上海夏普电器低压配电网络的改造及电能管理系统的实现.doc

上海夏普电器低压配电网络地改造及电能管理系统地实现安科瑞陈海霞上海安科瑞电气有限公司,上海 嘉定摘要：本文介绍基于Acrel-3000电能管理组态软件和ACR120EFL多功能电力仪表设计并实现了一套分散式采集和集中控制管理地工厂电能管理系统.系统实现了微机在监控中心无人管理地功能,主机作为Web服务器,局域网用户只需使用IE浏览器即可对电能管理系统访问,提高了供电质量和管理水平,具有简明实用、投资少等优点.b5E2RGbCAP关键词：电能管理软件；电力仪表；智能配电系统；节能；夏普电器；应用1 工程概述上海夏普电器是由上海广电(集团公司、上海广电信息产业股份有限公司、日本夏普株式会社、日本三菱商式株式会社、日本夏普电子技术公司(美国销售公司共同投资1.5598亿美元组建地综合家用电器合资企业.公司成立于一九九二年六月,地处上海浦东新区金桥出口加工区,是第一家入驻浦东地大型家电合资企业.p1EanqFDPw上海夏普电器现在分为两个厂区,新厂主要生产洗衣机和冰箱等电器,老厂主要生产空调设备.原先厂区地配电室内安装地电力仪表主要为指针式,且多为电流和电压表,工厂对于所生产产品地耗能情况只是在总量上有个统计,而对于每个回路设备地耗能情况没有做到详细地统计,这对于工厂下一步推进企业节能降耗工作带来了诸多不便.通过这次对上海夏普电器公司各配电室内老式电力仪表地更新改造,拆除原先指针式电流电压表,安装上海安科瑞电气股份有限公司地ACR120EFL多功能电力仪表,使得工厂能够对全厂地产品耗能情况做到更加精细化地预算和管理,为企业地推进节能降耗打下基础.DXDiTa9E3d2用户需求电能监测要求精确到办公区和每条生产线地主要用电设备,如生产线地注塑机、冷却泵、冲床和办公区地照明、热泵、电梯等设备.在时间上需要从年度到每季度、每月、每周、每天,将每个重要用电环节地电能消耗与产量产值地关系清晰呈现出来,并且与每条生产线、班组乃至个人地绩效考核结合起来,真正做到电能管理地精细化和全面化,将节能降耗工作落到实处.RTCrpUDGiT 按照上海市电网两部制分时电价规定对全厂用电进行分时段计量.通过电能管理软件合理制定重要用电设备地用电计划,将设备用电计划落实到生产班组和个人.将计划用电界面通过工厂现有局域网进行Web发布,使得设备管理人员通过图表、曲线、报表等软件功能及时监测到设备运行和电能消耗情况,将节能意识从工厂管理层渗透到基层.5PCzVD7HxA3设计方案3.1 主要设计参考标准l DL 448-91 电能计量装置管理规程l DL/T 814-2002配电自动化系统功能规范l DL/T448-2003电能计量装置技术管理规程l ISO/IEC11801 国际综合布线标准l GBJ232-82 电测量仪表装置设计技术规程3.2 厂区配电回路电表改造平面图3.3 改造回路确定根据夏普工厂配电系统地现有情况和用户需求分析,确定需要进行改造地配电柜回路部分）如下表：序号总开关柜名称回路名称柜体编号变压器名称倍率*/5A一,洗衣机B室1NP2 100V200V 60HZ 电源B21馈电柜BT25002NC2-0成型1号部品升降机B22馈电柜3003B14 不锈钢槽加工2号线北）B14馈电柜4004N10-5不锈钢槽加工线北）冲床B13馈电柜1005N13不锈钢槽二次加工线5006N107A 洗衣机捆包线B12馈电柜3007N12不锈钢槽加工线南）4008NP1 100200V60HZ电源B11馈电柜 500二、洗衣机底层A室1N7注塑机 200吨 A22馈电柜AT23002N5注塑机 1300吨 A23馈电柜10003N11注塑机4台 350吨 350吨 550吨 650吨10004N4注塑机 1300吨A24馈电柜10005N8注塑机 850吨A11馈电柜AT110006N9注塑机 850吨 A12馈电柜10007N13-01洗衣机外壳成型线A13馈电柜10008NC6-01平衡圈 金属板轻机电源）A65馈电柜AT63009NA64洗衣机车间新风A64馈电柜50010NL2冷冻机NB2A62馈电柜AT680011NLK2 冷却泵60012NL1冷冻机NB1A61馈电柜80013NLK1冷却泵60014N6注塑机120吨A57馈电柜AT530015N3注塑机1300吨A65馈电柜100016N56-01洗衣机外壳成型线100017N2注塑机1300吨 A55馈电柜100018N1注塑机1600吨A54馈电柜1200四、洗衣机C室1C01洗衣机全自动总装线C21馈电柜CT25002CO2洗衣机全自动脱水槽组装线C22馈电柜50032APO4-1-1滚筒线60HZ, 电源C24馈电柜50041AP04-1滚筒线100V 200V电源C15馈电柜CT110005AP02滚筒总装线C14馈电柜5006BK11全自动100V 200 V 50HZ 电源C11馈电柜CT110003.4 系统结构设计系统通过安装在工厂电网中主要受电点和枢纽配电柜中地电能监测仪表采集到配电网地各项电力参数信号,再将信号转换为数据传输到计算机中,计算机对数据进行存储、计算和分类存储到数据库中,然后通过计算软件将电能以报表、图表地形式进行展示.电能管理人员可通过计算机看到电能地输入、传输、消耗地全过程.jLBHrnAILg整个电能管理系统采用分布式结构,按功能或区域进行划分,模块化设计.整个系统分为三层,即现场层、中间层、主控层.xHAQX74J0X现场层主要任务是将现场地各种配电系统地运行参数进行采集和测量,并将采集和测量地各种数据传输给监控系统.中间层位于现场层与主控层之间,采用高性能、嵌入式通讯服务器.通讯服务器负责把现场层仪表采集地数据经过网络通信联接、数据交换上传到主控层,是主控层与现场层地桥梁.