上海夏普電器低壓配電網絡的改造及電能管理系統的實現
摘要：本文介紹基于Acrel-3000電能管理組態軟件和ACR120EFL多功能電力儀表設計并實現了一套分散式采集和集中控制管理的工廠電能管理系統。系統實現了微機在監控中心無人管理的功能，主機作為Web服務器，局域網用戶只需使用IE瀏覽器即可對電能管理系統訪問，提高了供電質量和管理水平，具有簡明實用、投資少等優點。
1 項目概述
上海夏普電器是由上海廣電(集團)公司、上海廣電信息產業股份有限公司、日本夏普株式會社、日本三菱商式株式會社、日本夏普電子技術公司(美國銷售公司)共同投資1.5598億美元組建的綜合家用電器合資企業。公司成立于一九九二年六月，地處上海浦東新區金橋出口加工區，是第一家入駐浦東的大型家電合資企業。
上海夏普電器現在分為兩個廠區，新廠主要生產洗衣機和冰箱等電器，老廠主要生產空調設備。原先廠區的配電室內安裝的電力儀表主要為指針式，且多為電流和電壓表，工廠對于所生產產品的耗能情況只是在總量上有個統計，而對于每個回路設備的耗能情況沒有做到詳細的統計，這對于工廠下一步推進企業節能降耗工作帶來了諸多不便。通過這次對上海夏普電器公司各配電室內老式電力儀表的更新改造，拆除原先指針式電流電壓表，安裝上海安科瑞電氣股份有限公司的ACR120EFL多功能電力儀表，使得工廠能夠對全廠的產品耗能情況做到更加精細化的預算和管理，為企業的推進節能降耗打下基礎。
2 用戶需求
電能監測要求精確到辦公區和每條生產線的主要用電設備，如生產線的注塑機、冷卻泵、沖床和辦公區的照明、熱泵、電梯等設備。在時間上需要從年度到每季度、每月、每周、每天，將每個重要用電環節的電能消耗與產量產值的關系清晰呈現出來，并且與每條生產線、班組乃至個人的績效考核結合起來，真正做到電能管理的精細化和全面化，將節能降耗工作落到實處。
按照上海市電網兩部制分時電價規定對全廠用電進行分時段計量。通過電能管理軟件合理制定重要用電設備的用電計劃，將設備用電計劃落實到生產班組和個人。將計劃用電界面通過工廠現有局域網進行Web發布，使得設備管理人員通過圖表、曲線、報表等軟件功能及時監測到設備運行和電能消耗情況，將節能意識從工廠管理層滲透到基層。
3 設計方案
3.1 主要設計參考標準
DL 448-91 《電能計量裝置管理規程》
DL/T 814-2002 《配電自動化系統功能規范》
DL/T448-2003 《電能計量裝置技術管理規程》
ISO/IEC11801 《國際綜合布線標準》
GBJ232-82 《電測量儀表裝置設計技術規程》
3.2 廠區配電回路電表改造平面圖
3.3 改造回路確定
根據夏普工廠配電系統的現有情況和用戶需求分析，確定需要進行改造的配電柜回路（部分）如下表：
3.4 系統結構設計
系統通過安裝在工廠電網中主要受電點和樞紐配電柜中的電能監測儀表采集到配電網的各項電力參數信號，再將信號轉換為數據傳輸到計算機中，計算機對數據進行存儲、計算和分類存儲到數據庫中，然后通過計算軟件將電能以報表、圖表的形式進行展示。電能管理人員可通過計算機看到電能的輸入、傳輸、消耗的全過程。
整個電能管理系統采用分布式結構，按功能或區域進行劃分，模塊化設計。整個系統分為三層，即現場層、中間層、主控層。
現場層主要任務是將現場的各種配電系統的運行參數進行采集和測量，并將采集和測量的各種數據傳輸給監控系統。中間層位于現場層與主控層之間，采用高性能、嵌入式通訊服務器。通訊服務器負責把現場層儀表采集的數據經過網絡通信聯接、數據交換上傳到主控層，是主控層與現場層的橋梁。主控層主要設置工業計算機，是人機交互層。
主要功能為：一次主接線圖界面顯示；事件記錄，系統運行異常監測；故障報警及操作記錄；電能報表查詢與打��；系統負荷、用戶權限管理等主要功能；當前月用電計劃設定，超計劃報警；功率越限報警。
整個系統采用網絡分布式結構，網絡拓撲結構如下圖。監控主機位于辦公樓二樓的環境品質檢測部，數據采集主要劃分為三個區，洗衣機生產回路設備、冰箱生產回路設備和老廠空調生產回路設備。電力儀表的通訊為485總線結構，將信號通過屏蔽雙絞線傳輸到數據采集器，數據采集器連入廠區的局域網中。
網絡拓撲圖
間隔層主要的設備為： ACR120EFL網絡電力儀表、開關量、模擬量采集模塊和智能斷路器等。這些裝置分別對應相應的一次設備安裝在電氣柜內，這些裝置均采用RS485通訊接口，通過現場MODBUS總線組網通訊，實現數據現場采集。
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