安科瑞 繆凱倫

摘要：介紹安(an)科瑞(rui)電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)能管理(li)系(xi)統，采(cai)用(yong)智能電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)力(li)儀表采(cai)集10個地點樓(lou)層配(pei)(pei)電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)箱的各種電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)參量。系(xi)統采(cai)用(yong)現(xian)場就地組網(wang)的方式(shi)，組網(wang)后通(tong)過現(xian)場總線(xian)通(tong)訊(xun)遠傳至監控后臺，通(tong)過電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)能管理(li)系(xi)統實現(xian)對變電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)所配(pei)(pei)電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)回路(lu)用(yong)電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)的實時監控和(he)管理(li)。

關鍵詞(ci)：樓層(ceng)配(pei)電(dian)箱;智能(neng)電(dian)力儀表;電(dian)能(neng)管理系統;

0 概述

寧(ning)(ning)夏(xia)(xia)醫(yi)科大學附(fu)屬醫(yi)院(yuan)(yuan)(yuan)的(de)(de)前身是解放前的(de)(de)寧(ning)(ning)夏(xia)(xia)省(sheng)立醫(yi)院(yuan)(yuan)(yuan)。1949年新中國成(cheng)(cheng)立后，由(you)人民(min)政府接管，該(gai)稱(cheng)寧(ning)(ning)夏(xia)(xia)省(sheng)人民(min)醫(yi)院(yuan)(yuan)(yuan)。1954年寧(ning)(ning)夏(xia)(xia)省(sheng)撤消后，改稱(cheng)甘肅省(sheng)第二人民(min)醫(yi)院(yuan)(yuan)(yuan)。1958年寧(ning)(ning)夏(xia)(xia)回(hui)族自(zi)治(zhi)區成(cheng)(cheng)立后，改為(wei)自(zi)治(zhi)區人民(min)醫(yi)院(yuan)(yuan)(yuan)，1973年改為(wei)寧(ning)(ning)夏(xia)(xia)醫(yi)科大學附(fu)屬醫(yi)院(yuan)(yuan)(yuan)。

寧夏醫科大學附屬醫院有(you)10座樓270個回路配電回路。

1 客戶需求

寧(ning)夏醫(yi)科大學附屬醫(yi)院(yuan)現場270個回(hui)路配(pei)電回(hui)路分布在(zai)10座樓內(nei)，對用電管理人員很大的不便，根據其實際情(qing)況提出(chu)以下需求：

(1)、與現有能源管理(li)系統友好(hao)兼(jian)容；

(2)、配電(dian)室低壓抽屜柜中(zhong)，只監測常用(yong)線(xian)路，對于備用(yong)的(de)線(xian)路暫不作處理(li)；

(3)、樓層配電(dian)(dian)(dian)箱(xiang)中，雙電(dian)(dian)(dian)源線路只監測主(zhu)電(dian)(dian)(dian)源電(dian)(dian)(dian)量；

(4)、系統總軟件未來能(neng)夠繼續擴(kuo)充其他能(neng)源系統，如暖通空調(diao)等；

(5)、與科研(yan)樓(lou)、外科樓(lou)目(mu)前動力(li)能(neng)源監控系統友(you)好(hao)兼容；

(6)、設立集中監(jian)控中心。快速響應電網故(gu)障、快速判斷故(gu)障原因和(he)故(gu)障地點、快速恢復供(gong)電。

(7)、實時監測(ce)各配電(dian)室低(di)壓線(xian)路運(yun)行(xing)狀況及(ji)參數。縮短故障響(xiang)應時間，提高供(gong)電(dian)可靠性；

(8)、提供(gong)整(zheng)體通訊(xun)解決(jue)方案(an)，系(xi)統(tong)地(di)解決(jue)各(ge)層次設備可靠(kao)、高速的通訊(xun)。為實(shi)現數字化供(gong)配電系(xi)統(tong)奠定基礎；

