电能综量仪

电能管理系统在研发生产办公综合楼的应用朱祝丰1 张国强21苏州电齐联机电科技有限公司，江苏 苏州 215000； 2苏州电齐联机电科技有限公司，江苏苏州 215000；摘要：介绍苏州纳米科技城A03组团电能管理系统，采用智能电力仪表采集配电现场的各种电参量和开关信号。系统采用现场就地组网的方式，组网后通过现场总线通讯并远传至后台，通过Hnder-800 6.0型电能管理系统实现变电所配电回路用电的实时监控和电能管理。关键词：生产办公综合楼;苏州纳米科技城;变电所;智能电力仪表; Hnder-800 6.0型;电力监控系统;电能管理系统; HND09E3Y0 概述苏州纳米科技城研发生产办公综合楼是由苏州纳米科技发展有限公司投资兴建，主要涉及：视频监控、防盗报警、一卡通管理（停车、引导、门禁、消费、通道、访客等）、无线对讲、电子巡更、背景音乐及广播、卫星电视与有线、企业导航及可视对讲、信息发布及查询、智能化集成管理。本项目为苏州纳米科技城A03组团电能管理系统。根据配电系统管理的要求，需要对1#、2#变电所内的高压柜、低压配出线的多功能网络仪表进行电力监控与电能管理，以保证用电的安全、可靠和高效。该组团1#、2#配电室共有低压进线4个回路、补偿4个回路、联络2个回路，出线回路采用HND09E3Y多功能网络仪表。Hnder-8006.0型电能管理系统，充分利用了现代电子技术、计算机技术、网络技术和现场总线技术的最新发展，对配电系统进行分散数据采集和集中监控管理。对配电系统的二次设备进行组网，通过计算机和通讯网络，将分散的配电所的现场设备连接为一个有机的整体，实现电网运行的远程监控和集中管理。1 系统结构描述本监控系统主要实现A03组团地下变电所的10/0.4kV配电系统的多功能网络仪表进行用电监控与电能管理；监控范围为1#、2#变电所的T1、T2、T3、T4变压器的低压进线柜、联络柜、馈线柜的多功能网络仪表。该系统总计有174只HND09E3Y仪表，分6条总线，所有总线通过串口服务器与网络交换机连接，最后与值班室监控主机连接实现总线上仪表与监控主机的数据连通。本监控系统采用分层分布式结构，即站控层，通讯层与间隔层；如图（1）所示：http://bbs.instrument.com.cn/xheditor/xheditor_skin/blank.gif图（1）网络拓扑图间隔设备层主要为：多功能网络电力仪表、开关量、模拟量采集模块和智能断路器等。这些装置分别对应相应的一次设备安装在电气柜内，这些装置均采用RS485通讯接口，通过现场MODBUS总线组网通讯，实现数据现场采集。网络通讯层主要为：通讯服务器，其主要功能为把分散在现场采集装置集中采集，同时远传至站控层，完成现场层和站控层之间的数据交互。站控管理层：设有高性能工业计算机、显示器、UPS电源、打印机、报警蜂鸣器等设备。监控系统安装在计算机上，集中采集显示现场设备运行状况，以人机交互的形式显示给用户。以上网络仪表均采用RS485接口和MODBUS-RTU通讯协议，RS485采用屏蔽线传输，一般都采用二根连线，接线简单方便；通讯接口是半双工通信即通信的双方都可以接收、发送数据但是在同一时刻只能发送或接收数据，数据最高传输速率为10Mbps。RS485接口是采用平衡驱动器和差分接收器的组合，抗噪声干扰能力增强，总线上允许连接多达32个设备，最大传输距离为1.2km。2 电力监控系统主要功能 2.1 数据采集与处理数据采集是配电监控的基础，数据采集主要由底层多功能网络仪表采集完成，实现远程数据的本地实时显示。需要完成采集的信号包括：三相电压U、三相电流I、频率Hz、功率P、功率因数COSφ、电度Epi、远程设备运行状态等数据。数据处理主要是把按要求采集到的电参量实时准确的显示给用户，达到配电监控的自动化化和智能化要求，同时把采集到的数据存入数据库供用户查询。2.2 人机交互系统提供简单、易用、良好的用户使用界面。采用全中文界面，CAD图形显示低压配电系统电气一次主接线图，显示配电系统设备状态及相应实时运行参数，画面定时轮巡切换；画面实时动态刷新；模拟量显示；开关量显示；连续记录显示等。