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电力监控软件在石油钻具有限公司的应用 安科瑞鲍静君
摘要：本文介绍基于人机界面和三相电子式多功能电能仪表而设计实现的一套分散式采集和集中控制管理的配电自动化监控系统，系统实现了人机界面在配电室中无人管理的功能，省去了值班人员现场操作的繁复性，减少人工操作的误差性，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：人机界面；三相电子式多功能电能仪表；自动化系统；监控
0引言
随着社会的发展及电力的广泛应用，智能电能管理已成为多数用电量高的企业必然选择，节能、减少人工现场电能统计误差是当前用电迫在眉睫的问题，积极采用的技术和管理手段实现配电自动化系统更是节能行之有效的途径。
配电自动化系统包括很多部分，其中配电监测是配电自动化系统的一个非常重要的组成部分，主要功能包括：数据采集和监控（SCADA）、导出，配电网运行管理，用户管理，地理信息系统（GIS）等。随着计算机技术，网络技术和通信技术的飞速发展，我国电力行业正朝着信息化程度更高的方向发展，各种的信息技术正逐步应用于配电自动化监测系统当中。
本文以石油钻具有限公司电能监控系统为例子，提出了利用触摸屏和安科瑞公司三相电子式多功能电能仪表研制了一套适用于高、低压配电的集中监控系统。
1、项目介绍
石油钻具有限公司主要生产钻杆接头、加重钻杆接头、特殊钻杆接头等产品，公司拥有中型配电室一个，该项目采用昆仑通态触摸屏MCGS TPC7062KX与安科瑞DTSD1352三相电子式多功能电能表，实现实时数据的监测、控制，主要对整个配电系统可靠性进行全程的智能化监控，数据分析，以及对各回路所用电能进行统计[1]。
2、用户需求
石油钻具有限公司为实现配电系统的现代化、统一化、智能化以及规范化的管理，经过前期详细的市场调研和对不同电力系统公司的考察后，较终提出以下需求：
实时显示:各配电柜回路电压、电流及电能监测信息实时刷新，并在触摸屏实时显示；
电能管理:完成对各电能仪表的电能集抄功能，并自动生成符合客户管理需求的用电报表，报表能够在触摸屏上实现电能实时查询；
数据导出:实现各电能仪表电能按照客户要求的时间进行自动、手动导出，导成Excel形式到U盘，供客户对电能统计、打印。
3、设计方案
根据可靠性和率配电管理的要求，以及实用性，安全性，实时性，稳定性，可扩展性和易维护性的原则，对石油钻具有限公司的智能配电系统的改造提供如下设计方案。
3.1参考标准
DL/T 814-2002 《配电自动化系统功能规范》
DL/T645-1997 《多功能电能表通信规约》
GB/50198-2011 《监控系统工程技术规范》
DL/T721-2000 《配电网自动化系统远方终端》
GB/T50063-2008 《电力装置的电测量仪表装置设计规范》
DL/T634-2002 《远动设备和系统传输规约基本远动任务配套标准》
DL/T645-2007 《规约数据标识》
GB/T13729-2002 《远程终端通用技术条件》
3.2网络结构拓扑图
为满足配电室统一监控的要求，现场所有仪表通过屏蔽双绞线连接至触摸屏，进而实现对现场数据的采集、存储、处理，实时显示以及历史查询，拓扑结构如图1所示。
图1 电力监控系统拓扑结构图
4、系统功能
上位机采用触摸屏MCGS TPC7062KX，通过触摸屏进行现场仪表连接、数据库变量配置、界面设计等，完成了在上位机中监控现场电能表用电量的功能[2]。
4.1 实时显示
触摸屏采集现场各个电能表A相、B相、C相电流、电压及当前总有功电能数据，并在人机界面实时刷新显示，具体数据如下图2所示。
图2 电能表数据显示界面
4.2 电能管理
各个配电柜的电能表可以按照时间段进行历史数据查询，选择时间间隔对系统采集的电能表历史电能数据精确查询，根据客户要求，本系统实现每隔1小时自动存储电能，查询结果在触摸屏存盘数据浏览构建中显示，电能存盘数据如下图3所示。
