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安科瑞鹏海生

一八三 - 二一九零 - 零九二七

摘要：电厂低压电源是电力管理的重点内容，可以帮助管理人员详细了解电力资源的分布情况，分析其合理性，并对各种电力设备的能耗进行评估。 但传统的计量模式和管理模式存在一定的局限性，复杂环境下检测到的数据也存在时效性差、准确性有待提高等缺点，不利于电能的合理管理和控制。 探索更加智能化的管理系统成为重要的任务内容。 本项目智能化低压电能在线管理系统的设计旨在实现管理的智能化、数字化，提高管理质量。 文章详细介绍了系统设计的参数和应用优势，在节能降耗的同时，能够在很大程度上保证电能系统运行的稳定性。 .

关键词：电厂； 智能低压电能在线管理系统； 节能降耗

0 前言

电力分厂在企业中起着关键作用，为总部和分公司提供电力支持，其中低压配电室的管理在其中占有重要地位。 目前，如何提高低压配电室用电管理质量已成为各企业面临的主要问题，也是合理配置企业电力资源、提升企业综合竞争力的核心。 在企业发展规模不断扩大和市场竞争日益激烈的影响下，实现低压电能智能化、信息化控制已成为必然。

1 项目概况

动力分厂的主要任务是为全厂提供充足的电能，服务范围不仅包括总公司，还包括下属分公司。 目前低压配电室电能计量系统的计量方式一般为指针式电能表、机械式电能表或电子直读式电能表。 它们虽然具有数据测量功能电表节电器有用吗，但不支持实时数据上传，而且系统中的设备较多。 传统计量方式下，统计周期长、工作量大，数据分析的准确性会受到很大影响，无法帮助管理者有效计量厂区用电量。 不仅如此，有些计量采用互感器安装，存在一定的安全隐患，可能影响设备的稳定运行。 本项目智能化低压电能在线管理系统旨在通过智能化管理建设，提高厂区电能管理质量，提高设备自动化、智能化水平，有效统计和监控用电情况区域电能，促进厂区节能降耗和设备升级改造。 提供充分、科学的数据参考。

二、项目实施内容

2.1 服务范围

(一)总部。 总公司共有低压配电室23间。 更换导轨式电能表、多功能测控电表、互感器、无线采集器分别为474台、62台、1422台、23台。 此外，电能管理系统应安装在精馏站主控室，并安装无线采集器。

（二）分支机构。 分公司共有低压配电室24间。 更换轨道式电能表、多功能测控电表、互感器、无线采集器分别为171台、59台、513台、23台。 此外，它们与总公司相同。 在精馏站主控室安装电源管理系统，安装无线采集器。 此外电表节电器有用吗，在总分公司的低配电室，母线连接柜和低压进线柜的面板上需安装多功能测控仪表，输出柜应配备配备三相电能表和初级电流互感器。 整流站主控室控制台必须配备服务器主机，安装电能计量监控系统软件。 由于部分分支机构还未实现5G网络覆盖，这些企业采用通信光纤传输信号。

2.2 系统联网方式

安装在低压配电室的多功能测控表，可通过有线或无线方式将测量数据上传至无线采集器； 导轨式三相电能表可通过LoRa无线方式将测量数据上传至无线采集器。 总分公司低矮机房的无线采集器，可利用5G网络实现数据传输，汇聚至精馏站主控室服务器。 但需要注意的是，电能计量管理系统需要提前预留接口，供集中控制系统平台使用。

3 设备的具体功能要求

3.1 导轨式三相电能表

(1)使用环境。 在非冷凝环境中，相对湿度要求在 5% 到 95% 之间。

(2) 安装要求。 在符合低压开关柜位置和尺寸的基础上，选择标准导轨安装。

(3)电磁兼容及防护等级。 设备需要在高湿度、腐蚀性气体、强电磁干扰的环境中工作，因此需要对元器件进行防潮、防腐、高稳定性工艺制造。 此外，电磁兼容必须达到EMC3级以上，防护性能必须达到IP52级以上。

(4)液晶显示。 DIN导轨式三相电度表需配备液晶显示器，满足高清、高亮度、支持背光等特点，用于显示电压、电能、功率因数、电流和 DI 状态。

(5)测量功能。 该电度表可测量多项参数，包括三相电流、三相电压、双向有功功率和千瓦时、双向无功功率和千瓦时、功率因数、电压不平衡度、零序电流、15min需量等。

