安科瑞 繆凱倫 陳聰 陳正

摘要：介紹高島屋，采用智能電力儀表，采集樓層用戶(hù)各種電參量。系統(tǒng)采用現(xiàn)場(chǎng)就地組網(wǎng)的方式，組網(wǎng)后通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)總線通訊并遠(yuǎn)傳至后臺(tái)，通過(guò)Acrel-3000型電能管理系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)樓層用戶(hù)用電的實(shí)時(shí)監(jiān)控和管理。

關(guān)鍵詞：高島屋;購(gòu)物中心;智能電力儀表;Acrel-3000型;電能管理系統(tǒng)

1 概述

上海高島屋百貨選址于虹橋路與紅寶石路當(dāng)中的古北國(guó)際財(cái)富中心二期，財(cái)富中心二期總高30層，是一幢含商業(yè)、酒店及購(gòu)物中心等于一體的智能化商務(wù)樓宇。

我司承接本項(xiàng)目的電能管理系統(tǒng)，實(shí)時(shí)采集樓層用戶(hù)終端電能計(jì)量表的數(shù)據(jù)，用于分析、管理用戶(hù)的用電情況，以便于用戶(hù)對(duì)樓層用電情況的實(shí)時(shí)了解。

1 需求分析

本電能管理系統(tǒng)的實(shí)施，在以下各方面達(dá)到預(yù)定的目標(biāo)：

1）掌握各終端用戶(hù)電力設(shè)備運(yùn)行情況；

2）對(duì)電能管理系統(tǒng)中各種狀態(tài)監(jiān)測(cè)、歷史數(shù)據(jù)生成報(bào)表，系統(tǒng)可以設(shè)計(jì)和管理多種報(bào)表樣式，實(shí)現(xiàn)日、月、年報(bào)表管理；

3）數(shù)據(jù)記錄和故障數(shù)據(jù)記錄；

4）提高電力管理系統(tǒng)運(yùn)行管理效率，大幅提升管理水平；

5）實(shí)現(xiàn)故障信息報(bào)警，報(bào)警查詢(xún)，可以設(shè)置預(yù)報(bào)警信號(hào)和故障報(bào)警信號(hào)，通過(guò)聲光、界面等方式提示用戶(hù)，待用戶(hù)確認(rèn)后復(fù)位，并可以提供報(bào)警信息打印功能。

6）強(qiáng)大的用戶(hù)管理功能，系統(tǒng)記錄各管理員運(yùn)行記錄、操作記錄等，并設(shè)置多級(jí)用戶(hù)，分別賦予不同權(quán)限以及相應(yīng)密碼，確保操作安全。實(shí)現(xiàn)各變電站無(wú)人或少人值班；

2  系統(tǒng)方案

監(jiān)控系統(tǒng)主要實(shí)現(xiàn)對(duì)上海高島屋終端用戶(hù)進(jìn)行電能管理。監(jiān)控范圍為終端用戶(hù)的遠(yuǎn)程實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)采集、處理、分析、顯示。系統(tǒng)于樓層強(qiáng)電井內(nèi)接入461只終端計(jì)量?jī)x表，分為22條總線，總線直接接入值班室內(nèi)采集設(shè)備，從而在監(jiān)控主機(jī)上實(shí)現(xiàn)總線上儀表與監(jiān)控主機(jī)的數(shù)據(jù)連通。如下圖所示：站控管理層、網(wǎng)絡(luò)通訊層和現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備層。

1）站控管理層

站控管理層針對(duì)電力監(jiān)控系統(tǒng)的管理人員，是人機(jī)交互的直接窗口。在主要指置于值班室的工控機(jī)、顯示器、UPS、打印機(jī)等。

2）網(wǎng)絡(luò)通訊層

通訊層主要是由兩臺(tái)NPORT5610-16串口服務(wù)器、協(xié)議隔離轉(zhuǎn)換器、以太網(wǎng)設(shè)備及總線網(wǎng)絡(luò)組成。NPORT5610-16串口服務(wù)器主要功能是監(jiān)測(cè)現(xiàn)場(chǎng)智能儀表；以太網(wǎng)設(shè)備及總線網(wǎng)絡(luò)的主要功能是實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)交互，使配電系統(tǒng)管理集中化、信息化、智能化，提高了配電系統(tǒng)的安全性、可靠性和穩(wěn)定性，達(dá)到了無(wú)人值守的目的。