图3 电能表数据存盘界面
4.3 数据导出
本系统能够实现电能表数据自动/手动导出，手动导出数据界面如下图4所示，用户根据需要选定导出数据的时间段（开始时间、结束时间），即可导出电能数据，以Excel形式导出到U盘，同时系统根据触摸屏对电能表数据存盘，自动导出所存盘的数据，导出数据如下图5所示。
图4 电能表数据导出界面
图5 导出数据界面
5、运行效果
数据的实时性：项目实施前现场数据主要靠人工抄录，各回路时间不统一，可对性差；项目实施后后台实时采集，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，数据可存储几年以上，查询速度快，只需鼠标一点，*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；项目实施后通过电能存盘数据分析，可了解各个时段的用电情况。
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：项目实施前各个配电柜回路通断电要现场去查看，断电时无报警；项目实施后通过触摸屏清晰展示，回路是否正常产生数据，后台自动记录数据。
6、结束语
在电力监控系统中配置网络电力仪表，具有实施简明，投资少等显着优点，可以方便和实时地监控配电系统的运行状态，对现场的用电设备进行统一管理，免去工作人员到现场记录的繁琐工作，减少人员工作量，同时，系统对各种用电设备的历史运行数据进行管理分析，工作人员根据建立的电能计量体系，可以了解、分析配电系统总体能耗，提出降耗计划，采取节能降耗措施，逐步提高用电效率。
参考文献：
[1].周中等编着. 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. 2011.10
[2].昆仑通态触摸屏MCGS初级、中级教程. 2013.4
柳州丽笙酒店能源管理系统能耗监测和节能分析 安科瑞鲍静君
一、酒店概况
柳州丽笙酒店是柳州市一家品牌五星标准酒店，位于风景迤逦的柳州河畔东岸中心商务区，与**广场隔街相望，邻近柳州火车站，总建筑面积4.5万平方米。酒店拥有设计师精心设计的客房和套房260间（含*套房），江景客房270度视角将柳江及柳州美景尽收眼底。酒店设计新颖，现代风格与当地壮族等少数民族风情结合，加上高雅舒适的客房、完善的会务、餐饮娱乐设施以及秉承着卡尔森集团“Yes, I Can！”的核心服务理念为宾客提供的服务，柳州丽笙酒店致力于打造民族风情的品牌五星标准酒店，成为商务活动和度假休闲的可以选择之地。
作为星级酒店，原丽笙酒店配电系统采用指针式电流电压表，仅可通过手抄器至现场操作。相关设备无法实现自控，且相关数据无法实现监测，造成酒店的能源大量浪费，同时酒店的节能减排工作也无法正常开展。如今，在**号召节能减排的大环境下，其物业管理在节能、降耗方面格外重视，节能已被列为酒店的工作之一。
现场共有两个配电室、共有PZ48-AI3/C 仪表67只。经过节能改造后进线采用多功能表，各支路采用电流表。
二、 节能改造
在柳州丽笙酒店节能改造的“手术”中，使用方考虑更多的是系统稳定性、控制精度、技术服务以及设备的后期维护等因素。所以2011年底，酒店综合考虑投资效费比、长期使用及维护成本、实际使用效果等因素较终选用安科瑞电气股份有限公司*的Acrel-5000能耗分析管理系统和现场信号采集装置，对原大楼的楼宇自动化控制系统进行节能改造，进而实现对大楼内机电设备的监控管理。新的自控系统一方面为酒店提供健康、舒适、洁净的空气环境，另一方面监控和**各种设备的正常运行，较终实现整个酒店节能减排的工作指标。
Acrel-5000能耗分析管理系统对建筑物内的所有空调机组设备、通风排风设备、冷热源设备、给排水系统设备、照明设备实行自动监测和控制，同时收集、记录、保存及管理有关系统的重要信息和数据，提高运行效率，保证工作环境的特殊需求，达到节省能源，节省人力，较大限度延长设备寿命的目的。
三、酒店管理系统改造过程中的难点问题