(6) I/O输入输出。 开关量输入输出接点需要2个以上，才能实现就地断路器的分合闸。

(7) 通讯。 配置LoRa无线通讯接口，将采集到的数据传输至电源管理系统主机，同时刷新系统的开关量位移和实时数据； 配置RS-485通讯口作为备用通讯接口。

(8) 事件记录。 具备事件记录功能，可供管理人员后期查询报警、开关量位移等各种数据。 超过32个记录条目，断电后数据自动保存。

(9) 需求。 电能表可自行计算正向有功功率和无功功率的实时需量。

(10) 谐波分析。 配备谐波分析功能，可监测总电流谐波畸变率和回路电压，分次谐波数据应在31次以上。

(11) 固定值超出限制。 电能表支持电量超限报警功能，可用于相电压超上限和下限、电流超上限和下限、线电压超上限下限、总功率因数超过上限和下限、线电压超过上限和下限。 下限等。此外，必须有6组以上的超限报警事件。 超过限制后，系统会自动打开继电器插座。

3.2 多功能测控仪

(1)安装要求。 在符合低压开关柜位置和尺寸的基础上，选择标准孔进行嵌入式安装。

(2) I/O输入输出。 多功能测控电流表需要配备4个以上开关量输入接点和2个以上开关量输出接点，才能实现就地断路器的分合闸。

(3) 通讯。 多功能测控仪配备RS-485通讯口，用于将采集到的数据传输到电力管理系统的主机，并随时刷新系统的开关量位移和实时数据。同时。 事件序列记录分辨率应为 1 毫秒。

（四）其他。 多功能测控表的使用环境、电磁兼容及防护等级、液晶显示、测量功能、事件记录、需量、谐波分析、整定值超限等与本指南相同铁路三相电表。

3.3 无线采集器

(1)运行环境和防护等级。 无线采集器的使用环境、防护等级、电磁兼容性与轨道上三相电能表相同。

(2) 通讯参数。 以太网参数：配置4个以上标准RJ45以太网接口，内部设置1.5kV磁隔离保护。 串口通讯参数：配置8个以上RS485接口，内部设置3kV磁隔离保护、防静电保护、防雷、静电保护。

(3) 网络要求。 无线采集器必须支持5G网络。

(4) LoRa通信参数。 32个以上通信通道，工作频段为470~510MHz，主要采用LoRa调制方式，也支持FSK、GFSK等传统调制方式。 空旷条件下，极限通讯距离为3000m。

(5)数据采集功能。 超过8个RS-485接口、以太网接口和LoRa接口。 采集方式分为实时采集（通过在线轮询的方式实时采集每个表计的数据）、命令采集（收到数据中心的命令后立即采集）和自动定时采集（根据定时采集）预设时间）。

(6)数据转发功能。 配备8个以上转发通道，相互独立，同时支持转发协议、通讯地址和端口。

(7)数据存储。 采集器支持15天以上的数据存储，并能在出现故障或停电时自动保存数据。 当服务器恢复时，可以将保存的数据上传到后台服务器数据库，保证数据不丢失。

(8)透传功能。 要求集成串口服务器功能，以控制智能终端设备与主站之间的数据交换。

(9) 逻辑可编程功能。 可通过逻辑运算和算术运算进一步分析遥测、电能等数据，并将计算结果共享至主站，也可将计算结果用于远程导出； 二次逻辑编程有利于实现预期的输出结果。

(10)系统计时功能。 可显示时钟，支持SNTP时间同步和主站通讯时间同步，误差控制在0.5s/d以下。

(11) 输入输出功能。 4路以上系统输入信号，24V额定电压，10ms事件分辨率； 2路以上系统输出信号，分别为常开DO、常开和常闭Alarm，人员可使用软件将常开DO设置为常规DO输出，由逻辑控制。

3.4 服务器

(1) 处理器。 总公司和分公司均配备塔式服务器，处理器型号为Xeon E-2225G，CUP频率为3.7GHz。

(2) 内存容量。 服务器内存容量为16GB。

(3)硬盘容量。 服务器硬盘为SATA可扩展，容量为2TB，扩展后可达32TB。

(4) USB。 同时配置USB2.0和USB3.0，数量分别为4个和6个。

(5) 内置硬盘托盘。 配置6个内置硬盘托架，支持超大存储容量。

(6)操作系统。 操作系统选择Win10中文标准版。

(7) 4个DIMM插槽，支持DDR4内存容量。

(8)液晶显示器。 显示分辨率为1920*1080，面板尺寸为32英寸，刷新率为60Hz，响应时间为5ms。 此外，还配置了VGA接口和HDMI接口。

4 电能计量监控系统软件

4.1 电源监控功能

(1) 数据收集和处理。 该项目能够准确采集和处理各种能源和生产数据，数据稳定、可靠、及时。 采用专用数据库存储数据3年以上，系统支持5000多台设备。 电能计量监控系统软件中的采集程序可以同时采集多台设备，实现分布式数据采集。 此外，还可以就地预置，与实时监控主机独立运行。 一旦监控主机出现故障，采集程序不受影响。 软件系统同时支持主备冗余机制，要求程序间无缝切换，间隔时间小于8s。 数据采集​​程序还可以对数据进行统计、分析和修正，并具有自我保护机制，即在系统通信中断后，仍然可以通过读取智能设备中的数据恢复重要信息。

