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趙斌
上海安科瑞電氣股份有限公司 嘉定 201801
1 概述
隨著全球能源供應的日趨緊張，各種能源費用都呈上升趨勢，成為企業(yè)成本的重要組成部分，在今后企業(yè)的發(fā)展和生存中將成為一個決定性因素。另外能源動力系統(tǒng)的安全運行，是企業(yè)正常生產(chǎn)、經(jīng)營的重要保證。因此，建立企業(yè)能源動力系統(tǒng)的綜合監(jiān)控，在保證能源動力供給安全可靠的基礎上，通過對能源動力系統(tǒng)的自動化監(jiān)控、信息化管理，降低產(chǎn)品能源成本，對企業(yè)的經(jīng)營發(fā)展和提高經(jīng)濟效益具有重要意義；通過節(jié)能技術的引進，大幅度降低企業(yè)能源消耗，不僅具有經(jīng)濟意義，而且具有更大的社會效益。
根據(jù)Acrel(安科瑞)在電力自動化、工業(yè)自動化及節(jié)能技術領域的研究和多年工程實踐，開發(fā)設計了智能電力監(jiān)控與電能管理系統(tǒng)，提出一系列相關的節(jié)能技術。
Acrel-2000電力監(jiān)控系統(tǒng)是基于10kV及以下變配電系統(tǒng)的監(jiān)測與管理，該系統(tǒng)由管理層（站控層）、通信層（中間層）、間隔層（現(xiàn)場監(jiān)控層）三部分組成，見下圖。
1）站控管理層
站控管理層針對電力監(jiān)控系統(tǒng)的管理人員，是人機交互的直接窗口，也是系統(tǒng)的最上層部分。主要由系統(tǒng)軟件和必要的硬件設備，如工業(yè)級計算機、打印機、UPS 電源等組成。監(jiān)測系統(tǒng)軟件具有良好的人機交互界面，對采集的現(xiàn)場各類數(shù)據(jù)信息計算、分析與處理，并以圖形、數(shù)顯、聲音等方式反映現(xiàn)場的運行狀況。
監(jiān)控主機：用于數(shù)據(jù)采集、處理和數(shù)據(jù)轉發(fā)。為系統(tǒng)內(nèi)或外部提供數(shù)據(jù)接口，進行系統(tǒng)管理、維護和分析工作。
打印機：系統(tǒng)召喚打印或自動打印圖形、報表等。
UPS：保證計算機監(jiān)測系統(tǒng)的正常供電，在整個系統(tǒng)發(fā)生供電問題時，保證站控管理層設備的正常運行，提供足夠的時間進行數(shù)據(jù)存儲。
2）網(wǎng)絡通訊層
通訊層設備為由串口擴展卡。該層是數(shù)據(jù)信息交換的橋梁，負責對現(xiàn)場設備回送的數(shù)據(jù)信息進行采集、分類和傳送等工作的同時，轉達上位機對現(xiàn)場設備的各種控制命令。
通訊介質(zhì)：系統(tǒng)主要采用屏蔽雙絞線，以RS485 接口，MODBUS 通訊協(xié)議實現(xiàn)現(xiàn)場設備與上位機的實時通訊。
3）現(xiàn)場設備層
現(xiàn)場設備層是數(shù)據(jù)采集終端，主要由智能儀表組成，采用具有高可靠性、帶有現(xiàn)場總線連接的分布式I/O 控制器構成數(shù)據(jù)采集終端，向數(shù)據(jù)中心上傳采集的數(shù)據(jù)。測量儀表擔負著最基層的數(shù)據(jù)采集任務，其監(jiān)測的數(shù)據(jù)必須完整、準確并實時傳送至監(jiān)控主機。
2 系統(tǒng)特點
●電力能源監(jiān)控：
采用自主研發(fā)的高性能ACR系列網(wǎng)絡電力儀表、M系列微機保護裝置、溫濕控制器、電動機保護器和集成化監(jiān)控系統(tǒng)軟件包，實現(xiàn)變配電系統(tǒng)的綜合自動化監(jiān)控。
