安(ān)科瑞 陳聰(cōng) 周潔 陳正(zhèng) 於洋(yáng)

摘要(yào)：介紹(shào)安(ān)科瑞電能管理(lǐ)係(xì)統(tǒng)，采(cǎi)用(yòng)智(zhì)能電力(lì)儀表采集10個(gè)地點(diǎn)樓(lóu)層配電箱的(dí)各種(zhǒng)電(diàn)參(cān)量(liáng)。係統采用(yòng)現(xiàn)場(cháng)就(jiù)地組(zǔ)網的(dí)方(fāng)式(shì)，組網(wǎng)後通過(guò)現(xiàn)場(cháng)總(zǒng)綫通(tōng)訊遠傳(chuán)至監(jiān)控後台(tái)，通過(guò)電能管(guǎn)理係統(tǒng)實現(xiàn)對(duì)變(biàn)電所配電回路用(yòng)電(diàn)的實時(shí)監控和管(guǎn)理(lǐ)。 

關(guān)鍵(jiàn)詞：樓層(céng)配(pèi)電箱(xiāng);智能電力儀表(biǎo);電能(néng)管(guǎn)理(lǐ)係統;

0 概述

    寧夏醫(yī)科(kē)大學(xué)附屬醫院(yuàn)的前(qián)身是解放(fàng)前的寧(níng)夏(xià)省立醫(yī)院。1949年新(xīn)中(zhōng)國成(chéng)立後，由(yóu)人(rén)民政府(fǔ)接管，該(gāi)稱(chēng)寧夏(xià)省人民醫(yī)院(yuàn)。1954年(nián)寧(níng)夏(xià)省(shěng)撤消(xiāo)後(hòu)，改稱甘(gān)肅(sù)省(shěng)第二人(rén)民醫院(yuàn)。1958年寧(níng)夏回族自(zì)治(zhì)區(qū)成立後(hòu)，改(gǎi)為(wéi)自治區人民(mín)醫院(yuàn)，1973年(nián)改為(wéi)寧夏(xià)醫(yī)科大學(xué)附屬醫院(yuàn)。

    寧(níng)夏醫科(kē)大學(xué)附(fù)屬醫院有(yǒu)10座樓270個(gè)回(huí)路(lù)配(pèi)電(diàn)回路(lù)。

1 客(kè)戶(hù)需求

    寧夏醫(yī)科大學附屬醫院(yuàn)現場270個回(huí)路(lù)配(pèi)電(diàn)回路分(fēn)布(bù)在(zài)10座樓(lóu)內，對用(yòng)電管(guǎn)理(lǐ)人員很(hěn)大(dà)的不(bù)便，根據(jù)其實際情況(kuàng)提(tí)出以下需求(qiú)：

    (1)，與現有能源(yuán)管(guǎn)理係統友好(hǎo)兼(jiān)容；

    (2)，配(pèi)電(diàn)室(shì)低壓抽(chōu)屉(tì)櫃(guì)中，隻監測常用綫路，對於備用(yòng)的綫路(lù)暫不(bù)作(zuò)處(chǔ)理；

    (3)，樓層配(pèi)電箱(xiāng)中，雙電(diàn)源綫(xiàn)路隻監測主(zhǔ)電源電(diàn)量(liáng)；

    (4)，係統(tǒng)總(zǒng)軟(ruǎn)件(jiàn)未(wèi)來能夠繼(jì)續擴充(chōng)其他能(néng)源(yuán)係統，如暖(nuǎn)通空(kōng)調等(děng)；

    (5)，與科研樓(lóu)，外科(kē)樓目前動力能(néng)源監控係統(tǒng)友好兼容(róng)；

    (6)，設立集(jí)中監控(kòng)中心。快速響應(yīng)電網故(gù)障，快(kuài)速(sù)判斷故障原因(yīn)和故障(zhàng)地(dì)點(diǎn)，快速(sù)恢復供電。

