电能管理系统在广州亚运村VIP区的应用.docx
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电能管理系统在广州亚运村VIP区的应用
电能管理系统在广州亚运村VIP区的应用
摘要:
介绍广州亚运村VIP区配电系统及电能管理系统,采用智能电力仪表和微机保护采集配电现场的各种电参量和开关信号。
系统组网的方式,组网后通过现场总线通讯并远传至后台,通过Acrel-3000型电能管理系统实现建筑电力能耗的自动管理及Acrel-3000型电能系统所实现的功能,为楼宇电能统计数据,为节能提供决策依据。
关键词:
亚运村;智能电力仪表;Acrel-3000型;电能管理系统
Abstract:
IntroduceguangzhouAsianVIPareadistributionsystemandpowermanagementsystems,usingintelligentpowermetersandmicrocomputerprotectioncollectionofvariouselectricpowerdistributionfieldparametersandswitchsignals.Systemnetworkingway,throughthefieldbuscommunicationgiven.missionandremotetransmissiontothebackstage,throughAcrel-3000typepowermanagementsystemtorealizetheautomaticpowerconsumptionconstructionmanagementandAcrel-3000typeelectricpowersystemrealizedbyfunction,forbuildingelectricalenergystatisticsforenergysavingprovidebasisfordecision-making.
Keywords:
Asian,Intelligentpowermeters,Acrel-3000type,Powermanagementsystems
目录
摘要…………………………………………………………………1
第一章、概述…………………………………………………………3
第二章、电能管理需求分析及系统构成……………………………4
第三章、电能管理系统宜选智能电力仪表…………………………5
第四章、电能管理系统主要功能……………………………………6
4.1、数据采集与处理……………………………………………6
4.2、人机交互……………………………………………………6
4.3、故障报警及事故追忆………………………………………6
4.4、数据库建立与查询…………………………………………6
4.5、用户权限管理………………………………………………6
4.6、运行负荷曲线………………………………………………7
4.7、电能成本管理………………………………………………7
第五章、亚运村监控系统控制和功能………………………………7
5.1、监控系统构成………………………………………………7
5.2、亚运村监控系统的监视、控制和数据采集功能…………8
第六章、案例分析…………………………………………………10
第七章、设备与投资………………………………………………15
结束语………………………………………………………………16
参考文献……………………………………………………………16
第一章、概述
随着经济的飞速发展,能源紧张、环境恶化已受到全球的密切关注,能源是发展国民经济的重要基础,为了响应国家号召,走可持续发展的道路,节能降耗是首要任务。
其中,电能在所有能源中消耗量比较大,对电能的统一管理显得尤为重要。
只有对电能进行准确可靠的计量,才能从真正意义上节约电能。
广州亚运村VIP区项目定位于五星级酒店,是2010年广州亚运会配套亚运村项目中规格最高的酒店。
酒店占地面积约为25500平方米,总建筑面积66000平米,建筑高度约95米,地上部分26层,地下为2层,共有客房443间。
广州亚运村VIP区配电系统分为高、低压两大部分,高压部分为两条10KV进线,有4台变压器。
亚运城酒店属于重要电力负荷用户,作为亚运村项目中规格最高的酒店,电力稳定供应的重要性可想而知。
低压部分分为低压配电室、冷冻机房、水泵房、应急柴油发电机组,且在每一个楼层中都有低压配电房,为每一层中的各设备回路供电。
结合该配电系统的电能管理系统Acrel-3000,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,实现电网设备运行的远程监控和集中管理。
第二章、电能管理需求分析及系统构成
由于该项目是五星级酒店,现场需要监测所有安装智能仪表的回路,并且需对空调、照明、动力用电进行分类统计,并且该统计报表需每天自动生成,现场设备运行状态包括回路合分闸状态也需实时显示。
