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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
国家机关办公建筑中的能耗分析管理系统 安科瑞鲍静君
【摘要】：本文主要介绍了广东某**局节约型建筑节能监管平台的建设，着重阐述了Acrel-5000建筑能耗分析管理系统软件，及其实现分散式采集和集中控制管理的智能化节能监控体系。
【关键词】：机关大楼；智能电测表；建筑能耗分析
一、前言
我国目前是世界上二位能源生产国和消费国。能源供应的持续增长，为经济社会发展提供了重要的支撑；同时，能源消费的快速增长，为世界能源市场创造了广阔的发展空间。中国已经成为世界能源市场不可或缺的重要组成部分，中国的发展对维护**能源安全，正发挥着越来越重要的积极作用。
在我国，建筑能耗约占总能耗的27%以上，而且还在以每年1个百分点的速度增加。据住房和城乡建设部统计数字显示，我国每年城乡建设新建房屋建筑面积近20亿平方米，其中80%以上为高能耗建筑；既有建筑近400亿平方米，95%以上是高能耗建筑。建筑能耗占全国总能耗的比例逐年快速上升，为应对上述情况，我国新建建筑已经基本实现按节能标准设计，这个比例已高达95.7%，但是，施工阶段执行节能设计标准的比例仅为53.8%。
据统计，我国国家机关办公建筑和大型公共建筑总面积不足城镇建筑总面积的4%，但年耗电量约占全国城镇总耗电量的22%，每平方米年耗电量是普通居民住宅的10～20倍，是欧洲、日本等发达国家同类建筑的1.5～2倍。
由此看来，节能减排是我国当前及将来发展中所必须面临并亟待解决的重大问题。实际上，十一五规划已经为减少能源浪费和降低废气排放制定了具体的目标，**印发的发展改革委会同有关部门制定的《节能减排综合性工作方案》，明确了中国实现节能减排的目标任务和总体要求。
为了我国长远可持续的发展，为了我国能源的安全，也为了把我国建设成一个和谐、现代化的文明社会，节能减排是必须完成的既定目标。为达到上述目标，作为占总能耗1/4还多的建筑物，迫切需要建立一套完整的能耗监测系统，特别必须建立一套国家机关办公建筑和大型公共建筑能耗监测系统，这是节能减排的必要措施。
二、系统设计依据及技术规范
建筑能耗监测系统是在住房和城乡建设部制定的《国家机关办公建筑和大型公共建筑能耗监测系统》技术规范的出台后完成设计和开发的。因此，设计依据充分、技术标准正确，并且为节能减排提供了预留接口。
本系统设计依据的技术规范包括：
1、住房和城乡建设部技术要求
《国家机关办公建筑和大型公共建筑能耗监测系统分项能耗数据采集技术导则》
《国家机关办公建筑和大型公共建筑能耗监测系统分项能耗数据传输技术导则》
《国家机关办公建筑和大型公共建筑能耗监测系统楼宇分项计量设计安装技术导则》
《国家机关办公建筑和大型公共建筑能耗监测系统数据中心建设与维护技术导则》
《国家机关办公建筑和大型公共建筑能耗监测系统建设、验收与运行管理规范》
《国家机关办公建筑和大型公共建筑能耗监测系统软件开发指导说明书》
2、国家及行业相关标准
GB50052-2009 供配电系统设计规范
DL/T 698 电能信息采集与管理系统
MODBUS_RTU 多功能电表通信规约
CJ/T 188-2004 户用计量仪表数据传输技术条件
GB/T 19582-2008 基于Modbus协议的工业自动化网络规范
GB 9254-1998 信息技术设备的无线电骚扰限值和测量方法
GB/T 17168-1998 信息技术设备抗扰度限值和测量方法
GB/T 17626-1998 电磁兼容试验和测量技术
三、建筑能耗分析管理系统应用实例
广东某市级**中心，总占地面积85亩，总建筑面积9.2万平方米，工程建设投资4亿元，建成后的机关大楼，供区法院、检察院、**、政法委在内的政法系统单位办公使用。
该项目有1#（**）、2#（法院、检察院）两个变配电室，室内的配电柜中安装了安科瑞332块PZ系列可编程智能电测表。为了能够实现电力参数实时遥测、电能计量、电能报表等功能，系统采用了Acrel-5000能耗监测管理系统，做到集中管理、集中控制，解决了值班人员现场抄表的烦琐，及以往定期手工抄表带来的低效率和数据可靠性不高的问题。并且预留了扩展接口，可方便进行水、气以及其他能源消耗监测的扩展接入，具有投资少、简明实用、便于智能管理等优点。
四、系统结构