    (7)，實時(shí)監測各配電室(shì)低(dī)壓綫(xiàn)路(lù)運行狀(zhuàng)況(kuàng)及參(cān)數(shù)。縮短(duǎn)故(gù)障(zhàng)響(xiǎng)應(yīng)時(shí)間(jiān)，提高供電可靠性(xìng)；

    (8)，提供整(zhěng)體(tǐ)通(tōng)訊解(jiě)決(jué)方案(àn)，係統(tǒng)地解決各(gè)層(céng)次(cì)設備可靠，高速通訊(xùn)的問(wèn)題。為(wéi)實(shí)現數(shù)字化供(gōng)配(pèi)電(diàn)係統(tǒng)奠(diàn)定基礎(chǔ)；

    (9)，實(shí)現醫院(yuàn)各樓層或(huò)各科室電量自動計(jì)量(liáng)。

    (10)，係(xì)統(tǒng)能(néng)夠(gòu)實現(xiàn)故(gù)障(zhàng)和異(yì)常的(dí)預警報警，並能(néng)夠(gòu)對(duì)歷史(shǐ)數據(jù)進(jìn)行存(cún)儲分析；。

    根據(jù)用戶需求(qiú)，需要對第(dì)十(shí)寧(níng)夏(xià)醫科(kē)大(dà)學附屬(shǔ)醫院10座(zuò)樓進行(háng)組網並建立電能管理(lǐ)係統(tǒng)（主(zhǔ)要(yào)是數據(jù)的(dí)實(shí)時(shí)監控），在控製中心(xīn)值(zhí)班(bān)室內設置監控(kòng)平台，對270個(gè)回(huí)路實時(shí)監測，統計，分(fēn)析，以(yǐ)保證用(yòng)電(diàn)的(dí)安全，可靠。

    安科瑞(ruì)電能管(guǎn)理(lǐ)係統，充分利用了現代(dài)電子技術，計算機技(jì)術，網(wǎng)絡技術和(hé)現(xiàn)場(cháng)總(zǒng)綫(xiàn)技術(shù)的(dí)新(xīn)發展，對變(biàn)配(pèi)電(diàn)係(xì)統(tǒng)進行分(fēn)散數(shù)據采(cǎi)集和集(jí)中監控(kòng)管理。對(duì)配電係統的(dí)二次(cì)設備(bèi)進行組網(wǎng)，通過計算機和通訊(xùn)網(wǎng)絡(luò)，將(jiāng)分散(sàn)的(dí)配(pèi)電(diàn)所的現(xiàn)場設(shè)備連接(jiē)為一(yī)個(gè)有機的整(zhěng)體，實現電網運行(háng)的(dí)遠(yuǎn)程監(jiān)控(kòng)，集中管理(lǐ)。

2 係統結構描(miáo)述

    本(běn)係統采(cǎi)用分(fēn)層分布(bù)式(shì)結構進行設(shè)計(jì)，即(jí)站(zhàn)控(kòng)管理(lǐ)層(céng)，網絡通訊(xùn)層(céng)和現(xiàn)場設備(bèi)層(céng)，項目(mù)組(zǔ)網(wǎng)圖(tú)如下(xià)，現場10個網絡(luò)地點(diǎn)的PZ80L-E4/KC，DTSF1352，ARTM-1儀表經(jīng)RS485現場總綫(xiàn)連(lián)接至串口服務器，然後(hòu)通過以太網經光纖傳(chuán)輸至現(xiàn)場監控(kòng)主機，實(shí)現(xiàn)數據的采(cǎi)集，存儲，處(chǔ)理(lǐ)，顯示和上(shàng)傳如(rú)圖（1）所(suǒ)示：

圖（1）電(diàn)能管理(lǐ)係(xì)統網絡拓(tuò)撲圖

    間隔(gé)設備(bèi)層主要(yào)為(wéi)：PZ80L-E4/KC，DTSF1352，ARTM-1儀表，分別對(duì)應相(xiāng)應的一(yī)次設備分散安裝(zhuāng)在10座(zuò)樓(lóu)配電(diàn)室的(dí)電(diàn)氣(qì)櫃內(nèi)，這(zhè)些(xiē)裝置均采(cǎi)用(yòng)RS485通訊(xùn)接(jiē)口(kǒu)，通過(guò)現場MODBUS總綫組網(wǎng)通訊，實(shí)現(xiàn)數據現場(cháng)采(cǎi)集(jí)。