3）現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備層

現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備層是數(shù)據(jù)采集終端，主要由智能儀表組成，智能儀表通過(guò)屏蔽雙絞線RS485接口，采用MODBUS通訊協(xié)議總線型連接接入通訊服務(wù)器，經(jīng)通訊服務(wù)器到達(dá)該門(mén)衛(wèi)處監(jiān)控主機(jī)進(jìn)行組網(wǎng)，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程控制。

智能儀表現(xiàn)場(chǎng)連接示意

現(xiàn)場(chǎng)儀表以手拉手方式通過(guò)屏蔽雙絞線(RVVSP2*1.0)進(jìn)行通訊連接，每根總線連接智能儀表數(shù)量在24只左右，然后將數(shù)據(jù)上傳至串口服務(wù)器NPORT5630-16，進(jìn)而將數(shù)據(jù)上傳至當(dāng)?shù)乇O(jiān)控終端。具體連接示意圖如下所示：

用戶(hù)側(cè)采用終端計(jì)量?jī)x表DDSD1352-C和DTSF1352-C,能夠測(cè)量單相(三相)電壓、電流、有功功率、無(wú)功功率、頻率、功率因數(shù)等。

3  系統(tǒng)功能

功能特點(diǎn)

本系統(tǒng)采用全中文界面，操作簡(jiǎn)單方便；運(yùn)行穩(wěn)定可靠。點(diǎn)擊相應(yīng)快捷按鈕即可進(jìn)入相應(yīng)的系統(tǒng)功能模塊；系統(tǒng)具有終端計(jì)量?jī)x表用電量顯示，模擬圖顯示和網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)圖顯示；系統(tǒng)提供了友好的人機(jī)交互界面，一切操作均可在界面上進(jìn)行，而且具有遠(yuǎn)程顯示功能。

登錄界面

軟件在啟動(dòng)后輸入對(duì)應(yīng)的密碼，才可進(jìn)入監(jiān)控系統(tǒng)界面，查看監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)，否則無(wú)法查看。用戶(hù)名分為“管理員"和“操作員"，兩者權(quán)限不同，操作員只能操作部分功能，管理員擁有權(quán)限。

整個(gè)界面分為三塊，標(biāo)題界面、系統(tǒng)界面和菜單切換界面。

標(biāo)題界面

在標(biāo)題界面中，將顯示當(dāng)前登錄用戶(hù)及系統(tǒng)當(dāng)前時(shí)間。

菜單切換界面

菜單切換界面排布的按鈕為系統(tǒng)各個(gè)功能切換按鈕。通過(guò)點(diǎn)擊不同的功能按鈕，就可進(jìn)入相應(yīng)的功能界面。

系統(tǒng)界面

系統(tǒng)界面

系統(tǒng)界面可查看各配電回路的用功情況以及主要的電參量。主要數(shù)據(jù)包括：三相電流，電能。當(dāng)選擇以“管理員"身份登錄系統(tǒng)后，可在系統(tǒng)一次圖中點(diǎn)擊回路名稱(chēng)，直接對(duì)回路名稱(chēng)進(jìn)行修改，修改后系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)保存。

通訊狀態(tài)

通訊狀態(tài)功能

進(jìn)入通訊狀態(tài)后，能夠看到整個(gè)系統(tǒng)的分布式網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，該系統(tǒng)具有網(wǎng)絡(luò)診斷功能。能實(shí)時(shí)監(jiān)控系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)通訊狀態(tài)，出現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)故障時(shí)，系統(tǒng)自動(dòng)顯示故障線路及具體單元。

