珞璜电厂厂用电电能量自动抄表系统_汇能电厂保厂用电方案

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珞璜电厂厂用电电能量管理自动化系统

张劼

摘要： 珞璜电厂一、二期4×360MW发电机组，无厂用电电能计量，不能对厂用各负荷的用电进行分析，为了节能降耗，安装了厂用电电能量管理自动化系统。本文主要介绍了珞璜电厂如何根据进口机组的实际情况，启用现代电子和计算机网络技术，设计、安装和运行了厂用电电能量自动抄表系统，为厂分析厂用电、制定节约电能降低损耗措施、评估节能降耗的效果，起到了很大的作用。笔者为这项工程的主要负责人和主要实施人之一，在此，结合实施的经验和不足，以及本系统的发展，对本系统作一总结和论述。

关键词：厂用电 电能量管理 自动化 系统

1、概述

节约电能降低损耗工作是一件很重要的事情。他能降低生产成本，促进企业经济效益。特别是在能源紧张的今天，能源问题已是我国国民经济发展的一个重要因素，如何合理的利用能源，降低能耗，提高经济效益，对促进我国国民经济发展具有十分重要的意义，节能降耗就显得尤为重要。笔者以为，节能降耗是一项全面的、复杂的工作，只从某一方面进行是不能起到很好的效果的。若要全面开展节能降耗工作，首先就必须应对各种用电负荷进行正确、自动、系统的计量，综合各方面的电能量信息，作全面、细致的分析。找出各种消耗源，再制订相应措施加以控制。

珞璜电厂具有4×360MW容量，厂用电率曾高过10~11%，这在同类型机组的厂用电率中是相当高的，为降低厂用电，必须掌握厂用各负荷的用电状况，而用电状态应是能用于分析的。珞璜电厂是一座燃烧无烟煤的热力发电机组，从煤燃烧的各环节到高温高压蒸汽的调节，运行值班人员必须对各参数的正确、合理和最大效能的调节，这就要在各运行班组的节能效果上进行综合评价，以达到运行经验的交流。

珞璜电厂是全进口机组，一期厂用电各负荷根本就没有电能计量装置，而后仅在制粉系统加装了机械式电能表，二期工程的机组虽然安装了智能型电子表，并与DCS系统通讯，但由于这样类型的仪表是初期研制的不成熟产品，经常出现故障，投产以来就不能通讯，形同虚设。因此，一、二期工程根本不能对全厂厂用电进行认真分析，不能提出降低厂用电的措施，也不能评估实施节能措施后产生的效果。

为降低厂用电率，针对珞璜电厂一期工程两台机组无电能计量，二期工程两台机组电能计量不能用的问题，采用了发展已趋成熟的计算机技术、微电子技术和网络技术，实施了一套电能量自动抄表系统。

2、系统结构

珞璜电厂厂用电电能计量自动抄表系统主要由前端采集子系统、通信子系统和中心处理机等三部分组成珞璜电厂一、二期工程有各自独立的6kV厂用电系统，各厂用电分为机组单元工作A、B段和公用单元A、B段，本电能计量自动抄表系统主要是对6kV厂用电系统各负荷进行计量。

一、二期工程6kV厂用电电能计量自动抄表系统结构如图1所示 2.1 前端采集子系统

近年来，随着数字电子技术的飞速进步，电子式电能表的功能逐渐增多并日臻完善。全电子式电能表不再使用感应系测量机构，而是由乘法器完成对电功率的测量。各种新型电子式电能表不断推出，型号各异、功能众多，但其基本原理相同。珞璜电厂厂用电电能计量自动抄表系统，主要是用于对厂用各负荷的用电进行分析，因此，只需选择有计量和通讯功能的装置，免除计费功能。

采集子系统是系统前端原始数据的获得者，对采集用的装置，从多方面考虑应具备如下特点：

·应具有强大的数据采集和处理功能，可以高精度测量多种电量（I、V、P、Q、COSΦ、WH、VAH）；

·通信组网能力强，通信功能强大，应具有光隔离的RS-485通讯口，提供开放式串行通信协议（MODBUS），可以任意读取所需要的测量数据和进行参数的设置；

·显示操作简便，有LED数码显示，通过按键可进行各种仪表参数设置，所有设定应存放在仪表内部的非易失性存贮器中，掉电不丢失，所有设定均有密码保护，可以从中心处理主机，通过RS-485通讯口进行参数设定；

·安装方便灵活，采用交流采样技术，不用电量变送；

·可靠性要高，应有多种抗高频干扰软硬件措施，可以安全可靠地在强磁场环境中运行，不会影响其测量精度。

基于以上的考虑，一期机组的前端采集子系统，选用了丹东华通测控有限公司生产的PDM-801E智能数字式电能表，二期机组的前端采集子系统，将法国的电测单元更换为杭州祥正电机有限HC6800E多功能电力仪表。

