示。各回路子画面上显示该回路各电参量、回路名称、CT变比、电流越限值及开关状态等信息。

② 对其负载绘制电流趋势曲线，便于分析该回路配电运行工况

③ 越限报警，针对客户的特定回路来设置越限报警

④ 对各回路的电能集抄功能，并自动生成符合客户管理需求的用电报表

⑤ 报警事件记录，便于维护人员来根据事件发生的时间性质对电路进行维护。 ⑥ 用户权限管理，不同等级权限实现不同等级操作。

3设计方案

3.1参考标准

系统的设计满足以下所列制造和试验标准：

JGJ/T 16-92

GB/J63-90

GB/T13730

GB2887 《民用建筑电气设计规范》 《电力装置的电测量仪表装置设计规范》 《地区电网数据采集与监控系统通用技术条件》 《计算站场地技术要求》

GB/50198-94 《监控系统工程技术规范》

《第3.1部分：电能信息采集终端技术规范-通用要求》 DL/T 698.31-2010

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》

3.2 系统架构设计

鉴于徐汇区看守所的建筑规模、性质，以及后续项目的可连带发展的性质，安科瑞电气股份有限公司系统部根据用户的几点需求以及在相同性质工程中的经验，对该建筑的智能配电系统的搭建做以下设计：徐汇区看守所所有监控点位现已安装智能电力仪表，且均采用标准的Modbus-RTU协议。将现场安装的智能仪表通过屏蔽双绞线以手拉手式相连，数据总线直接铺设至主机所在的值班室。数据总线通过数据采集器将数据传输至系统主机。系统示意图1所示。

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图1

4 系统功能

上位机软件采用Acrel-3000电能管理系统，通过软件进行设备配置、数据库变量配置、界面设计等，完成了在上位机软件监控及电力监控的功能。

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4.1 功能特点

Acrel-3000电能管理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，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。

4.2使用说明：

4.2.1运行系统

软件的界面可以根据项目的特点和客户的要求来设计。初始界面为“登录界面”，选择用户名，输入相应密码，则进入查看数据，否则无法查看数据。界面如图2所示。

图2登陆界面

4.2.2通讯示意图

通讯示意图为拓扑图，显示系统与仪表的通讯是否正常。其中红色表示正常通讯，绿色表示通讯中断。界面如图3所示。

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图3 通讯示意

4.2.3 监测详图

监测详图反应了楼层的配电回路名称，相应的配电体系以及回路的主要电参量。主要的数据包括：柜体编号，三相电流，吸收有功电能。界面如图4所示。

图4 监测详图

4.2.4 参数抄表

通过本系统的“统计报表—参数抄表”，即可查询某时刻的电参量。主要的数据包括：三相电压，三相电流，电能，有功功率，无功功率，功率补偿因数，频率。

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该报表可以实现系统运行期间的任意时间抄表等功能，将每块电表的显示数据以报表形式呈现，选择相应的柜体，再选择要查询的时间，即可显示电压，电流，有功功率，无功功率，功率补偿因数，频率。界面如图5所示

图5 参数抄表

报表打印：打印当前报表的数据；

数据保存：将当前报表以Excel表格形式导出到所选择的位置。

4.2.5 电能报表

本项目中的电能报表包括所有监控回路，点击菜单栏上的“统计报表—电能报表” 对用电量的管理以报表形式呈现，该报表可以实现系统运行期间的任意时间段内的月抄表，日抄表，小时抄表等功能，如下图所示选择回路，设定开始时间和结束时间，点击“查询”按钮，即可显示此时间段内的用电量，也可以Excel形式导出或打印。界面如图6所示。