1、老化的电气设备造成控制时有些点位接触不稳定；
2、电气控制柜难以提供部分控制点位，造成控制效果不明显；
3、施工中酒店内部平行走线难度较大，再加上酒店内部正常营业不宜施工。所以我们根据产品现场总线距离长，模块扩展能力大的特点，尽量垂直走线，水平线利用一根现场联网线，从而化解了这个难题；
4、在改造施工前对原系统的网络结构、走线情况及功能要排查清楚，这样有利于新系统的施工。以前的楼控系统产品本身的性质导致网络设计不是很合理，造成布线浪费较大，整个酒店楼控系统网络结构布置较乱。在今年改造设计中，我们充分考虑了原设计的走线缺陷，结合新产品灵活特点将整个酒店的系统进行了网络整合，使得现在整个酒店内网络更趋于合理；
5、这次改造大部分配套传感器、互感器等设备延用原先系统的，但是部分设备控制精度不是很精确而且灵敏度降低，酒店又添加了一些新的传感器、互感器和接口机电设备。Acrel-5000能耗分析管理系统兼容来自不同品牌的老化的电气柜、传感器等设备和新加的所有设备，使得控制难度加大，经过对设备的反复检测，系统的多次调试，较终达到控制效果;
四、酒店节能方案
节能规划：
（1）能耗计量，个目的是计算和考核，有一个完整的管理数据；二个目的是通过对计量的数据分析和比较对浪费能源的部门和设备进行有效的控制。能量计量中配备了水表，电表，蒸汽表等计量仪表能准确按时保存报表供查看分析。
（2）能耗分析，通过各种信息和数据，进行历史和趋势分析，建立科学有效的节能运行模式与方案，以达到良好的节能效果。
节能控制：
（1）冷冻机房的节能控制，有数据采集，冷水机组的台数选择，冷冻水泵，冷却水泵的变频控制，冷却塔风机的数量控制。
（2）换热器的节能控制，数据采集，换热器台数的选择，温度控制与**温报警。
（3）空调、新风、排风机的节能控制，温度控制，新风阀的调节，部分变频控制，空气质量的检测与自动控制。
（4）风机盘管节能控制，实现远程调节和监控管理。
（5）照明节能控制与管理。
（6）锅炉能耗计量，蒸汽流量累计。
（7）变配电能量计量。
（8）冷热水供回水能量计量。
节能管理：
（1）空调系统运行节能管理。事先按时间表来开启空调新风机组，并配合温湿度的焓值调节风阀开度和水阀开度。通过风机的累计运行时间来定时维护机组以延长机电设备的寿命。
（2）冷热水系统运行节能管理。通过压差控制变频器的频率，在闭环情况下实现冷冻水泵自动控制。通过冷却水回水温度，在闭环情况下自动选择冷却塔风机台数。通过所有设备的累计运行时间来定时维护冷水机组和水泵以延长机电设备的寿命。
（3）照明系统运行节能管理。通过时间表开启公共照明，夜晚开启部分公共灯，有人进入时开启相应的照明路数。
五、酒店能耗分析管理系统介绍
1、系统网络拓扑结构
智能电力监控系统是由智能测控装置、网络设备及计算机设备等互联布局而成。系统因项目规模不同、功能性能不同、重要程度不同、用户投资水平不同，可采取不同的拓扑结构。但是无论采取何种拓扑结构都是采用了“站控管理层——网络通讯层——现场设备层”的分层分布式设计思想。这种分层设计，符合当前通讯体系设计实现的标准，在每层都能相对地完成监视控制功能，即可以实现远方的监视控制，也能够在上层故障时不影响本层和下一层的功能。柳州丽笙酒店能源管理系统网络拓扑结构如图1所示。
图1 系统网络拓扑图
各个结构层的具体形式如下：
（1）主站层（站控管理层）
位于监控室内，具体包括：安装有智能电力监控系统的后台主机等相关外设。负责将通讯间隔层上传的数据解包，进行集中管理和分析，执行相关操作，负责整个变配电系统的整体监控。智能电力监控系统提供**的通讯功能模块，通过**的以太网硬件通讯接口，以OPC方式或其它通讯协议向上一级系统（如：BAS 、DCS 或调度系统）发送相关的数据和信息，实现系统的集成。
（2）通讯间隔层（网络通讯层）
采用通讯管理机，负责与现场设备层的各类装置进行通讯，采集各类装置的数据、参数，进行处理后集中打包传输到主站层，同时作为中转单元，接受主站层下发的指令，转发给现场设备层各类装置。
（3）现场设备层