●非電類能源監(jiān)控：
采用國內(nèi)外先進的過程儀表和控制器，實現(xiàn)對鍋爐及蒸汽系統(tǒng)、空壓站及壓縮空氣系統(tǒng)、水泵房及供水系統(tǒng)、換熱站、空調(diào)系統(tǒng)的智能控制、工藝流程監(jiān)控、運行狀態(tài)監(jiān)控、故障報警、歷史數(shù)據(jù)記錄等功能。
●安防監(jiān)控：
建立完善的安防監(jiān)控系統(tǒng)，在重要設備或部門設置視頻監(jiān)控、紅外線探測報警、門禁等設備，可以提供重要設備實時的、直觀的視頻監(jiān)控，對重要部門或設備布防，有效阻止非法人員的闖入，采用數(shù)字化視頻技術將安防系統(tǒng)與能源管理信息系統(tǒng)聯(lián)網(wǎng)，支持管理者在網(wǎng)絡上任何站點瀏覽和監(jiān)控。
●分層分布式網(wǎng)絡結構：
采用分層分布式網(wǎng)絡結構，監(jiān)控管理層采用先進的冗余光纖環(huán)網(wǎng)結構，便于將分散在企業(yè)各處的水、電、汽、氣等子系統(tǒng)集成為一體，現(xiàn)地監(jiān)控層各子系統(tǒng)采用現(xiàn)場總線與各種檢測儀表和智能裝置連接，具有良好的適應能力和強大的擴展能力。
●能源計量與統(tǒng)計考核：
通過能源動力監(jiān)控系統(tǒng)實時采集各種能源信息，取代手工抄表、人工統(tǒng)計、手工錄入、計算機打印報表的落后模式，自動完成記錄、計量、統(tǒng)計、考核等功能。
●經(jīng)濟運行分析：
通過對動力設備運行狀態(tài)信息的采集、記錄、統(tǒng)計，分析設備運行效率，自動控制系統(tǒng)負荷和工況的轉換，實現(xiàn)動力系統(tǒng)優(yōu)化運行。
●能源決策分析：
通過一定時間的數(shù)據(jù)累積，從不同角度對能源消耗進行分析預測，提供防止能源浪費、降低能源消耗、合理規(guī)劃使用能源的決策支持。
●系統(tǒng)管理與信息發(fā)布：
能源信息管理系統(tǒng)，可以全面提供實時、可靠、有效的各種能源信息，支持WEB發(fā)布，可以通過企業(yè)信息管理網(wǎng)絡實現(xiàn)能源信息的瀏覽和查詢。
3 主要監(jiān)控與計量表計
3.1 高壓回路或低壓進線回路選ACR330ELH儀表
該表為電能質(zhì)量分析儀表，主要功能有：LCD顯示、全電參量測量（U、I、P、Q、PF、F、S）；四象限電能計量、復費率電能統(tǒng)計；THDu，THDi、2-31次各次諧波分量；電壓波峰系數(shù)、電話波形因子、電流K系數(shù)、電壓與電流不平衡度計算；電網(wǎng)電壓電流正、負、零序分量（含負序電流）測量；4DI+3DO（DO3做過壓、欠壓、過流、不平衡報警）；RS485通訊接口、Modbus協(xié)議或DL/T645規(guī)約。外形尺寸：120×120mm，開孔尺寸：108×108mm。適用于高壓重要回路或低壓進線柜，見圖1。
3.2 低壓聯(lián)絡或出線回路選ACR220EL電力儀表
該表主要功能有：LCD顯示、全電參量測量（U、I、P、Q、PF、F）；四象限電能計量、復費率電能統(tǒng)計、最大需量統(tǒng)計；4DI+2DO；RS485通訊接口、Modbus協(xié)議。外形尺寸：96×96mm，開孔尺寸：88×88mm。適用于低壓聯(lián)絡柜、出線柜，見圖2。
3.3 動力柜、照明箱選ACR120EL電力儀表或?qū)к壥诫姳?