    網(wǎng)絡通(tōng)訊(xùn)層(céng)主要(yào)為(wéi)：通訊(xùn)服務器(qì)，其主要(yào)功能(néng)為把(bǎ)分散在現場采(cǎi)集裝置集(jí)中采(cǎi)集(jí)，同時(shí)遠傳至(zhì)站(zhàn)控(kòng)層(céng)，完(wán)成(chéng)現場層(céng)和站控(kòng)層之(zhī)間的數(shù)據交(jiāo)互。

    站控(kòng)管理層：設有(yǒu)高性能(néng)工(gōng)業(yè)計算機(jī)，顯示器，UPS電源(yuán)，打印機等設備。監(jiān)控係統安裝(zhuāng)在計(jì)算(suàn)機上(shàng)，集(jí)中采集(jí)顯示現(xiàn)場設備(bèi)運行(háng)狀況，以(yǐ)人(rén)機交(jiāo)互的形式顯(xiǎn)示給(gěi)用戶。

    建(jiàn)設完成後(hòu)的多功(gōng)能網絡電力(lì)儀(yí)表均(jūn)采(cǎi)用(yòng)RS485接口(kǒu)和(hé)MODBUS-RTU通訊協議，RS485采用屏蔽綫傳輸，一般(bān)都采(cǎi)用(yòng)二根(gēn)連(lián)綫(xiàn)，接綫簡單(dān)方(fāng)便；通訊接(jiē)口(kǒu)是半雙工通信(xìn)即通(tōng)信(xìn)的(dí)雙方都(dū)可(kě)以接(jiē)收(shōu)，發送(sòng)數據但是(shì)在同一時(shí)刻(kè)隻能(néng)發送(sòng)或接(jiē)收數據，數(shù)據傳輸速率為10Mbps。

    RS485接(jiē)口是采(cǎi)用(yòng)平衡(héng)驅動器(qì)和(hé)差分(fēn)接收(shōu)器的(dí)組合(hé)，抗噪聲幹擾的(dí)能力增(zēng)強(qiáng)，總綫(xiàn)上允(yǔn)許連(lián)接多(duō)達32個設備，傳輸距離為1.2km。

3 電(diàn)能管(guǎn)理(lǐ)係統主(zhǔ)要(yào)功(gōng)能(néng)

3.1  數據采集與處(chǔ)理(lǐ)

    數據采集是(shì)電能管理的基礎，數據(jù)采(cǎi)集主要(yào)由底層多(duō)功能網絡儀(yí)表采集完成，實(shí)現遠(yuǎn)程(chéng)數據的本(běn)地實時顯示。需要(yào)完成采(cǎi)集的信(xìn)號(hào)包括：三相電壓U，三相(xiāng)電(diàn)流(liú)I，頻率Hz，功率P，功率(shuài)因(yīn)數COSφ，電度Epi，遠(yuǎn)程(chéng)設備運行狀態(tài)等數據(jù)。

    數據(jù)處(chǔ)理主(zhǔ)要(yào)是把按要(yào)求(qiú)采集(jí)到的(dí)電參量實時準確(què)的顯示(shì)給(gěi)用戶(hù)，達到(dào)電能管理的(dí)自動化(huà)化(huà)和智能化(huà)要求(qiú)，同時把(bǎ)采集到的數據(jù)存入(rù)數(shù)據庫(kù)供(gōng)用戶查詢。