(9)、實現醫院各樓層(ceng)或(huo)各科室電量自動計量。

(10)、系統能夠實現故(gu)障和異常的預警報警，并能夠對(dui)歷史(shi)數據進(jin)行存儲(chu)分析(xi)；。

根據(ju)用戶需(xu)求，需(xu)要對第(di)十寧夏醫科大學附屬(shu)醫院10座樓進行組(zu)網并建立電(dian)能管理系(xi)統（主要是數據(ju)的實時監(jian)控），在(zai)控制中心值班室內設置(zhi)監(jian)控平臺，對270個回路(lu)實時監(jian)測(ce)、統計、分(fen)析(xi)，以保證用電(dian)的安全、可(ke)靠。

安科瑞電(dian)(dian)能(neng)管(guan)理(li)系統(tong)，充分利(li)用了現代電(dian)(dian)子技術(shu)、計算機技術(shu)、網絡(luo)技術(shu)和現場總(zong)線技術(shu)的新發展，對(dui)變(bian)配電(dian)(dian)系統(tong)進行(xing)分散數據采集和集中監(jian)控管(guan)理(li)。對(dui)配電(dian)(dian)系統(tong)的二次設備進行(xing)組網，通過(guo)計算機和通訊(xun)網絡(luo)，將分散的配電(dian)(dian)所的現場設備連接(jie)為一個(ge)有(you)機的整體，實現電(dian)(dian)網運行(xing)的遠程監(jian)控、集中管(guan)理(li)。

2 系統結構描述

本系統采用分層分布式結構進(jin)行設計，即站控管理層、網絡通(tong)訊層和現(xian)場(chang)(chang)設備層，項目組(zu)網圖如下，現(xian)場(chang)(chang)10個網絡地點的(de)PZ80L-E4/KC、DTSF1352、ARTM-1儀表(biao)經RS485現(xian)場(chang)(chang)總線連接至串口服務器，然后通(tong)過(guo)以太網經光(guang)纖傳輸至現(xian)場(chang)(chang)監(jian)控主機(ji)，實(shi)現(xian)數據的(de)采集(ji)，存儲(chu)，處(chu)理，顯示(shi)和上傳如圖（1）所示(shi)：

圖（1）電能管理(li)系統網絡拓撲圖

間隔設(she)備層主要(yao)為：PZ80L-E4/KC、DTSF1352、ARTM-1儀表(biao)，分別(bie)對應相應的一次設(she)備分散安裝(zhuang)在10座樓配電(dian)室的電(dian)氣柜內，這些裝(zhuang)置(zhi)均采(cai)用RS485通(tong)(tong)訊接口，通(tong)(tong)過現(xian)場MODBUS總線組網通(tong)(tong)訊，實現(xian)數據現(xian)場采(cai)集。

網絡(luo)通訊層(ceng)(ceng)主要為：通訊服務器，其主要功能為把分(fen)散在現場采集(ji)裝置集(ji)中(zhong)采集(ji)，同時遠傳(chuan)至站控層(ceng)(ceng)，完成(cheng)現場層(ceng)(ceng)和站控層(ceng)(ceng)之間的數(shu)據交(jiao)互。

站控(kong)(kong)管理層：設有(you)高性(xing)能工業(ye)計算(suan)機(ji)、顯(xian)示器、UPS電源、打(da)印(yin)機(ji)等設備。監控(kong)(kong)系(xi)統(tong)安裝在計算(suan)機(ji)上，集中采集顯(xian)示現場設備運行狀況(kuang)，以人機(ji)交互的形式顯(xian)示給用戶。

建設完成后(hou)的多(duo)功能(neng)網絡(luo)電力儀表均(jun)采用(yong)RS485接(jie)(jie)口和(he)MODBUS-RTU通訊協議，RS485采用(yong)屏蔽線(xian)傳輸(shu)，一般都采用(yong)二根連線(xian)，接(jie)(jie)線(xian)簡單方(fang)(fang)便(bian)；通訊接(jie)(jie)口是半雙工通信即通信的雙方(fang)(fang)都可以接(jie)(jie)收、發送(song)數(shu)據但(dan)是在(zai)同一時刻只能(neng)發送(song)或接(jie)(jie)收數(shu)據，數(shu)據傳輸(shu)速(su)率為10Mbps。