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图6 电能报表

4.2.6 趋势曲线

可以查询各回路电压，功率负荷趋势。可以查看历史趋势线；帮助用户进线趋势分析和故障追忆。负荷曲线图如下所示：界面如图7所示。

图7

趋势曲线

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界面内的的功能按钮包括查询，实时曲线，打印。

开始时间:设置曲线开始时刻；

时间间隔:时间间隔是趋势图X轴所代表的时间长度。时间长度必须大于0

查询：查询选择要查看的曲线，先确定好开始时间和时间跨度，再点击搜索曲线，即能查到需要的曲线；

实时曲线：显示当天0时至24时的曲线；

量程选择:即在Y轴方向上进行变换，由于各回路上限不同，为了方便查看，可以通过选择不同的量程来查看。

4.2.7实时报警

本系统还针对主要电参量的遥测量（包括进线回路的电流、电压、频率、功率因素和出线回路的电流越线报警）。也能点击打开历史报警调出历史报警界面。界面如图8所示。

图8

实时报警

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5 系统常见故障维护

为方便用户使用；本系统采用免维护的设计原则；不需要用户配置运行参数，系统开机后自动进入监控系统；且系统正常运行时不允许退出，以保证监控系统的实时性和稳定性；系统重起后自动进入监控状态。

系统由UPS做为后备电源，系统断电后，；当UPS电源放电完毕后，系统会自动关机；重新上点后，需要重新开启UPS电源开关，方可重新启动系统。

系统安装资料均在监控主机的E盘内进行了数据备份；以备重新安装系统时使用；主要资料有：计算机硬件驱动；通讯服务器驱动；打印机驱动；ACREL-3000系统软件安装文件；工程文件；仪表说明书；数据字典；系统使用及维护手册等资料。

6 结束语

随着用户端对节能管理、用能考核等需求的提高。电能管理系统已成为配电端用户的必然选择，本文介绍的Acrel-3000电能管理系统在徐汇区看守所项目中的应用，可以实现对徐汇区看守所配电系统实时监控和电能管理，不仅能显示回路用电状况，还具有网络通讯功能，还可以与串口服务器、计算机等组成电能管理系统。系统实现对采集数据的分析、处理，实时显示变电所内各配电回路的电能使用状况、负载越限具有弹出报警对话框及报警声音提示，并生成各种电能报表、分析曲线、图形等，便于电能的远程抄表以及分析、研究制定相应的用能考核机制。该系统运行安全、可靠、稳定，为配电系统终端用户解决各个配电回路的具体用电不明的问题，为后期电力系统的维护及制定节能措施提供了真实可靠的依据。

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]《智能楼宇控制系统的设计与实施技术》， 黎连业、朱卫东、李皓，清华大学出版社

[3]《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》，周中， 北京. 机械工业出版社. 作者简介：

张娟 女，本科，从事智能电网用户端能效管理解决方案工作 Email: 2880635303@qq.com

电话：021-69155367 136xxxxxxxx

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第二篇：安科瑞张娟解析兖州第四污水处理厂电能管理系统小结

兖州第四污水处理厂 电能管理监控系统的设计与应用

张娟

1安科瑞电气股份有限公司，上海 嘉定 20xx01；

摘要：介绍兖州污水处理厂电能管理系统，采用智能电力仪表采集配电现场的各种电参量和开关信号。系统采用现场就地组网的方式，组网后通过现场总线通讯并远传至后台，通过Acrel-3000电能管理系统实现变电所配电回路用电的实时监控和电能管理。

关键词：大型公建;兖州污水处理厂;智能电力仪表;Acrel-3000型;电能管理系统

0 概述

本项目为兖州第四污水处理厂电能管理系统。根据配电系统管理的要求，需要对兖州第四污水处理厂的配电室进行电力监控与电能管理，以保证用电的安全、可靠和高效。

Acrel-3000型低压智能配电系统，充分利用了现代电子技术、计算机技术、网络技术和现场总线技术的最新发展，对变配电系统进行分散数据采集和集中监控管理。对配电系统的二次设备进行组网，通过计算机和通讯网络，将分散的配电所的现场设备连接为一个有机的整体，实现电网运行的远程监控和集中管理。