3.2  歷史事件

    歷史事(shì)件(jiàn)查看(kàn)界麵(miàn)主(zhǔ)要(yào)為用(yòng)戶查(chá)看曾經(jīng)發(fā)生(shēng)過的故(gù)障(zhàng)記(jì)錄，信號記錄(lù)，操作記錄(lù)，越限(xiàn)記錄提(tí)供方(fāng)便(biàn)友(yǒu)好的人(rén)機交互(hù)，通(tōng)過歷史事(shì)件查(chá)看(kàn)平台，您可以根(gēn)據自己的要求(qiú)和(hé)查(chá)詢條件(jiàn)方便(biàn)定(dìng)位您所要(yào)查看(kàn)的(dí)歷史(shǐ)事(shì)件(jiàn)，為(wéi)您把(bǎ)握整個係統(tǒng)的運行(háng)情(qíng)況提供了良好(hǎo)的軟(ruǎn)件(jiàn)支持。

3.3  數(shù)據(jù)庫建(jiàn)立與查詢

    主(zhǔ)要完(wán)成遙(yáo)測量和(hé)遙(yáo)信量(liáng)定時采集，並且建立數據(jù)庫(kù)，定期生(shēng)成(chéng)報表(biǎo)，以(yǐ)供用(yòng)戶查詢打(dǎ)印。

3.4  用戶權(quán)限(xiàn)管(guǎn)理(lǐ)

    針(zhēn)對不同(tóng)級別的用戶(hù)，設(shè)置不同(tóng)的(dí)權(quán)限組，防止(zhǐ)因(yīn)人(rén)為(wéi)誤操作(zuò)給(gěi)生產，生活帶來(lái)的損失，實現(xiàn)配電係統(tǒng)的安全(quán)，可靠(kào)運行。可以通過用戶管理進(jìn)行用(yòng)戶(hù)登錄，用(yòng)戶(hù)注銷，修(xiū)改密碼，添加刪(shān)除等操(cāo)作，方(fāng)便(biàn)用戶對(duì)賬號和權限的修(xiū)改(gǎi)。

3.5  運行負荷曲(qū)綫(xiàn)

    負荷(hé)趨勢(shì)曲(qū)綫(xiàn)功(gōng)能(néng)主(zhǔ)要負(fù)責定(dìng)時重(zhòng)要(yào)回路電流(liú)和(hé)功率負(fù)荷參量(liáng)，自動生成運(yùn)行負(fù)荷(hé)趨(qū)勢(shì)曲綫(xiàn)的，方(fāng)便(biàn)用(yòng)戶及時(shí)了(liǎo)解設(shè)備的(dí)運(yùn)行負(fù)荷(hé)狀況。點擊(jī)畫(huà)麵(miàn)相(xiāng)應按鈕或(huò)菜單項(xiàng)可(kě)以完(wán)成(chéng)相(xiāng)應(yīng)功能的(dí)切換(huàn)；可以(yǐ)查看實(shí)時(shí)趨勢(shì)曲綫或歷史趨勢綫；對所(suǒ)選(xuǎn)曲(qū)綫可以進行平(píng)移，縮放，量(liáng)程(chéng)變換等操作(zuò)，幫助用(yòng)戶進(jìn)綫(xiàn)趨(qū)勢(shì)分(fēn)析(xī)和(hé)故障(zhàng)追憶(yì)，為(wéi)分(fēn)析(xī)整個係(xì)統的(dí)運行狀(zhuàng)況提(tí)供(gōng)了直觀而方便的軟件支持(chí)。

3.6  遠(yuǎn)程(chéng)報(bào)表查詢

    報(bào)表管理程序(xù)的(dí)主(zhǔ)要功(gōng)能是根據用戶的需要設(shè)計報表(biǎo)樣(yàng)式，把係統中(zhōng)處理(lǐ)的(dí)數(shù)據(jù)經過篩(shāi)選，組(zǔ)合(hé)和統計生成用(yòng)戶需要的報表數(shù)據(jù)。本程序(xù)還(huán)可(kě)以根據(jù)用戶的(dí)需要對報表(biǎo)文件(jiàn)采(cǎi)用定(dìng)時保存，打印或者召喚保(bǎo)存，打印(yìn)模(mó)式。同時本程序(xù)還(huán)向用戶提(tí)供了(liǎo)對生成(chéng)的報表文(wén)件(jiàn)管(guǎn)理功(gōng)能。