RS485接口是采用平衡驅動器和差分接收器的(de)組合(he)，抗噪(zao)聲干擾能力增強(qiang)，總線上允許連接多達(da)32個設備，傳輸(shu)距(ju)離為(wei)1.2km。

3 電能管理(li)系統主要(yao)功能

3.1  數據(ju)采集與(yu)處理(li)

數據采(cai)(cai)集是電(dian)(dian)能管理(li)的(de)(de)基礎(chu)，數據采(cai)(cai)集主要由底層(ceng)多功(gong)能網絡儀表采(cai)(cai)集完成(cheng)(cheng)，實現遠程數據的(de)(de)本地(di)實時顯示。需要完成(cheng)(cheng)采(cai)(cai)集的(de)(de)信號(hao)包括：三相電(dian)(dian)壓U、三相電(dian)(dian)流I、頻(pin)率(lv)Hz、功(gong)率(lv)P、功(gong)率(lv)因數COSφ、電(dian)(dian)度Epi、遠程設備運行(xing)狀態(tai)等數據。

數據(ju)處理主要是(shi)把按(an)要求(qiu)采集(ji)到(dao)(dao)的(de)電(dian)(dian)參量實時(shi)準確的(de)顯示給用(yong)戶，達到(dao)(dao)電(dian)(dian)能管理的(de)自動化(hua)化(hua)和智能化(hua)要求(qiu)，同時(shi)把采集(ji)到(dao)(dao)的(de)數據(ju)存入數據(ju)庫供(gong)用(yong)戶查(cha)詢。

3.2  歷史事件(jian)

歷史(shi)事(shi)件(jian)(jian)查(cha)看界(jie)面主(zhu)要為用戶查(cha)看曾經發生過(guo)的(de)故障記(ji)錄、信號記(ji)錄、操(cao)作(zuo)記(ji)錄、越限記(ji)錄提供方(fang)便友好的(de)人機交互，通過(guo)歷史(shi)事(shi)件(jian)(jian)查(cha)看平(ping)臺(tai)，您可以根(gen)據(ju)自己的(de)要求(qiu)和(he)查(cha)詢條件(jian)(jian)方(fang)便定位您所要查(cha)看的(de)歷史(shi)事(shi)件(jian)(jian)，為您把握整個系統的(de)運行情況(kuang)提供了良好的(de)軟(ruan)件(jian)(jian)支持。

3.3  數(shu)據庫建立與查詢

主要完(wan)成遙測量和遙信量定(ding)時采集，并且建立數據庫，定(ding)期生(sheng)成報(bao)表，以供用(yong)戶(hu)查詢(xun)打印。

3.4  用(yong)戶權限管理(li)

針對(dui)不(bu)同(tong)級別的(de)用戶(hu)，設(she)置不(bu)同(tong)的(de)權限(xian)組，防止因(yin)人為誤(wu)操作(zuo)給生(sheng)產，生(sheng)活帶來的(de)損失(shi)，實現配電(dian)系統的(de)安全，可靠運(yun)行(xing)。可以通過用戶(hu)管(guan)理進行(xing)用戶(hu)登錄、用戶(hu)注銷(xiao)、修(xiu)改密碼、添加刪(shan)除等(deng)操作(zuo)，方便用戶(hu)對(dui)賬號和(he)權限(xian)的(de)修(xiu)改。