ACR120EL電力儀表主要功能有：LCD顯示、全電參量測量（U、I、P、Q、PF、F）；四象限電能計量、復費率電能統(tǒng)計、最大需量統(tǒng)計；2DI+2DO；RS485通訊接口、Modbus協(xié)議。外形尺寸：開孔尺寸80×80mm，開孔尺寸72×72mm。適用于動力柜，見圖3。
DTSD1352導軌式電表主要功能：LCD顯示、全電參量測量（U、I、P、Q、PF、F、S）；四象限電能計量、復費率電能統(tǒng)計、最大需量統(tǒng)計；電流規(guī)格1.5(6)A、5(20)A、10(40)A、20(80)A可選、RS485通訊接口、Modbus協(xié)議或DL/T 645規(guī)約可選。外形尺寸：126×89×74mm，7模數(shù)。適用于動力柜，見圖4。
DTSF1352導軌式電表主要功能：電流規(guī)格1.5(6)A、5(20)A、10(40)A、20(80)A可選、復費率電能統(tǒng)計、電能脈沖輸出、RS485通訊接口、Modbus協(xié)議或DL/T 645規(guī)約可選。外形尺寸：126×89×74mm，7模數(shù)。適用于照明箱的三相電能計量，見圖5。
照明箱DDSF1352電表主要功能：電流規(guī)格1.5(6)A、5(20)A、10(40)A、20(80)A可選、復費率電能統(tǒng)計、電能脈沖輸出、RS485通訊接口、Modbus協(xié)議或DL/T 645規(guī)約可選。外形尺寸：76×89×74mm，4模數(shù)。適用于照明箱的電流、電壓測量；單相電能計量，見圖6。
4 節(jié)能技術
除了通過能源動力監(jiān)控與能源信息管理系統(tǒng)實現(xiàn)能源系統(tǒng)的節(jié)能運行外，還可以通過各種節(jié)能技術的應用達到節(jié)能目的。企業(yè)可以通過節(jié)能技術改造達到大幅節(jié)能效果，以下是我公司近期重點研究和推廣的節(jié)能技術：
●變頻節(jié)能技術
還有許多企業(yè)在進行系統(tǒng)設計時，為了保證生產(chǎn)的可靠性，各種生產(chǎn)機械在設計配用動力時，都留有一定的富余量。這時如果采用變頻調(diào)速技術，使電機輸出功率與負載匹配，就可以達到節(jié)能目的。
特別是水泵、風機類變轉矩設備，電機功率消耗與轉速的3次方成正比，所以通過變頻技術節(jié)能非常有效�？紤]減速后效率下降和調(diào)速裝置的附加損耗，通過實踐的統(tǒng)計，風機泵類通過調(diào)速控制可節(jié)能20％～50％，有些風機負載節(jié)能比例達60%以上。
●電力系統(tǒng)優(yōu)化節(jié)能技術
Acrel(安科瑞)公司在多年電力自動化系統(tǒng)研發(fā)、設計和工程實施的基礎上，推出一系列用于企業(yè)供配電系統(tǒng)的優(yōu)化節(jié)能技術，目前，我們重點研究推廣的主要節(jié)能技術如下：
○動態(tài)無功補償SVC：基于TCR技術，采用DSP/CPLD/FPGA全數(shù)字化控制系統(tǒng)，可以實現(xiàn)供配電系統(tǒng)的動態(tài)無功補償、抑制諧波、消除三相不平衡，保證電氣設備安全運行，減少對弱電設備的干擾，從而達到優(yōu)化供電質(zhì)量、節(jié)能降耗的目的。
○變壓器經(jīng)濟運行：在傳輸電量相同的條件下，通過擇優(yōu)選取最佳運行方式和調(diào)整負載，使變壓器電能損失最低。我們根據(jù)變壓器運行的這一特點，開發(fā)了變壓器經(jīng)濟運行分析軟件，能夠?qū)ψ儔浩髌鞯倪\行效率進行實時分析、跟蹤，并可以根據(jù)分析結果自動控制變壓器的投切，使系統(tǒng)盡可能運行在高效率狀態(tài)，從而達到節(jié)約電能、降低能源成本的目的。
●空調(diào)系統(tǒng)優(yōu)化節(jié)能技術
我們認為一個建筑物只有一個特定的空調(diào)系統(tǒng)能滿足它的要求（最舒適、最節(jié)能），而不是所有類型的空調(diào)系統(tǒng)都能滿足它的要求。在進行空調(diào)系統(tǒng)設計時要根據(jù)當?shù)啬茉唇Y構、經(jīng)濟政策、建筑物周邊自然環(huán)境、管理方式和使用者的需求，采用合理節(jié)能技術手段，才能達到節(jié)能與節(jié)約能源成本的目的。
目前，我們重點研究推廣的主要節(jié)能技術如下：
○溫濕度獨立(控制)技術；
○新風余熱回收及CO2濃度控制技術；
○復式水泵應用及采暖水泵
○最低單位制冷成本控制
○趨勢化預測控制
○專家診斷系統(tǒng)
5 監(jiān)控系統(tǒng)報價
單位：元（RMB）
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名稱 |
型號 |
單位 |
面價 |
備注 |
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監(jiān)控主機 |
IPC610H/PIV2.8G/1G/120G/166x DVD/KB+MS/D-Link530+外設 |
臺 |
8500 |
均可用戶自備，以當時市場價格為準，該報價僅供參考 |
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顯示器 |
三星19寸液晶顯示器 |
臺 |
3000 |
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三星22寸液晶顯示器 |
臺 |
3800 |
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打印機 |
HP LaserJet 1020 A4 |
臺 |
2500 |
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EPSON-LQ1600KIIIH A3 |
臺 |
4000 |
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UPS電源 |
山特C1KS |
臺 |
5000 |
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山特C2KS |
臺 |
6500 |
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通訊線纜 |
五類線 |
米 |
4.6 |