    報(bào)表具有自由設置(zhì)查詢時(shí)間實(shí)現日，月，年的電(diàn)能統計(jì)，數據導(dǎo)出和報表打印等功能。

3.7 數據轉發功能

    電(diàn)能管(guǎn)理(lǐ)係統通(tōng)過(guò)廠內(nèi)局域網將數(shù)據(jù)轉發至(zhì)控(kòng)製中心的SQL Server數據庫中(zhōng)，實現數(shù)據的(dí)共享，避免(miǎn)數據的重(zhòng)復采集(jí)。

4 案(àn)例(lì)分析(xī)

    本監控(kòng)係(xì)統(tǒng)主要(yào)實現雲南省昆(kūn)明市第十(shí)寧夏(xià)醫(yī)科大(dà)學附(fù)屬醫院10座樓270個(gè)回(huí)路(lù)配(pèi)電回路(lù)實時監(jiān)測，分(fēn)析及管理，監(jiān)控範圍(wéi)如下(xià)表1所示：

表（1） 監(jiān)測點(diǎn)位(wèi)分布表(biǎo)

    安科瑞(ruì)電(diàn)氣股份(fèn)有限(xiàn)公(gōng)司(sī)為其(qí)選用(yòng)PZ80L-E4/KC的多功能網(wǎng)絡電力儀表。

    PZ80L-E4/KC尺寸及詳細(xì)參數(shù)如下圖2所(suǒ)示：

圖（2）  PZ80L-E4/KC尺寸(cùn)

    能源平台主(zhǔ)界麵，係(xì)統(tǒng)監(jiān)控現場所(suǒ)有(yǒu)地點在(zài)能源平(píng)台(tái)主(zhǔ)界麵上(shàng)以平(píng)麵(miàn)全(quán)景(jǐng)圖的方式直(zhí)觀展示(shì)，用戶點(diǎn)擊(jī)相(xiāng)應(yīng)全(quán)景(jǐng)圖(tú)上(shàng)相應的的(dí)地點即(jí)可進入對(duì)應(yīng)地(dì)點(diǎn)的監控(kòng)畫(huà)麵(miàn)。

    係統監控現(xiàn)場(cháng)所有點(diǎn)的通訊狀態，紅(hóng)色綠(lǜ)色分別代表儀表通(tōng)訊(xùn)異常(cháng)和(hé)正(zhèng)常(cháng)，便(biàn)於用戶(hù)查(chá)看(kàn)各(gè)監(jiān)測點通訊狀態，如圖(tú)：

 通(tōng)訊(xùn)狀態圖1

 通訊(xùn)狀(zhuàng)態圖2

通訊(xùn)狀態(tài)圖3

    遙測(cè)報警功能，主要(yào)完成對(duì)直變和主變負(fù)載(zǎi)越(yuè)限彈出報(bào)警(jǐng)界麵(miàn)指(zhǐ)示具體(tǐ)的報警(jǐng)位置並聲(shēng)音(yīn)報警(jǐng)，提(tí)醒(xǐng)值班人(rén)員及時處理。負載越限(xiàn)值在(zài)相(xiāng)應權限(xiàn)下可(kě)自(zì)由設置。具(jù)備歷史(shǐ)查詢功能，見(jiàn)圖。

越限(xiàn)報(bào)警(jǐng)信息(xī)

    用電量(liáng)報表功(gōng)能，可選(xuǎn)擇時(shí)間(jiān)段(duàn)進行查詢，支持任意(yì)時(shí)間段電度(dù)累計查(chá)詢，具(jù)備數據導出和報表打(dǎ)印等功能。為值班(bān)人(rén)員(yuán)提供了(liǎo)可靠的電(diàn)能報表(biǎo)。該報(bào)表各(gè)回路名稱(chēng)和數據庫(kù)關聯(lián)，方便用戶修(xiū)改回(huí)路(lù)名稱，用戶(hù)可以直(zhí)接打印報表(biǎo)，並(bìng)導(dǎo)出為(wéi)EXCEL格式如(rú)圖所示(shì)：