3.5  運(yun)行負荷(he)曲線

負(fu)(fu)荷(he)(he)趨(qu)勢(shi)曲線(xian)(xian)(xian)功(gong)能主要負(fu)(fu)責(ze)定(ding)時重要回路電流和功(gong)率負(fu)(fu)荷(he)(he)參(can)量(liang)，自動生成(cheng)運(yun)(yun)行(xing)(xing)負(fu)(fu)荷(he)(he)趨(qu)勢(shi)曲線(xian)(xian)(xian)的(de)，方便用戶及(ji)時了(le)解設備(bei)的(de)運(yun)(yun)行(xing)(xing)負(fu)(fu)荷(he)(he)狀況(kuang)。點(dian)擊畫面(mian)相應(ying)按鈕或菜單項可(ke)以完(wan)成(cheng)相應(ying)功(gong)能的(de)切換(huan)；可(ke)以查看實時趨(qu)勢(shi)曲線(xian)(xian)(xian)或歷史趨(qu)勢(shi)線(xian)(xian)(xian)；對所選曲線(xian)(xian)(xian)可(ke)以進(jin)行(xing)(xing)平(ping)移、縮放(fang)、量(liang)程(cheng)變換(huan)等操作，幫助用戶進(jin)線(xian)(xian)(xian)趨(qu)勢(shi)分析和故障追憶(yi)，為分析整個系統(tong)的(de)運(yun)(yun)行(xing)(xing)狀況(kuang)提供了(le)直觀而方便的(de)軟件支(zhi)持。

3.6  遠程報表查詢

報(bao)(bao)表(biao)(biao)管理(li)程序(xu)的主(zhu)要(yao)功能(neng)(neng)是(shi)根(gen)據(ju)用戶(hu)(hu)的需要(yao)設計報(bao)(bao)表(biao)(biao)樣式，把系統中處理(li)的數據(ju)經過(guo)篩(shai)選(xuan)、組合和統計生(sheng)成(cheng)用戶(hu)(hu)需要(yao)的報(bao)(bao)表(biao)(biao)數據(ju)。本程序(xu)還(huan)可以根(gen)據(ju)用戶(hu)(hu)的需要(yao)對報(bao)(bao)表(biao)(biao)文(wen)件采用定(ding)時保存、打(da)印或者(zhe)召(zhao)喚保存、打(da)印模式。同(tong)時本程序(xu)還(huan)向用戶(hu)(hu)提供了(le)對生(sheng)成(cheng)的報(bao)(bao)表(biao)(biao)文(wen)件管理(li)功能(neng)(neng)。

報表具有自由設置(zhi)查詢時(shi)間實現日、月(yue)、年的(de)電能統(tong)計，數(shu)據(ju)導出(chu)和報表打印等(deng)功(gong)能。

3.7 數(shu)據(ju)轉發功能

電(dian)能管(guan)理系統通過廠內局域網將(jiang)數(shu)據轉發(fa)至(zhi)控(kong)制中(zhong)心的(de)(de)SQL Server數(shu)據庫中(zhong)，實現數(shu)據的(de)(de)共享，避免數(shu)據的(de)(de)重(zhong)復采(cai)集。

4 案例分析

本(ben)監(jian)控系(xi)統主要實現云南省(sheng)昆(kun)明市(shi)第十寧夏醫(yi)科大學附屬醫(yi)院10座樓270個回路配電回路實時(shi)監(jian)測、分析及(ji)管理，監(jian)控范圍(wei)如下表1所(suo)示：

表(biao)（1） 監測(ce)點位(wei)分布(bu)表(biao)

安科(ke)瑞電(dian)氣(qi)股份有限公司為其選用PZ80L-E4/KC的多功能網絡電(dian)力儀表。

PZ80L-E4/KC尺寸(cun)及詳細參數(shu)如下圖2所示：

圖（2）  PZ80L-E4/KC尺寸(cun)

能(neng)源平臺主界面(mian)，系統監控(kong)現場所有(you)地(di)點(dian)在能(neng)源平臺主界面(mian)上以平面(mian)全景(jing)圖的方式直觀展示，用戶點(dian)擊相(xiang)應全景(jing)圖上相(xiang)應的的地(di)點(dian)即可進入(ru)對(dui)應地(di)點(dian)的監控(kong)畫面(mian)。

系統監控現場所有(you)點的(de)通(tong)訊狀態(tai)(tai)，紅色(se)綠色(se)分別代(dai)表(biao)儀表(biao)通(tong)訊異常和正(zheng)常，便于用戶查看各(ge)監測點通(tong)訊狀態(tai)(tai)，如圖(tu)：