**中心的值班室位于1#**负一层变配电室旁，配置一台工业网络交换机；2#变配电室现场采用13根总线，使用一台16口的串口服务器，通过光纤连接至1#值班室内的交换机上；1#变配电室现场采用13根总线，使用一台16口的串口服务器，连接至值班室内的交换机；再通过大楼的局域网把数据传输到后台系统。
Acrel-5000能耗监测管理系统拓扑结构如图1。
图1 系统拓扑结构图
Acrel-5000能耗监测管理系统采用了分布式结构，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。
现场层主要任务是将现场的各种配电系统的运行参数进行采集和测量，并将采集和测量的各种数据传输给监控系统。项目中主要使用了安科瑞PZ系列可编程智能电测表共计300余台，实现了现场300余点位的监控及管理。以上设备均相互独立完成各自的功能，不依赖主控计算机运行，具备RS-485 通信接口，通过现场的RS-485总线将检测到的各项电参数和状态信号实时传输到中间层的数据处理单元—通讯服务器。
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的数据经过网络通信联接、数据交换上传到主控层，是主控层与现场层的桥梁。
主控层位于1#**变配电室旁的值班室，配置高性能、高可靠性工业级计算机、UPS不间断电源、打印机等。Acrel-5000能耗监测管理系统安装在主控计算机上，通过软件的人机界面和各种控制功能实现对整个大楼电力系统的能耗监控及分析管理。
五、设备参数列表
六、系统功能介绍
现场低压配电系统主要有8台10/0.4 kV配电变压器和2台应急发电机，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测。
进线回路采用PZxx-E4/KC，它能测量三相电压、三相电流、有功功率、无功功率、功率因数、频率、有功电能、无功电能等多种电参量，并带有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,带RS485通讯接口。
配出回路采用PZxx-AI3/KC，它能测量三相电流，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，带RS485通讯接口。
进入系统后通过遥测我们可以查看各回路的三相线电压、电流、功率、电能等电参量。遥信功能则实现了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。如下图2，高压配电系统主要监测了高压回路的运行状态，红色代表合闸，绿色代表分闸；并在画面上动态显示三相电流、线电压。
图2 1#（**）高压配电系统图
图3的低压配电系统主要监测了运行设备的电参量，其中包括：进线三相电流，功率，功率，电能，频率等电参量及配出回路的三相电流。
图3 T1变压器低压配电系统图
系统通讯状态图，可实时查看系统各设备通讯运行情况，见图4。
图4 1#（**）配电室通讯状态
远程抄表功能，完成对各主要回路的实时远程集抄功能。并根据时间段可以查询各回路的能耗情况，定期打印电能报表，见图5。
图5 电能报表
趋势曲线，可直观的查看回路的负荷运行情况，并进行不同时间段之间的能耗曲线比较，见图6。
图6 趋势曲线
能耗管理系统实施效果——机关办公大楼内的能耗分析管理系统经过近一年的运行,已积累了一定量的能耗数据，管理人员已可以使用此系统对楼内各分项系统、各个供电回路进行实时监测,多次及时地纠正了个别办公室在非工作时间忘记关灯、空调及办公设备的行为。通过对历史能耗数据的统计分析,已掌握了电耗在各大楼内分项系统中的分布情况以及各部门的能耗情况。Acrel-5000能耗监测管理系统为国家机关办公建筑的节能管理工作提供了客观的量化依据。
节能减排是我国当前及将来发展中所必须面临并亟待解决的重大问题。此**中心项目上的成功应用，证明了Acrel-5000能耗监测管理系统为国家机关办公建筑的实时数据采集及远程管理与控制提供了基础平台，实现建筑分项能耗的自动采集，自动汇总及分析，该系统能够得到大型建筑实时能耗，并为降低其建筑能耗和提高建筑能效，提供了决策依据和参考；为进一步推进能耗统计，能源审计，能效测评等工作提供了关键数据。
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]安科瑞电气股份有限公司产品手册.2013.01.版
[3] [2008]114号文《关于印发国家机关办公建筑和大型公共建筑能耗监测系统建设相关技术导则的通知》