现场仪表众多,采用了3个串口服务器加交换机的组网方式。
本系统采用分层分布式计算机网络结构:
即间隔层、通讯层和站控层如下图所示:
现场测控层主要的设备为:
多功能网络电力仪表、微机保护装置等。
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,通过现场屏蔽双绞线进行组网通讯,实现数据现场采集。
通讯控制层主要为:
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。
以上网络仪表均在现场均采用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。
第三章、电能管理系统宜选智能电力仪表
大型公共建筑电能计量宜采用智能电力仪表作为内部管理电表,电力仪表在用户安装供电部门收费电表的基础上,考虑内部电能计量与节能管理的需要安装,用于建筑内部电量的统计与管理。
因此用户可自主选择采购,但应注意制造商是否有电力仪表(电能部分)的计量许可证。
电力仪表可以完成对各回路、各楼层或各分项计量区的电能数据的采集,通过ACREL3000电能管理系统完成对大型公共建筑的电能计量管理。
电力仪表是针对电力系统、工矿企业、公用设施、智能大型公共建筑的电力监控与电能管理需求而设计的。
它能高精度的测量所有常用的电力参数,如三相电压、三相电流、有功功率、无功功率、频率、功率因数、四象限电能等,采用可视度高的LCD来显示仪表测量参数和电网系统的运行信息。
电力仪表功能、型号繁多,价格也各不相同,电能计量方案也多种多样,因此,应合理选配,达到较佳的性价比。
第四章、电能管理系统主要功能
4.1、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Ep、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。
4.2、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
4.3、故障报警及事故追忆
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地点,以被用户查询,追忆故障原因。
4.4、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。
4.5、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。
4.6、运行负荷曲线
定时采集进线及重要回路电流负荷参量,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。
4.7、电能成本管理
自动进行日、月、年的电能统计,可以进行尖、峰、平、谷时段设定,实现具有电能分时计费功能,同时生成日、月、年报表。
第五章、亚运村监控系统控制和功能
5.1、监控系统构成
监控系统采用模块化、分层分布式开放系统结构。
本着分散控制、集中监视的原则,按间隔划分、单元化设计、分布式处理,实现设备分层和网络分层的解决方案,整个系统分为现场级控制层和站级控制层。
1、现场级控制层
现场级控制层中的自动化设备要求运行十分稳定可靠,能免维护使用,同时又能满足工程的自动化设计要求。
例如选用PMAC720等系列智能测控仪表作为保护测控装置,通过现场总线与站级控制层的监控主机连接,与站级控制层一起构成一个有机协调的低压智能监控系统.
2、站级控制层
站级控制层位于集中控制室,一般由计算机、打印机、通讯设备及不间断电源等组成,计算机之间采用高速Ethernet(TCP/IP)网络构成计算机局域网。
硬件采用高性能高可靠性的工业PC机,系统软件采用MicrosoftWindowsNT抢占式多任务多线程操作系统,实现遥测、遥信、遥控、遥调、报警显示、数据存储、统计报表和变电站优化运行控制等功能。
亚运村集成化监控系统平台,具有强大的组态能力,适合于本工程的技术要求;站级控制层的监控主机和其他操作工作站均具有对现场级控制层各种智能化设备完全的访问和控制能力。
站级控制层的主要功能包括:
(1)监控主机与现场级控制层的各种自动化设备之间实现通信互联;
(2)、监控主机接收各自动化设备采集到的遥测值和遥信状态,并进
行统计、保存、显示;
(3)、监控主机接收各自动化设备检测到的故障和告警事件信息,并
给出告警提示和声音报警,同时保存到数据库中,用于事故分析;
(4)、监控主机发送控制操作命令,并通过自动化设备的出口继电
器控制各可控开关的分合;
(6)、监控主机完成对各自动化设备逻辑控制的组态设定,并下传控
制逻辑信息;
(7)、给其它自动化系统(例如楼宇自控系统)预留标准的通信接口。
(8)、生成友好的人机界面。
5.2、亚运村监控系统的监视、控制和数据采集功能
1、数据采集功能