通訊狀態圖1

通訊狀態圖2

通訊狀態圖3

遙測報(bao)警功能，主要完成對直(zhi)變(bian)和(he)主變(bian)負(fu)載(zai)越限彈出(chu)報(bao)警界面指示(shi)具體(ti)的(de)報(bao)警位置并聲音(yin)報(bao)警，提醒值班(ban)人員及時處(chu)理。負(fu)載(zai)越限值在相(xiang)應權限下(xia)可(ke)自(zi)由設置。具備歷史查(cha)詢功能，見圖。

越限報警信息

用(yong)(yong)電量報(bao)表(biao)功能(neng)(neng)(neng)，可(ke)選擇時(shi)間(jian)段進行查詢(xun)，支持(chi)任(ren)意時(shi)間(jian)段電度(du)累計查詢(xun)，具備數(shu)據導出(chu)和報(bao)表(biao)打(da)印(yin)等功能(neng)(neng)(neng)。為(wei)值班(ban)人員提供(gong)了可(ke)靠的電能(neng)(neng)(neng)報(bao)表(biao)。該報(bao)表(biao)各(ge)回路(lu)名稱(cheng)和數(shu)據庫關聯，方便用(yong)(yong)戶修改回路(lu)名稱(cheng)，用(yong)(yong)戶可(ke)以直接打(da)印(yin)報(bao)表(biao)，并導出(chu)為(wei)EXCEL格(ge)式(shi)如(ru)圖所(suo)示(shi)：

電能報表

參數抄表(biao)功(gong)能，主要(yao)所(suo)有(you)回路(lu)的電參數進(jin)線查詢。支持任意時(shi)刻(ke)電參數查詢，具備數據導出和(he)報表(biao)打印等功(gong)能。電參數主要(yao)包括：三相電壓(ya)、三相電流、有(you)功(gong)功(gong)率(lv)、無功(gong)功(gong)率(lv)、頻率(lv)和(he)有(you)功(gong)電度。如圖(tu)所(suo)示(shi)。

參數抄表

負荷趨勢曲線(xian)界(jie)面中可(ke)直觀的(de)(de)查看回路(lu)的(de)(de)負荷運(yun)行(xing)情況。查看實時和歷史趨勢曲線(xian)，點擊畫面相應(ying)按鈕或(huo)菜單項(xiang)可(ke)以完成相應(ying)功能(neng)的(de)(de)切換；幫助用戶進線(xian)趨勢分(fen)(fen)析(xi)和故障追憶(yi)，具備曲線(xian)打印(yin)功能(neng)。為分(fen)(fen)析(xi)整個系統的(de)(de)運(yun)行(xing)狀況提供了直觀而方便的(de)(de)軟件支(zhi)持，見圖。

電流趨勢曲線圖

系統可針對(dui)不同級別的(de)用戶，設(she)置(zhi)不同的(de)權限組(zu)，防止因人為誤(wu)操(cao)作給(gei)生產(chan)，生活帶來的(de)損(sun)失，實現配(pei)電系統的(de)安全，可靠運行(xing)。可以通過用戶管理(li)進行(xing)用戶登(deng)錄(lu)、用戶注銷、修(xiu)改密碼、添(tian)加刪除等操(cao)作，方便(bian)用戶對(dui)賬號和權限的(de)修(xiu)改，如圖所示。

用戶權限操作示意圖

4 結束語

1）本系統于2014年9月完成現(xian)場調試，順(shun)利通過用(yong)戶(hu)驗收并投入(ru)運行，系統穩定可靠，至今未出現(xian)任何故障，得到用(yong)戶(hu)好評。

2）本(ben)項目的成功實施(shi)表明：本(ben)項目的技(ji)術方(fang)案是(shi)科學的、合理的、可行的。

3）本(ben)系統采用(yong)對(dui)分布(bu)式配電的集中監控，達到了(le)預期的效(xiao)果，電能管理軟件運行界面滿足了(le)用(yong)戶需求，并有效(xiao)降低了(le)設計(ji)和施工成本(ben)。