PDM-801E智能数字式电能表的主要功能特性为： 1)标准PT/CT输入，交流采样。2)可设置电量倍率及通讯参数。

3)测量精度：电压/电流高于0.2%，其它电量高于0.5%。4)标准RS-485通讯接口、ModBus通讯协议。5)各种参数可通过面板设定（密码保护）或软件设定。6)电源电压AC185~250V；DC12~40V。7)功耗：

这里特别要核算的是6kV母线电压互感器的容量，是否能满足这么多数量的前端 采集电能表。现核算如下：

机组单元工作A、B段各有15个负荷，每负荷均装设1只PDM-801E智能数字式电能表，其电压均接至6kV母线电压互感器，该电压互感器的容量为50VA/相，原接有8.5VA负荷，实测智能数字式电能表电压回路消耗0.6VA/相，安装该表后，6kV母线电压互感器实际只增加了9.0VA，6kV母线电压互感器完全能承担新增加的电能表负荷，满足电能量自动抄表系统的精度要求。

HC6800E多功能电力仪表的主要应用功能特性为： 1）测量精度：电压/电流 0.2%，功率0.5%，电能1.0%;2）负载：电压

3）过载能力：电流1.2倍额定连续

10倍额定10秒；电压1.2倍额定连续

600V 10秒；

4）2路通讯输出（一路送电能量自动抄表系统，一路送二期DCS）RS485，MODBUS通讯规约；

5）显示为LED/红色3排，显示方式可设置为托运自动扫描； 2.2通信子系统

这一系统的功能是负责把前端采集电能表采集的数据进行整理、汇总，再将这些信息上送到后台中心处理机。

它的主要功能作用为：

·与PDM-801E智能数字式电能表和HC6800E多功能电力仪表通讯，采集和整理来自前端采集子系统单元的信息，存放于数据库中；

·与后台中心处理主机通讯，把存放于数据库中的数据，实时地传送到后台中心处理主机，在后台机上可以通过表格、图形、曲线等工具直观地看到6kV厂用电系统的各负荷的用电情况；

·实时时钟对时，以求得在同一时间内对各厂用负荷用电量的准确分析。基于以上的要求，本系统必须有如下特性和要求：

·必须是先进的嵌入式结构，有32位处理器80568的CPU作为单元的核心，它应比普通单片机具有更强大的功能，同时具有体积小、集成度高、抗干扰能力强等优点，应是专门用于工业和军事的工业PC标准；

·电子盘代替硬盘，纯电气的，可靠性高，不易损坏； ·有强大的实时多任务操作系统，选用pSOS操作系统；

·丰富灵活的通讯功能，以便于以后的扩展，不但有高速的RS485接口，还应有光纤通信接口；

·开放式网架结构，可以能通过以太网与后台机和与厂内网络上的其它计算机系统连接，使有关的人员能获取和分析厂用电的情况；

·方便的组态工具，配置有专用的工具软件，简单易学，修改方便。

本系统在以上设想的基础上，选用了福大自动化科技有限公司生产的DCA-1000的通讯管理机，并安装于6kV开关室内。其技术参数为：

1）电源：DC110V 2）电源功耗：≦25W 3）电测量2048 4）电度量512 5）CPU：586 6）主频：300MZ 7）RAM：64M 8）电子盘：16M 9）4个高速RS485接口：波特率9.6115.2kbps，作为现场总线与智能表的联接，支持双网

10）

2个以太网接口：波特率10M/100M 11）介质：五类双绞线

12）标准19英寸工业机箱，3U高度。2.3 中心处理机系统

这里主要是设置了1台数据库服务器，1台维护工作站，1台电能量监督管理员站，1台打印机。

· 数据库服务器是采用Windows 2000 Server操作系统，运行商用数据库管理系统（SQS Server），处理实时数据，生成基本报表数据，保存历史数据。

· 维护工作站采用Windows 2000 Profeional操作系统，提供数据库组态，图形组态，报表组态工具软件，可以进行系统组态和配置。

· 电能量监督管理员站采用Windows 2000 Profeional操作系统，按电能量监督管理的要求，或按本厂厂用电节能降耗措施的要求，实时显示现场数据，执行各种数据、报表、图形的查询工作。

基于本系统主要为电能量管理，比较简单，其系统软件仅有：前置机组态、系统组态、数据处理、人机界面、报表管理等，软件的开发由福大自动化科技有限公司完成。

本中心处理机系统的人机界面的图元工具具有动画属性，包括“颜色、大小、位置、文本、角度、闪烁、隐藏”等属性，这些属性可以简单地与各负荷电量或内存变量连接，保证图形元素属性随变量值而变化。