主控层主要设置工业计算机,是人机交互层.LDAYtRyKfE主要功能为：一次主接线图界面显示；事件记录,系统运行异常监测；故障报警及操作记录；电能报表查询与打印；系统负荷、用户权限管理等主要功能；当前月用电计划设定,超计划报警；功率越限报警.Zzz6ZB2Ltk整个系统采用网络分布式结构,网络拓扑结构如下图.监控主机位于办公楼二楼地环境品质检测部,数据采集主要划分为三个区,洗衣机生产回路设备、冰箱生产回路设备和老厂空调生产回路设备.电力仪表地通讯为485总线结构,将信号通过屏蔽双绞线传输到数据采集器,数据采集器连入厂区地局域网中.dvzfvkwMI1网络拓扑图间隔层主要地设备为： ACR120EFL网络电力仪表、开关量、模拟量采集模块和智能断路器等.这些装置分别对应相应地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.rqyn14ZNXI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地数据交互.EmxvxOtOco站控层：设有高性能工业计算机、显示器、UPS电源、打印机、报警蜂鸣器等设备.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,以人机交互地形式显示给用户,同时用户可以通过系统软件发送指令至现场设备,实现远程遥控功能.SixE2yXPq5ACR120EFL网络电力仪表采用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地双方都可以接收、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.RS-485接口是采用平衡驱动器和差分接收器地组合,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.6ewMyirQFL3.5 电能管理软件设计 软件开发平台采用Acrel-3000电能管理组态软件.该组态软件是对现场电力参数进行采集与过程控制地专用软件,它提供了良好地用户开发界面和简捷地工程实现方法,只要将其预设置地各种软件模块进行简单地“组态”,便可以非常容易地实现和完成监控层地各项功能,比如在分布式网络应用中,所有应用例如趋势曲线、报警等）对远程数据地引用方法与引用本地数据完全相同,通过“组态”地方式可以缩短自动化工程师地系统集成地时间,提高集成效率.kavU42VRUs该系统实施后,实现了各类用电设备地一次系统图显示、各回路实时电参量遥测、重要回路电能报表、以及进线回路地负荷用电趋势、重要回路地分合闸报警、用户权限管理等功能,软件运行界面见下图.y6v3ALoS89上图为动力房BT1、AT1变压器室低压一次配电示意图,功能有电量遥测主要监测运行设备地电参量,其中包括：三相线电压,电流,功率,电能等电参量及配出回路地三相电流；遥信功能实现显示现场设备地运行状态,主要包括：开关地分、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.M2ub6vSTnP图上各个断路器图形,如果是红色说明此分支断路器合闸母线有电,如果是绿色说明断路器分闸母线无电.通过详细电参量界面,可查看各回路设备地实时详细电参数,如电压、电流、功率、功率因数、电能等,使用户在监控值班室内就可实时观察到每一个用电设备地运行参数.如上图所示.0YujCfmUCw在电流功率趋势曲线界面,可以查看某一具体用电设备地电流趋势曲线和功率趋势曲线,通过电流趋势曲线用户可以查看到某段时间内地设备运行最大电流以及该峰值电流地发生时刻,还可查看到该段时刻内三相电流地平均值,为设备地维护和制定合理地用电计划提供了可靠地数据依据.运行界面如下图所示.eUts8ZQVRd 通过汇总图表分析功能,用户可以查看设定时间段内分类汇总地空调、冰箱和洗衣机地汇总用电量,并以柱状图或者饼图地方式直观显示出来.也可以更进一步地查看各分类用电设备中每一台设备地任意时段用电量,并以柱状图显示,确定高耗能设备.sQsAEJkW5T本软件还根据客户地要求和使用习惯设计了计划用电功能.在计划用电界面显示了各个回路当月实时用电量,用户可以对本月各个设备制定计划用电量,如超出设定地计划值就会弹出报警窗口提示用户.进度条显示了本月实时用电数达到计划用电数地百分比,让用户能随时掌握每台设备地用电情况.通过该界面还可以对每个回路地功率上限进行设定,超过这个设定值会弹出报警窗口提示用户,通过报警查询功能可以查看历史报警记录.界面如下图.GMsIasNXkA系统特点画面显示直观,数据刷新快,同时系统操作简便,用户不需复杂地配置即可使用,系统功能模块丰富,各种功能可根据用户地需求灵活配置,系统地设计快捷方便,能够满足以后地系统升级扩容.TIrRGchYzg4 运行效果系统自2018年7月正式投入运行,经过一个月地数据采集通过电能管理软件分析,发现工厂有28%地电能消耗在22台空压机和29台注塑机上,且这些机器地电能消耗76%是在峰时段内发生地.工厂环境品质管理部门根据分析结果及时调整班组生产计划,优化生产线工艺流程,成功地使得空压机、注塑机地电能消耗70%发生在平时段和谷时段.仅此一项在2018年9月至12月间就为工厂节约电能支出约6万元.夏普电器电能管理系统地实现总计花费51万元,自运行以来保守计算月节约电能支出1.5万元,投资回报期为34个月.7EqZcWLZNX总地来说电能管理系统和安科瑞网络电力仪表地综合应用,具有实施简明,投资少等显著优点,可以方便和实时地监控配电系统地运行状态,对现场地用电设备进行统一管理,免去工作人员到现场记录地繁琐工作,系统对各种用电设备地历史运行数据和状态进行