(2)实时监控报警。 监控设备的主要任务是在运行异常时发出报警信号，通过语音报警、监控画面推送、闪烁提示等方式实现监控的有效实施。

(3)事件记录查询。 发生告警时，电能计量监控系统软件会实时弹出告警画面，详细显示日期、时间、告警类型和定位告警位置，并根据事件对告警进行分类，显示不同的颜色和特征值，有利于人员有针对性的应对。 报警信息和处理结果会自动存储在相关数据库中，同时支持事件查询，人员可以在软件中根据时间、关键字等进行快速搜索。

(4)趋势曲线分析。 软件具有历史数据分析功能，可以对历史数据进行详细、智能的分析，类型多样，包括柱状图分析、曲线分析等，同时支持多种视图类型。

(5)故障记录与分析功能。 故障录波分析模块能正确读取故障波形文件并进行计算分析，显示变化趋势。 波形分析界面可以直观查询故障量的相关参数，显示矢量图形，实现波形数据导出和PNG图片输出。

(6) 标准报告模板。 系统支持报表统计。 程序中可以统计系统中所有设备的电量信息，并以报表的形式进行分析和传输。 同时支持比较统计、自定义计算、手工修改数据、自定义表格形式、信息查询、Excel格式转换。 、数据二次处理等功能，人员可打印报表发送至指定邮箱。

4.2 电源管理

(一)电能计量管理。 支持自定义设置电能计量点周期，可根据实际需要的周期选择电能消耗统计分析； 支持自定义时间段的统计报表显示和输出； 支持同比、环比、统计排名、多节点分析。

(2)需求管理。 支持需量计算功能，通过监控详细了解每台设备的需量变化趋势，从而分析每月基本电费，了解设备运行过程中的优化点并做出调整。 需求计算可以帮助管理者有效识别用电量，对于降低能耗、控制高峰电价用量、降低用电成本具有重要的现实意义。 所有分析的参数都可以柱状图、图形等形式显示出来，同时管理人员可以通过Web管理界面进行查询。 在需量计算功能下，系统可设置多级需量限值超警，实现电能质量和效率管理。

4.3 系统维护功能

为系统设置安全权限。 不同角色的用户可以根据自己的权限使用密码登录系统，对系统进行不同的操作。 操作记录将保存在数据库中； 分配访问范围和节点，还支持设置分级用户组。

4.4 数据库维护与管理

系统兼容性强，支持数据库连接，配备主备数据库同步机制，实现数据库合并。 数据库维护方便，可以方便地进行数据备份和恢复。 同时，人员可以对数据进行归档和管理，后期还可以查询和导出维修记录。

4.5 扩展功能

监控系统需要具备通讯接口扩展功能，方便各种设备的接入和综合数据的交互，同时支持二次开发。 支持标准协议设备和非标准协议设备的接入，也支持标准隐形传态协议转发数据。

5 安科瑞电源管理系统

5.1 概述

用户端消耗了整个电网80%的电能，用户端的智能化用电管理对用户的可靠性和节能具有重要意义。 构建智慧用电服务体系，推广用户侧智能电表、智能用电终端等设备用电管理解决方案，实现电网与用户双向良性互动。 客户端急需解决的研究内容主要包括：先进电表、智能楼宇、智能家电、增值业务、客户用电管理系统、需求侧管理等课题。

Acrel-3000WEB电源管理解决方案在用户端对用电量进行细分统计，以直观的数据和图表向管理者或决策者展示各子项的用电量，从而发现高耗能点或不合理点能源消费习惯，有效节约用电，为用户进一步节能改造或设备升级提供准确的数据支持。

5.2 申请地点

(1)写字楼(商务写字楼、大型公共建筑等)；

（二）商业建筑（商场、金融机构大楼等）；

（三）旅游建筑（宾馆、娱乐场所等）；

（四）科教文卫建筑（文化、教育、科研、医疗卫生、体育建筑等）；

（五）通讯建筑物（邮电、通信、广播、电视等）；

(6)交通建筑(机场、车站、码头建筑等)。

5.3 系统结构

5.4 系统功能

1）实时监控

系统具有友好的人机界面，以配电图的形式直观显示配电线路的运行状态，实时监测各回路的电压、电流、功率、功率因数、电能等电气参数，并动态监测断路器、隔离开关、地刀等的合分闸状态，以及与故障、告警相关的信号。