1 系统结构描述

本监控系统主要实现兖州第四污水处理厂配电室进行用电监控与电能管理；监控范围为分布于配电室中的仪表，对于这些多功能仪表进行远程实时监控和电能管理。该系统总计有86只仪表（均为PZ72L-E4/C），分4条总线，接入CP134U-I，最后通过屏蔽线拉至值班室连接到监控主机实现总线上仪表与监控主机的数据连通。

本监控系统采用分层分布式结构，即站控层，通讯层与间隔层；如图（1）所示：

图（1）网络拓扑图

间隔设备层主要为：多功能网络电力仪表、开关量和智能断路器等。这些装置分别对应相应的一次设备安装在电气柜内，这些装置均采用RS485通讯接口，通过现场MODBUS总线组网通讯，实现数据现场采集。

网络通讯层主要为：通讯服务器，其主要功能为把分散在现场采集装置集中采集，同时远传至站控层，完成现场层和站控层之间的数据交互。

站控管理层：设有高性能工业计算机、显示器、UPS电源、打印机等设备。监控系统安装在计算机上，集中采集显示现场设备运行状况，以人机交互的形式显示给用户。

以上网络仪表均采用RS485接口和MODBUS- RTU通讯协议，RS485采用屏蔽线传输，一般都采用二根连线，接线简单方便；通讯接口是半双工通信即通信的双方都可以接收、发送数据但是在同一时刻只能发送或接收数据，数据最高传输速率为10Mbps。 RS485接口是采用平衡驱动器和差分接收器的组合，

抗噪声干扰能力增强，总线上允许连接多达32个设备，最大传输距离为1.2km。 2 电能管理系统主要功能

2.1 数据采集与处理

数据采集是配电监控的基础，数据采集主要由底层多功能网络仪表采集完成，实现远程数据的本地实时显示。需要完成采集的信号包括：三相电压U、三相电流I、频率Hz、功率P、功率因数COSφ、电度Epi、远程设备运行状态等数据。

数据处理主要是把按要求采集到的电参量实时准确的显示给用户，达到配电监控的自动化化和智能化要求，同时把采集到的数据存入数据库供用户查询。

2.2 人机交互

系统提供简单、易用、良好的用户使用界面。采用全中文界面，CAD图形显示低压配电系统电气一次主接线图，显示配电系统设备状态及相应实时运行参数，画面定时轮巡切换；画面实时动态刷新；模拟量显示；开关量显示；连续记录显示等。

2.3 历史事件

历时事件查看界面主要为用户查看曾经发生过的故障记录、信号记录、操作记录、越限记录提供方便友好的人机交互，通过历史事件查看平台，您可以根据自己的要求和查询条件方便定位您所要查看的历史事件，为您把握整个系统的运行情况提供了良好的软件支持。

2.4 数据库建立与查询

主要完成遥测量和遥信量定时采集，并且建立数据库，定期生成报表，以供用户查询打印。

2.5 用户权限管理

针对不同级别的用户，设置不同的权限组，防止因人为误操作给生产，生活带来的损失，实现配电系统的安全，可靠运行。可以通过用户管理进行用户登录、用户注销、修改密码、添加删除等操作，方便用户对账号和权限的修改。

2.6 运行负荷曲线

负荷趋势曲线功能主要负责定时采集进线及重要回路电流和功率负荷参量，自动生成运行负荷趋势曲线的，方便用户及时了解设备的运行负荷状况人。点击画面相应按钮或菜单项可以完成相应功能的切换；可以查看实时趋势曲线或历史趋势线；对所选曲线可

以进行平移、缩放、量程变换等操作，帮助用户进线趋

势分析和故障追忆，为分析整个系统的运行状况提供了直观而方便的软件支持。

2.7 远程报表查询

报表管理程序的主要功能是根据用户的需要设计报表样式，把系统中处理的数据经过筛选、组合和统计生成用户需要的报表数据。本程序还可以根据用户的需要对报表文件采用定时保存、打印或者召唤保存、打印模式。同时本程序还向用户提供了对生成的报表文件管理功能。