電能報(bào)表

電能報(bào)表功能

用電量的管理以報(bào)表形式呈現(xiàn)，該報(bào)表可以呈現(xiàn)系統(tǒng)運(yùn)行期間的任意時(shí)間段內(nèi)的各回路用電，并制作在一張表內(nèi)，可方便查詢(xún)。

通過(guò)調(diào)節(jié)開(kāi)始時(shí)間和結(jié)束時(shí)間，可顯示此時(shí)間段內(nèi)的用電量。

該報(bào)表可以以電子表格的方式導(dǎo)出，同時(shí)具備打印功能。

報(bào)警及事件

實(shí)時(shí)報(bào)警

遙測(cè)實(shí)時(shí)報(bào)警功能

實(shí)時(shí)報(bào)警窗口監(jiān)測(cè)系統(tǒng)所采集的遙測(cè)量。報(bào)警窗口會(huì)在系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)自動(dòng)打開(kāi)，并一直隱藏在后臺(tái)。

當(dāng)有電流或者電壓越限，并且觸及報(bào)警界*，“相應(yīng)實(shí)時(shí)報(bào)警"窗口就會(huì)自動(dòng)彈出，并以紅色字體顯示具體的報(bào)警信息：回路名、越限的電參量、報(bào)警值等。

歷史報(bào)警

報(bào)警歷史查詢(xún)功能

在歷史報(bào)警界面中點(diǎn)擊查詢(xún)按鈕，通過(guò)調(diào)節(jié)開(kāi)始時(shí)間和結(jié)束時(shí)間，即可查詢(xún)到過(guò)去任意時(shí)間段內(nèi)的系統(tǒng)報(bào)警信息，包括遙測(cè)報(bào)警和遙信報(bào)警，還包括具體的報(bào)警時(shí)間，報(bào)警類(lèi)型，報(bào)警內(nèi)容等。

系統(tǒng)事件

系統(tǒng)事件查詢(xún)功能

可以查看當(dāng)前狀態(tài)下系統(tǒng)的各部分運(yùn)作情況，選擇“事件查詢(xún)"，可以查詢(xún)?nèi)我鈺r(shí)刻的運(yùn)作情況。

用戶(hù)管理

點(diǎn)擊菜單欄的“用戶(hù)管理"、“用戶(hù)登錄"、“用戶(hù)注銷(xiāo)"。

系統(tǒng)為用戶(hù)提供了3項(xiàng)與用戶(hù)身份和管理有關(guān)的功能?！坝脩?hù)登錄"可以實(shí)現(xiàn)登錄用戶(hù)身份的切換；已登錄用戶(hù)可以通過(guò)“用戶(hù)注銷(xiāo)"刪除登錄用戶(hù)的身份；“管理員"可以通過(guò)“用戶(hù)配置" ，修改所有用戶(hù)的登錄密碼；"管理員“可以使用“添加刪除"增添用戶(hù)身份，也可以刪除已有的用戶(hù)身份。

4  結(jié)束語(yǔ)

在當(dāng)今配電設(shè)施的應(yīng)用中，大型商業(yè)建筑的配電安全性至關(guān)重要，本文介紹的Acrel-3000電能管理系統(tǒng)在上海高島屋的應(yīng)用，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)變電所供配電回路用電的實(shí)時(shí)監(jiān)控，不僅能顯示回路用電狀況，還具有網(wǎng)絡(luò)通訊功能，可以與串口服務(wù)器、計(jì)算機(jī)等組成電力監(jiān)控系統(tǒng)。系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)對(duì)采集數(shù)據(jù)的分析、處理，實(shí)時(shí)顯示變電所內(nèi)各配電回路的運(yùn)行狀態(tài)，對(duì)分合閘、負(fù)載越限具有彈出報(bào)警對(duì)話框、語(yǔ)音提示、短信報(bào)警燈，并生成各種電能報(bào)表、分析曲線、圖形等，便于電能的遠(yuǎn)程抄表以及分析、研究，該系統(tǒng)運(yùn)行安全、可靠、穩(wěn)定，為工廠解決用電問(wèn)題提供了真實(shí)可靠的依據(jù)，取得了較好的企業(yè)效益。