電能(néng)報(bào)表

    參(cān)數抄(chāo)表功(gōng)能(néng)，主(zhǔ)要(yào)所(suǒ)有回路的電參(cān)數(shù)進綫(xiàn)查(chá)詢。支持(chí)任(rèn)意(yì)時刻(kè)電(diàn)參數查(chá)詢，具備數據導出和報表打印(yìn)等功(gōng)能(néng)。電參數(shù)主(zhǔ)要(yào)包(bāo)括：三(sān)相電壓，三相(xiāng)電流(liú)，有功功(gōng)率，無功(gōng)功(gōng)率(shuài)，頻率和有(yǒu)功電度。如圖(tú)所示(shì)。

參數(shù)抄(chāo)表(biǎo)

    負(fù)荷(hé)趨勢(shì)曲綫界麵(miàn)中可(kě)直觀(guān)的(dí)查(chá)看(kàn)回路的(dí)負(fù)荷運(yùn)行(háng)情(qíng)況(kuàng)。查(chá)看實時和歷史趨(qū)勢(shì)曲(qū)綫(xiàn)，點(diǎn)擊畫(huà)麵相應(yīng)按鈕(niǔ)或(huò)菜(cài)單(dān)項(xiàng)可以完成相應(yīng)功能(néng)的切換(huàn)；幫(bāng)助(zhù)用戶進(jìn)綫趨勢(shì)分(fēn)析(xī)和故(gù)障追憶，具備曲綫打印(yìn)功能。為分(fēn)析整個係(xì)統的運行(háng)狀況提(tí)供(gōng)了(liǎo)直(zhí)觀而方(fāng)便(biàn)的軟件(jiàn)支持，見圖。

電(diàn)流(liú)趨勢曲(qū)綫圖(tú)

    係(xì)統可針(zhēn)對不同(tóng)級(jí)別的用戶(hù)，設置不(bù)同的(dí)權(quán)限組，防止因(yīn)人(rén)為誤操作(zuò)給生(shēng)產(chǎn)，生活(huó)帶來(lái)的(dí)損(sǔn)失，實現(xiàn)配(pèi)電係(xì)統的安全，可靠運行(háng)。可(kě)以通(tōng)過(guò)用戶(hù)管理進(jìn)行(háng)用戶登錄，用戶注(zhù)銷，修改密(mì)碼(mǎ)，添(tiān)加(jiā)刪除等操作(zuò)，方便用戶(hù)對(duì)賬(zhàng)號(hào)和權限的(dí)修(xiū)改，如(rú)圖(tú)所(suǒ)示。

用(yòng)戶權限操作示(shì)意圖

4 結(jié)束(shù)語(yǔ)

    1）本係統(tǒng)於(yú)2014年(nián)9月(yuè)完(wán)成現場調(tiáo)試(shì)，順利(lì)通過用戶驗(yàn)收(shōu)並(bìng)投入運(yùn)行，係(xì)統穩定可(kě)靠，至(zhì)今(jīn)未(wèi)出現任何(hé)故障，得(dé)到用(yòng)戶(hù)好評(píng)。

    2）本項目的成(chéng)功實(shí)施表(biǎo)明：本項(xiàng)目(mù)的(dí)技(jì)術(shù)方案是(shì)科學的，合理的，可行(háng)的(dí)。

    3）本(běn)係(xì)統采用(yòng)對(duì)分布(bù)式配(pèi)電的集中監控(kòng)，達到(dào)了預期(qī)的(dí)效果，電(diàn)能(néng)管(guǎn)理軟件運行(háng)界麵(miàn)滿足了用(yòng)戶需(xū)求，並(bìng)有(yǒu)效降低了(liǎo)設計(jì)和施工成本(běn)。