2.3 历时事件历时事件查看界面主要为用户查看曾经发生过的故障记录、信号记录、操作记录、越限记录提供方便友好的人机交互，通过历史事件查看平台，您可以根据自己的要求和查询条件方便定位您所要查看的历史事件，为您把握整个系统的运行情况提供了良好的软件支持。2.4 数据库建立与查询主要完成遥测量和遥信量定时采集，并且建立数据库，定期生成报表，以供用户查询打印。2.5 用户权限管理针对不同级别的用户，设置不同的权限组，防止因人为误操作给生产，生活带来的损失，实现配电系统的安全，可靠运行。可以通过用户管理进行用户登录、用户注销、修改密码、添加删除等操作，方便用户对账号和权限的修改。2.6 运行负荷曲线负荷趋势曲线功能主要负责定时采集进线及重要回路电流和功率负荷参量，自动生成运行负荷趋势曲线的，方便用户及时了解设备的运行负荷状况。点击画面相应按钮或菜单项可以完成相应功能的切换；可以查看实时趋势曲线或历史趋势线；对所选曲线可以进行平移、缩放、量程变换等操作，帮助用户进线趋势分析和故障追忆，为分析整个系统的运行状况提供了直观而方便的软件支持。2.7 远程报表查询报表管理程序的主要功能是根据用户的需要设计报表样式，把系统中处理的数据经过筛选、组合和统计生成用户需要的报表数据。本程序还可以根据用户的需要对报表文件采用定时保存、打印或者召唤保存、打印模式。同时本程序还向用户提供了对生成的报表文件管理功能。报表具有自由设置查询时间实现日、月、年的电能统计，数据导出和报表打印等功能。3 案例分析 苏州纳米科技城A03组团电能管理系统，本项目针对地下变电所的10/0.4kV配电系统的多功能网络仪表进行用电监控与电能管理；监控范围为1#、2#变电所的T1、T2、T3、T4变压器的低压进线柜、联络柜、馈线柜的多功能网络仪表。进线回路采用HND09E3Y多功能网络仪表，其是针对电力系统、工矿企业、公共设施、智能大厦的电力监控需求而设计的网络电力仪表，它能测量所有常规电力参数，如：三相电压、电流、有功功率、无功功率、功率因数、频率、有功电度、无功电度、并可监测电压、电流的2-31次谐波分量等多种电参量。并且本仪表带有4路光电隔离开关量输入接点和2路继电器控制输出接点，这些接点可以配合智能断路器实现断路器的遥信、遥控操作。该系列网络电力仪表主要应用于变电站自动化、配电网自动化、小区电力监控、工业自动化、能源管理系统及智能建筑等领域。重要配出回路采用HND09E3Y多功能网络仪表，该仪表主要测量所有常规电力参数，如：三相电压、电流、有功功率、无功功率、功率因数、频率、有功电度、无功电度。低压配电二次图见图（2），功能有电量遥测主要监测运行设备的电参量，其中包括：线三相电压，电流，功率，功率因数，电能，频率等电参量及配出回路的三相电流；遥信功能实现显示现场设备的运行状态，主要包括：开关的分、合闸运行状态和通讯故障报警；断路器变位时会发出报警信号，提醒用户及时处理故障。 http://bbs.instrument.com.cn/xheditor/xheditor_skin/blank.gif图（2）低压配电二次图遥信和遥测报警功能，主要完成对低压各出线回路的开关运行状态和负载进线监控，对开关变位和负载越限弹出报警界面指示具体的报警位置并声音报警，提醒值班人员及时处理。负载越限值在相应权限下可自由设置。具备历史查询功能。见图（3）和图（4）。http://bbs.instrument.com.cn/xheditor/xheditor_skin/blank.gif图（3） 实时遥信报警信息http://bbs.instrument.com.cn/xheditor/xheditor_skin/blank.gif图（4）历史遥测报警信息查询 参数抄表功能，主要对低压各出线回路的电参数进线查询。支持任意时刻电参数查询，具备数据导出和报表打印等功能。该报表查询变电所出线总柜、母联、隔离开关、楼层各配电箱的总表的电参数，主要包括：三相电流、有功功率和有功电度及变压器温度。该报表各回路名称和数据库关联，方便用户修改回路名称。见图（5）。[img=,407,2