位于中低压变配电现场，具体包括：ACR多功能电力仪表、PZ电流表、负责采集电力现场的各类数据和信息状态，发送给通讯间隔层，同时也作为执行单元，执行通讯间隔层下发的各类指令。
2、软件设计参照的标准和依据
GB/50198-94 《监控系统工程技术规范》
GB/T13730 《地区电网数据采集与监控系统通用技术条件》
DL/T630 《交流采样远动终端通用技术条件》
GB/T13729 《远动终端通用技术条件》
GB2887 《计算站场地技术要求》
3、设备参数列表
4、系统功能
智能电力监控系统应具有完善的网络管理功能，网络的拓扑结构自上而下呈金字塔结构，越向下网络结构越复杂，设备种类越多，设备数量越大，越难于管理与维护。安科瑞（Acrel）公司开发的Acrel-5000能源管理系统具有强大、的网络管理子系统，把供配电系统的运行设备和运行状态置于毫秒级、周波级的连续精确的监视控制中。
a、友好的人机交互界面（HMI）
标准的变配电系统具有CAD一次单线图显示中、低压配电网络的接线情况；庞大的系统具有多画面切换及画面导航的功能；分散的配电系统具有空间地理平面的系统主画面。主画面可直观显示各回路的运行状态，并具有回路带电、非带电及故障着色的功能。主要电参量直接显示于人机交互界面并实时刷新。
b、用户管理
本软件可对不同级别的用户赋予不同权限，从而保证系统在运行过程中的安全性和可靠性。如对某重要回路的合/分闸操作，需操作员级用户输入操作口令外，还需工程师级用户输入确认口令后方可完成该操作。
c、数据采集处理
系统可实时和定时采集现场设备的各电参量及开关量状态（包括三相电压、电流、功率、功率因数、频率、电能、温度、开关位置、设备运行状态等），将采集到的数据或直接显示、或通过统计计算生成新的直观的数据信息再显示（总系统功率、负荷较大值、功率因数上下限等），并对重要的信息量进行数据库存储。
d、趋势曲线分析
系统提供了实时曲线和历史趋势两种曲线分析界面，通过调用相关回路实时曲线界面分析该回路当前的负荷运行状况。如通过调用某配出回路的实时曲线可分析该回路的电气设备所引起的信号波动情况。系统的历史趋势即系统对所有已存储数据均可查看其历史趋势，方便工程人员对监测的配电网络进行质量分析。
e、报表管理
系统具有标准的电能报表格式并可根据用户需求设计符合其需要的报表格式，系统可自动统计。可自动生成各种类型的实时运行报表、历史报表、事件故障及告警记录报表、操作记录报表等，可以查询和打印系统记录的所有数据值，自动生成电能的日、月、季、年度报表，根据复费率的时段及费率的设定值生成电能的费率报表，查询打印的起点、间隔等参数可自行设置；系统设计还可根据用户需求量身定制满足不同要求的报表输出功能。
f、事件记录和故障报警
系统对所有用户操作、开关变位、参量越限及其它用户实际需求的事件均具有详细的记录功能，包括事件发生的时间位置，当前值班人员事件是否确认等信息，对开关变位、参量越限等信息还具有声音报警功能，同时自动对运行设备发送控制指令或提示值班人员*排除故障。
六、结束语
客人的体感舒适度要求对于五星标准的豪华大酒店来说是相当严格的，按照五星级标准，酒店有些部位机电设备可能要长期运行，所以满足客人是位的。这样我们如何做到节能管理成了一个大的问题。
能源管理系统的目标是帮业主统计数据，通过数据分析，做出节能策略，通过可靠的节能策略来达到节能的目标，系统自身的节能来自与系统的设计，但这不是较终的节能目标。所以， 能源管理系统本身的节能设计也是来自于物业运作的需要，通过物业管理的模式来决定节能，并不是安装楼控系统就是节能的。
通过这次节能改造，我们为酒店培养更多懂 能源管理系统的技术人员和节能分析的管理人员，便于日后的维护和节能管理，让楼控系统真正运行起来起到节能的效果，不应让BAS走进节能的误区，更不应成为用户的一个摆设。
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].周中.电力仪表在大型公共建筑电能分项计量中的应用[J].现代建筑电气 2010. 6