系统由数据采集装置采集现场有关数据,包括模拟量,脉冲量及开关量,测量量,外部输入讯号等数据传至监控系统作实时处理,实时更新数据库及显示画面,并在屏幕上采用模拟图方式实时显示现场设备运行状况,显示实时和历史事件,并采用打印或报表等方式输出。
为系统实现其他功能提供必需的运行信息。
具体如下:
(1)亚运村监控系统能完成对低压配电系统模拟量运行状态的监视,有效反映各模拟量(电流,电压,有功,无功电量等)。
进线侧三相电流;进线侧三相电压;系统有功功率、无功功率和视在功率;系统有功电度和无功电度;系统频率;系统功率因数等;
(2)亚运村监控系统能对低压配电系统内所有状态量进行有效,
安全,可靠,直观的监视。
开关位置信号;断路器位置信号
2、远传功能
通过现场总线的形式向主站发送信息,并接受主站的控制。
远动终端向上级发送遥测量包括电流,电压,有功电能,无功电能,功率因数。
遥信量包括开关或断路器位置信号和故障信号。
遥控量包括断路器或开关的分合分接头的调节。
总之将所有三遥信息量上传至主站。
上级或调度端向下级发送遥控量分合断路器或开关。
实现变电站无人值守。
还具有远程维护功能。
3、控制功能
通过主站微机的键盘,鼠标器对控制对象进行分合操作。
控制对象包括开关和断路器隔离开关的分合(跳合)操作,设备运行检修。
为保证受控设备的安全,所以有可靠的闭锁和防范措施,控制操作时有口令,口令是操作员唯一通过微机来分合开关或断路器的一把钥匙。
(或根据要求不设定口令)。
4、屏幕显示功能
亚运村监控系统能在主控机显示与实际相对应的一次主接线模拟图,显示各控制对象的运行状态并实时动态更新。
可形成实时的和历史的模拟量连续变化的趋势图,如功率负荷曲线,电压波动曲线。
数据可以在系统硬盘中储存长时间(或可以自己设定储存时间),为分析事故及故障原因提供全面的第一手资料。
第六章、案例分析
广州亚运村VIP区低压配电系统主要有4台10kV/0.4kV配电变压器,本系统主要负责对低压进线及相应配出回路的实时动态监控以及楼层所安装电力仪表的回路进行监测。
进线回路采用ACR230ELH多功能谐波仪表,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、并可监测电压、电流的2-31次谐波分量等多种电参量。
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。
重要配出回路采用ACR220EFLK系列网络电力仪表,该仪表主要完成三相电流、三相电压、有功电度的测量、复费率电能的计量以及开关信号的检测和继电器遥控输出。
高压侧实时画面见图1,为系统主监控画面,主要实时监测高压回路的运行状态,红色代表合闸,绿色代表分闸。
图1高压系统一次图
图2亚运村VIP区低压配电系统图
亚运村VIP区低压配电系统见图2,功能有电量遥测主要监测运行设备的电参量,其中包括:
进线三相电压,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;远程抄表功能,主要完成对各主要回路的远程集抄功能,可选择时间段进行查询见图3;
图3远程抄表
用电量报表功能,根据时间段可以查询各回路的用电量情况,见图4;
图4电能报表
事件记录功能,事件记录报警可实时历史查看,见图5;
图5事件记录
系统通讯结构图,可实时查看系统各设备通讯运行情况,见图6。
图6系统通讯
负荷曲线,可直观的查看回路的负荷运行情况,见图7。
图7负荷曲线
第七章、设备与投资
根据现场实际情况所配置的系统硬件含采集装置、电源、工作站主机、打印设备、系统软件、弱电安装施工等总计费用为14万元左右。
配电各环节的数据均可通过监控主机集中显示,方便配电管理人员及时发现配电故障环节,按月统计用电数据,又可以转发上传至楼宇自控系统BAS,便于整体调度。
相对于传统的电工抄表、统计虽增加了一次投入,但智能化程度得到极大提高,节省了人力资本的投入。
省去了值班人员现场抄表的烦琐,具有投资少、简明实用、便于智能管理等优点。
结束语
随着社会的发展及电力的广泛应用,电能管理已成为大型公共建筑的必然选择,本文介绍的电力仪表及ACREL3000电能管理系统在亚运村A块VIP区的应用,可以实现对电能的分项及分时复费率计量,不仅能显示用电用能状况,还具有网络通讯功能,可以与计算机等组成电力监控与电能管理系统。
系统实现对采集数据的分析、处理,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。
该系列电力仪表及系统运行可靠,稳定,为楼宇电能统计数据,为节能提供决策依据取得了较好的社会效益。
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
[2]、赵斌,研究方向为能源管理系统、变配电智能监控技术。
2010。
8
[3]、沪建交〔2008〕828号上海市建设和交通委员会关于进一步加强本市民用建筑设备专
业节能设计技术管理的通知.
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