报表具有自由设置查询时间实现日、月、年的电能统计，数据导出和报表打印等功能。 3 案例分析

兖州第四污水处理厂电能管理系统针对配电室中的配电柜进行用电监控与电能管理。

用电回路采用PZ72L-E4/KC多功能电力仪表，其是针对电力系统、工矿企业、公共设施、智能大厦的电力监控需求而设计的网络电力仪表，它能测量所有常规电力参数，如：三相电压、电流、有功功率、无功功率、功率因数、频率、有功电度、无功电度等多种电参量。并且本仪表带有4路光电隔离开关量输入接点和2路继电器控制输出接点，这些接点可以配合智能断路器实现断路器的遥信、遥控操作。该系列网络电力仪表主要应用于变电站自动化、配电网自动化、小区电力监控、工业自动化、能源管理系统及智能建筑等领域。

低压配电二次图见图（2），功能有电量遥测主要监测运行设备的电参量，其中包括：线三相电压，电流，功率，功率因数，电能，频率等电参量及配出回路的三相电流；遥信功能实现显示现场设备的运行状态，主要包括：开关的分、合闸运行状态和通讯故障报警；断路器变位时会发出报警信号，提醒用户及时处理故障。

图（2）低压配电二次图

趋势曲线功能：该功能可查询各监测回路某天的三相电流 I 及有功功率P 的运行趋势，绘制四条趋势曲线。趋势曲线的纵轴表示参量的值，并列出查询范围内的最大值及额定值；曲线的横轴表示时间，当点击按天查看时显示数据为每单元格表示一小时，当点击按小时查看时显示数据位每单元格一分钟。查询支持左移和右移功能按键，按天查看的左右移周期为1 天，按小时查看的左右移周期为该查询日内的1 小时。（如图3）

图（3）趋势曲线

参数抄表功能，主要对低压各出线回路的电参数进线查询。支持任意时刻电参数查询，具备数据导出和报表打印等功能。该报表查询供变电所86台出线各低压回路的电参数，主要包括：三相电流、有功功率和有功电度及变压器温度。该报表各回路名称和数据库关联，方便用户修改回路名称。见图（4）。

图（4） 参数抄表

用电量报表功能，可选择时间段进行查询，支持任意时间段电度累计查询，具备数据导出和报表打印等功能。为值班人员提供了精确可靠的电能报表。该报表各回路名称和数据库关联，方便用户修改回路名称。用户可以直接打印报表，可以以EXCEL格式另存到其他位置。 见图（5）。

图（5） 电能报表

4 结束语

随着社会的发展及电力的广泛应用，电能系统已成为全国各地重点工程项目、标志性建筑/大型公共设施等大面积多变电所用户的必然选择，本文介绍的Acrel-3000电能管理系统在兖州第四污水处理厂的应用，可以实现对变电所高低压配电回路用电的实时监控与电能管理，不仅能显示回路用电状况，还具有网络通讯功能，可以与计算机等组成电能管理系统。系统实现对采集数据的分析、处理，实时显示变电所内

各配电回路的运行状态，对分合闸、负载越限具有弹

出报警对话框及语音提示，并生成各种电能报表、分析曲线、图形等，便于电能的远程抄表以及分析、研究。该系统运行安全、可靠、稳定，为变电所用户解决用电问题提供了真实可靠的依据，取得了较好的社会效益。［2］

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. 20xx. 4

[2].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]. 北京. 机械工业出版社. 20xx.10

作者简介：

张娟（1991－），女，汉族，本科，工程师，主要研究方向为智能建筑供配电监控系统

邮箱：2880635303@qq.com；021-69153967 136xxxxxxxx