1.电子测量仪的分类 电子测量仪的分类方法按不同的要求，分类不同，如按其功能，可分为下列几类。 1.1用于电量测量的仪器： 测量电流(I)、电压(V)、电功率(P)、电能(W)、电荷强度(E)等。 如：电流表、电压表、毫伏表、功率表、电能表、电荷统计计、万用表等。 1.2用于元件参数测量的仪器： 测量电阻(R)、电感(L)、电容(C)、阻抗(Z)、品质因素(Q)、损耗角tg、电子器件参数等。 如：微欧表、阻抗表、电容表、LCR测试仪、Q表、晶体管式集成电路测试仪、图示仪等。 1.3用于仪表波形测量的仪器： 测量频率(f)、周期(T)、相位(∮)、失真仪(V)、调幅(AM)、调频(FM)、谐波等。 如：频率计、石英钟、相位计、波长计、各类示波器、失真分析仪、调制度分析仪、音频分析仪、谐波分析仪、频谱分析仪等。 1.4 用于电子产品，电子设备及模拟电路和数字电路性能测试的仪器。 测量产品或设备的漏电流特性，耐压特性，频率特性，增益(K)、增减量(A)、灵敏度(S)、噪声系数(Nf)、相位特性、电磁干扰特性等。 如：漏电流测试仪、耐压测试仪、扫频仪、噪声系数测试仪、网络分析仪、逻辑分析仪、相位特性测试仪、EMC测试仪等。

XL8083小模拟量电能表校验仪是基于1.2G MAC的DSP、大规模的FPGA、高速高精度的DA以及高保真功率放大器构成的新一代高精度测量仪，可以输出工频（40Hz～65Hz）频率、相位及幅度可调的高精度电压小信号。适用于电力部门、计量部门、质检部门、科研单位、高等院校、研发企业等调试和校验电子式互感器、数字电能表等。 1. 主要特点1) 采用32位MCU+DSP处理器，功能强大灵活.2) 输出波形灵活多变，可任意叠加谐波，叠加次数高达100次。3) 可以输出高频信号。4) 信号输出由工频每周波高达50000点的波形捏合，内部信号输出无需滤波器进行平滑滤波，保证了波形的精确输出，使得系统可以输出精确的谐波，也使系统拥有极佳的谐波失真度指标。5) 能够检定电能表的基本误差(正反相、有无功)、并自动生成检测报告。6) 能自适应有源、无源的电能脉冲输入，通过光电采集器可以接收光脉冲输入。7) 适用于基于IEC60044-7/8标准的模拟小信号电能表的计量场所。8) 能够自由编辑任意的自动校表方案，校表过程无需人工干预；方便保存并连接打印机打印。9) 极佳的温度稳定性，核心器件为温度系数小至1PPM的军工级产品，可以在室外的温度环境下保证输出的精度。10) 用户可以自己编辑任意的自动校验方案，公司出厂已提供多种方案。11) 开放通讯协议，方便二次开发。12) 便携式设计，方便现场检测工作，支持触摸屏和键盘输入。13) 产品适应性、扩展性强，满足未来数字化变电站技术升级的需要。2.技术指标1. 输出测量指标 电压输出范围0-7V精准度额定4V量程情况下：（5%Un～maxUn)优于±0.05%RG（1%Un～5%Un）优于±0.1%RG档位设置：5V 0.5V 0.05V稳定度额定值优于±0.01%RG输出谐波次数0～100次谐波精度0.2%RG（相对于基波输出）温度漂移±1PPM/℃频率输出准确度0.001Hz 有功电能测量准确度（5%Un～maxUn)优于±0.05%RG、（1%Un～5%Un）优于±0.1%RGPF=1（10%Un～maxUn)优于±0.1%RG、（2%Un～10%Un）优于±0.2%RG PF=0.5L,0.8C无功功率测量准确度0.2%RG PF≥0.52. 可检定表等级 0.05级以下的所有小信号电能表3. 电能脉冲输入 被校电能表脉冲常数（r/kWh）被校电能表脉冲常数（r/kWh）校验圈数设置范围1～100最高能接收脉冲频率100Hz4. 支持协议与国标 协议内容IEC61850-9-1、IEC61850-9-2、DL/T645-1999 国标内容GB/T17215.211-2006、GB/T17215.322-2008GB/T17215.323-2008、DL/T614-20075. 工作电源 工作电源220V (±5％) AC @50Hz开机预热时间≤15分钟6. 环境条件 工作温度-10℃～55℃相对湿度≤85%储存条件－30℃～60℃