2）电能统计报表

该系统以丰富的报告支持测量系统的完整性。 系统具有定时抄表和汇总统计功能。 用户可自由查询自系统正常运行以来任意时间段内各配电节点用电量，即节点进线用电量和各支路用电量统计分析报告. 该功能使用电量可视化、透明化，当用电量误差过大时可进行分析追溯，保持计量系统的正确性。

3）详细电参数查询

在一次配电图中，当鼠标移至各电路附近时，鼠标指针变为手形，点击鼠标即可查看该电路的详细电气参数，包括三相电流、三相电压，可以查看三相总有功功率、总无功功率、总功率因数、正向有功电能，以及24小时相电流趋势曲线和24小时电压趋势曲线。

4）运行报告

系统具有实时电量参数和历史电量参数的存储和管理功能。 所有实时采集的数据和顺序事件记录都可以保存到数据库中。 在查询界面，可以自定义需要查询的参数，指定时间，或者选择查询和更新记录数据等，并以报表的形式展示。 用户可根据需要自定义运行日报、月报，支持导出Excel格式文件，也可根据用户要求导出PDF格式文件。

5）变压器运行监控

系统对配电系统主进线、主变、重要负荷出线的运行状态进行在线实时监测，并用曲线显示电流、变压器运行温度、有功功率需求等运行趋势、有功功率、视在功率和变压器负载率。 对变压器的负荷率和损耗进行分析，使运维人员及时掌握运行水平和用电需求，确保供电安全可靠。

6）实时报警

系统具有实时报警功能，系统可监测远传信号位移、保护动作、事故跳闸、电压、电流、功率、功率因数超限等配电断路器、隔离开关、接地等事件开刀、合刀动作等，根据事件级别实时监控报警。 当系统报警时，会自动弹出实时报警窗口，并发出声音或语音提示。

7）历史事件查询

系统可对遥信位移、保护动作、事故跳闸、电压、电流、功率、功率因数超限等事件记录进行存储和管理，方便用户追溯系统历史事件和告警、查询统计数据，并分析事故。

8）电能质量监测

该系统可以连续监测整个配电系统内的电能质量。 运维人员可以通过谐波分析柱状图和报表掌握进线、变压器和重要电路的电压、电流谐波畸变率和谐波含量。 、电压不平衡等，及时采取相应措施，减少谐波损耗，减少谐波引起的异常和事故（此功能需配备带谐波监测功能的电能表，不需要时可删除。

9) 遥控操作

系统支持断路器、隔离开关、接地开关等的分、合闸远程操作，系统具有严格的密码保护和操作权限管理功能。 对于每次远程操作，系统自动生成一个操作记录，记录内容包括操作者、操作时间、操作类型等。要实现该功能，断路器本身需要电动操作机构和保护、测量等硬件设备的支持以及具有遥控功能的控制装置。

10) 用户权限管理

为了保证系统的安全稳定运行，系统设置了用户权限管理功能。 通过用户权限管理可以防止越权操作（如修改配电线路名称等）。 可定义不同级别用户的登录名、密码和操作权限，为系统运行、维护和管理提供可靠的安全保障。

11）通讯状态图

系统支持实时监控接入系统的各个设备的通信状态，能够完整展示整个系统的网络结构； 可在线诊断设备的通信状态，当网络出现异常时，自动在界面上显示故障设备或部件及其故障位置。 这样便于运维人员实时掌握现场各设备的通信状态，及时维护异常设备，保证系统的稳定运行。

12）视频监控

视频监控显示当前实时画面（视频直播）。 选择某个变电站，可以查看该变电站的视频信息。

13) 用户报告

用户报表页面主要用于自动汇总所选变电站一个月的运行数据，并对变压器负荷、配电回路用电量、功率因数、告警事件等进行统计分析。

14) APP支持

电力运维手机支持“监控系统”、“设备档案”、“待办事项”、“巡检记录”、“缺陷记录”五个模块，支持主图、需求、用电、视频、曲线、温湿度、同比、环比、电能质量、各种事件告警查询、设备档案查询、待处理事件处理、巡检记录查询等。

5.5 系统硬件配置

6结语

电厂智能低压电能在线管理系统，可实现总分公司电能管理的信息化、自动化水平，提高人员工作质量，帮助管理人员了解厂内用电情况详细准确地划分区域，合理配置能源，及时发现问题，对于节能降耗、促进企业持续健康发展具有关键的现实意义，也有利于提高企业的综合竞争力。

【参考】

【1】孙彦坤，刘康，孙伟，鲍学超，钱景磊，郑子龙，电厂智能化低压电能在线管理系统设计与应用研究。

【2】史秉钧． 政府大楼旧配电设备加装电源管理系统的方法[J].江苏科技情报,2020,37(12):60-65.

【3】安科瑞企业微电网设计与应用手册。 2022.05