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屏蔽雙絞線RVVP 2×1.0 |
米 |
5.6 |
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光纖（多模） |
米 |
6.6 |
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通訊機柜 |
1200×600×600 |
面 |
3000 |
|
2200×600×600 |
面 |
5000 |
|
光電轉換 |
HTB-1000 |
只 |
750 |
遠距離傳輸 |
|
終端盒 |
只 |
60 |
|
尾纖 |
面 |
50 |
|
耦合器 |
面 |
50 |
|
熔接點 |
個 |
50 |
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通訊轉換 |
擴展卡ACRNET-PCI/4 |
塊 |
3000 |
擴展卡 |
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串口服務器ACRNET-PORT(2口) |
只 |
3000 |
串口服務器 |
|
串口服務器ACRNET-PORT(4口) |
只 |
5500 |
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通訊前置機ACRNET-UC02(2口) |
只 |
4000 |
通訊前置機 |
|
通訊前置機ACRNET-UC04(4口) |
只 |
6000 |
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通訊前置機ACRNET-UC08(8口) |
只 |
11500 |
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通訊管理機ACRHMI |
臺 |
30000 |
人機界面 |
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組網(wǎng)設備 |
網(wǎng)絡交換機EDS-208 |
臺 |
3000 |
局域組網(wǎng) |
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網(wǎng)絡交換機EDS-408 |
臺 |
8500 |
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監(jiān)控軟件 |
Acrel監(jiān)控組態(tài)軟件V6.0 |
系統(tǒng)組態(tài)軟件
圖形組態(tài)軟件
電能管理軟件
數(shù)據(jù)庫軟件 |
套 |
3萬 |
設備數(shù)量1～10 |
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4萬 |
設備數(shù)量11～20 |
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6萬 |
設備數(shù)量21～40 |
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8萬 |
設備數(shù)量41～80 |
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10萬元以上 |
設備數(shù)量80以上 |
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雙機版 |
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套 |
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單機價格×1.5 |
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數(shù)據(jù)轉發(fā) |
每+1用戶 |
套 |
3000 |
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Web發(fā)布 |
每+1用戶（總用戶數(shù)≤5） |
套 |
5000 |
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電力儀表 |
ACR330ELH |
臺 |
4860 |
|
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ACR220ELH |
臺 |
4280 |
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ACR120EL |
臺 |
3580 |
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導軌式電表 |
DTSD1352 |
臺 |
2050 |
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DTSF1352 |
臺 |
1200 |
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DDSF1352 |
臺 |
600 |
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注：電力儀表和導軌式安裝電表可按上述報價的70%優(yōu)惠供應。
6 結束語
能源日益緊張，節(jié)能降耗是社會發(fā)展的必然選擇，Acrel-2000電力監(jiān)控系統(tǒng)具有通用性好、可靠性高、組態(tài)靈活等優(yōu)點。系統(tǒng)對各種用電設備的歷史運行數(shù)據(jù)和狀態(tài)進行管理分析，便于維護人員明確設備狀況，制定詳細的設備維護計劃，減少工作人員，提高效率，從而降低整個系統(tǒng)的運營成本。
參考文獻：
[1]上海安科瑞電氣股份有限公司產(chǎn)品手冊.2010.08版.
作者簡介：趙斌，男，本科，上海安科瑞電氣股份有限公司，主要研究方向為智能電力監(jiān)控與電能管理系統(tǒng)，Email: acrelsh@126.com 手機：13917437076
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