本中心处理机系统有如下人机交互功能： 1）画面显示

·厂用电6kV系统电气主接线及运行工况图； ·电能量实时数据表； ·实时曲线及趋势曲线； ·历史曲线。2）信息统计及查询 3）在线帮助。

本中心处理机系统的报表统计及管理功能，是以Excel为报表统计及管理平台，利用其强大的电子表格功能，实现报表系统的制作和管理，运行的工控PC机进行在线采集，计算生成以下报表的原始数据并生成报表：1）当日三个运行时段（即三个运行班）各厂用负荷的电度量、厂用电度总加、厂用电率；

2）月、年各运行班各厂用负荷的电度量、厂用电度总加、厂用电率； 3）日、月、年各机组厂用负荷的电度量、厂用电度总加、厂用电率； 4）以上各项的历史曲线。

3、网络方案

珞璜电厂厂用电电能计量自动抄表系统主要服务于一、二期机组的6kV厂用系统，如图所示，其组网方案比较简明，按照厂用电气主接线组网，用有利于网络接线的方便和开关的布置，2台通讯主控单元分别安装于一、二号机和三、四号机的厂用6kV配电室，各厂用A 段为一组的前端采集智能表，厂用B段为一组为一组的前端采集智能表，分别接入各期的通讯主控单元上。

通讯主控单元布置于开关室，与前端采集智能表距离较近，网络布线采用现场总线布线，用屏蔽双绞线联接，屏蔽层为一点接地。

中心处理机布置于一期集控楼电能量监督办公室，距离超过100米，同时还有其它的计算机加入，因此这一层采用以太网络，用光缆联接。

4、系统组态

组态是体现系统友好性，配置灵活性和数据库功能的重要部分，本系统的组态包括前置机组态、网络组态、数据库组态、图形组态、报表组态、后台语言编辑器等。

前置机组态是建立厂用各负荷电测量的实时数据库，按照智能电表的配置、测点配置、通讯口参数设置和规约参数设置，建立相应的实时数据库，处理实时数据。

网络组态主要是网络节点配置和用记配置，网络节点的内容为主机名、节点类型、IP地址；用户配置为权限分级，现分为三级：超级用户具有所有权限、维护人员除了一些重要配置信息不能修改外其它都能做、使用人员仅有运行只读权力。

数据库组态，本系统均由前端智能表经过交流采集，再由数字智能表计算后，通过通讯至数据库，这里的组态省约。

图形组态：本系统利用图形组态软件，生成厂用电一次接线图、历史曲线、趋势曲线、各运行班节能棒图。

报表组态：本系统历史数据库报表软件采用Microsoft Office套件中的Excel为开发平台，利用其强大的电子表格功能，实现报表系统的制作和管理后台语言编辑器：本系统自定义的一些实时数据，可以通过脚本语言操作实时库生成，脚本语言支持关系运算、四则运算、括号、条件判断等循环指令。操作规则库是通过表达式编辑器生成。脚本语言是由标识符组成，而标识符又是由字母、数字、标点符号等组成。根据标识符的功能，程序中所使用的标识符可分为：保留字、变量、数值、操作符。

5、系统维护和管理

珞璜电厂厂用电电能计量自动抄表系统，设有专门的系统安装及数据库备份工具，通过组态工具对数据库的各种数据项进行修改，对图形画面进行修改。

本系统设置了安全管理，能对运行系统登录、数据库维护和控制操作的权限进行检验。

本系统具有系统自诊断和自恢复能力，系统能在线诊断系统全部软件和硬件的运行工况，当发现异常及故障时能及时显示、报警和打印信息。

系统自诊断信息包括：

1）各工作站、通讯处理机、数字智能单元等的故障； 2）电源故障； 3）时钟对时系统故障； 4）软件模块运行异常。系统自恢复功能包括：

1）当软件模块运行异常时，自动恢复正常运行； 2）当系统发生软、硬件故障时、备用设备能自动切换。

6、结束语

珞璜电厂厂用电电能计量自动抄表系统，在2002年12月基本完成并不断完善后，电能量监督工作上了一个台阶，电能量得到了有效的监督，对厂用电的实时监测、各种用电状态和各种模式的数据、曲线分析，为厂制定节能措施，提供了有力的依据。

节能小指标竞赛活动，是运行值班人员通过发电机组珞运行参数的精心调节，达到最大效率和最合理的用电量的竞赛活动，电能计量自动抄表系统为节能小指标的评估有了自动、快捷、准确的计量，能评价出最好节能运行方式并总结出相应的运行经验，各运行班可以得到很好交流。

珞璜电厂依托厂用电电能计量自动抄表系统，通过了各种节能措施的实施，厂用电已降到了8.8%，达到了一流电厂厂用电率的水平。

珞璜电厂厂用电电能计量自动抄表系统图