工廠變電站自動計量應用實踐與研究

中國航發沈陽黎明航空發動機有限責任公司動力分公司 吳凱

1 自動計量系統總體要求

1.1 現狀與思路

電能作為工廠的主要能源之一，已占工廠能源總成本的18%。目前工廠由國網沈陽供電公司提供兩條66千伏線路供電，采用分時電價計量方式按月進行結算。工廠內部由兩臺主變降壓后輸出6.3千伏線路，再輸送到數十個變電分站給生產、辦公等區域供電，工廠年用電波峰期占40%，波谷期約占19%，波平期占41%，用電量大的生產線都集中在用電高峰期生產。

目前，各用電生產線的電能計量表均為普通三相電度計量表，日常工作中全部采用人工抄表后錄入表底碼的方式完成計量核算，存在誤差大、漏抄、誤抄等問題，不但占用大量人力，而且還無法實現對用電量的準實時性統計與分析，不利于公司能源消耗成本的核算管理，在很大程度上造成了電能的浪費。老式電能表計量功能簡單，計量精度低于新型智能電表，沒有峰谷平分時計量功能。

本項目圍繞電能管理充分利用已有軟硬件設施設備，建立起能源管控中心，安裝智能電表，結合電力參數測量儀對電壓、電流、功率、諧波進行監測，以電能為例實現對工廠能源生產、輸送、分配、使用各環節的集中監控管理。

1.2 設計原則

將各變電站的計費表更新為帶有峰谷平功能的計費功能表，拆除原作為計費的機械表，保留多功能表，將新表串接于原回路中。建立用電信息采集與管理系統，實現對智能電表記錄的用電信息進行采集，實現自動抄表功能，為能效監測分析信息化系統提供及時、準確的數據。

硬件設備設施的施工充分利用原有空間，光纖實現資源共享，電能表尺寸大小不能在原位置更換的，可集中安裝在統一機柜內，要便于施工和后期點檢。

2 項目內容

2.1 物理結構

工廠用電信息采集與管理系統主要包括現場智能電表及采集裝置、通訊網絡和系統主站三部分，物理結構圖如圖。

現場智能電表及采集裝置，將原有電能表改造為符合國網標準的新型智能電表，在提高計量精準度的同時實時峰谷平分時計量要求。將新型智能電表通過485通訊線纜接入采集裝置，通過系統主站實現數據的定時上報，滿足電能數據自動采集的要求。

通訊層是系統主站與采集終端的橋梁，按信道類型主要分為有線信道及無線信道，利用現有電力系統三遙網絡通道實現采集裝置與系統主站進行通訊要求。

系統主站是整個系統管理與數據發布中心，它負責系統維護、數據采集、數據校驗、數據處理和數據應用等業務，還負責與第三方系統進行數據交換，它是由軟件和硬件等共同組成的網絡系統。核心硬件主要包括：數據庫服務器、采集服務器共同組成，為應用軟件提供硬件支撐平臺。

2.2 智能電表與采集設備

本項目安裝660塊0.5S級三相四線智能電能表。智能采集終端是集現代通信技術、計算機軟硬件技術和電力營銷技術為一體的新型采集終端設備，通過多種通訊方式實現用電信息采集系統主站和現場終端之間的數據通訊，具備利用其遠程控制和負荷監測、管理等功能，實現錯峰用電，有序用電，減緩電力供需矛盾的技術支持手段。

掌上抄表終端采用流行的圖形化界面與菜單界面并存的形式，操作方便，功能完善。

2.3 用電信息采集與管理系統

2.3.1 掌抄管理

由于部分分散的變電站沒有光纖，為了錄入抄表員手動收集未接入系統的智能電表的用電數據，系統提供掌抄管理功能。

每次抄表前將抄表信息下發到掌中抄表機中，由抄表員攜帶抄表機到現場通過紅外數據接口讀取一個抄表月內的每日凍結數據，待抄表結束后將接表機接入計算機中，通過系統讀取抄表機中收集的日凍結數據到系統中，滿足抄表員日常抄表的業務要求。

下發抄表數據，能過USB數據線纜將抄表機與計算機連接，由系統中下發抄表數據功能將本月需手動抄表的數據下發到抄表機中，由抄表人員攜帶抄表機到現場利用紅外通訊口讀取電能表中的本月抄表區間的每日凍結數據。接收抄表數據，通過USB數據線纜將抄表機與計算機連接，由系統中下發抄表數據功能將本月需手動抄表的數據下發到抄表機中，由抄表人員攜帶抄表機到現場利用紅外通訊口讀取電能表中的本月抄表區間的每日凍結數據。

2.3.2 基礎數據查詢

系統提供基礎數據查詢功能，主要包括：電能示值查詢、電量數據查詢、非電能數據查詢、用戶檔案查詢、智能采集終端接表清單等查詢。

電能示值查詢可以查看選定電能表的電能示值數據，包括總、峰、谷、平等明細數據。電量數據查詢可以查看選定電能表的指定時段的日、月用電量數據，支持總、峰、谷、平的分時段數據查詢。

非電能數據查詢可以查看選定電能表的非電能數據，如：電壓、電流、功率、功率因數等。智能采集終端接表清單能夠查看每臺智能采集接端所接入的電能表清單。

2.3.3 檔案管理

系統提供檔案管理功能，利用檔案管理用戶可以自行添回系統所能采集的主計量點，檔案管理包括智能采集終端管理、計量點基礎信息管理、表計信息和互感器信息管理等幾部分。

智能采集終端管理提供智能終端的增加、修改、刪除等管理；計量點基礎信息管理提供對計量點基礎的增加、修改、刪除等管理；表計信息管理提供對電能表基礎的增加、修改、刪除等管理；互感器信息管理提供對電壓互感器和電流互感器的增加、修改、刪除等管理。

2.3.4 系統管理

系統管理提供系統維護的功能主要包括操作員管理、權限管理、密碼修改、菜單管理、常數管理。操作員管理提供對系統使用人員的增加、修改、刪除等管理；權限管理提供對系統使用人員可操作功能的增加、修改、刪除等管理；密碼修改提供操作員口令修改。

2.4 工程施工與調試

根據各變電停電安排，分期分批完成了變電站的電表拆裝，電能表接線及PT、CT、電源、485通訊線；完成電能表與采集終端、采集終端與后臺主站調試；施工中智能電能表與采集終端間使用485通訊電纜作為數據傳輸介質；電能表采用RS485方式與采集終端通訊，通訊地址可通過軟件進行設置、修改。智能采集終端與用電信息采集與管理系統之間采用網絡的通訊方式。

項目通過設備分項調試和系統聯調，分項調試主要包括電能表的通電檢查、參數設置、寄存器清零、數據正確性校驗；電能數據采集終端的通電檢查、參數設置。系統聯調主要包括電能數據采集終端的采集電能表電量數據正確性檢查；用電信息采集與管理系統主站的采集電量數據上傳主站數據正確性檢查。