工厂变电站自动计量应用实践与研究

中国航发沈阳黎明航空发动机有限责任公司动力分公司 吴凯

1 自动计量系统总体要求

1.1 现状与思路

电能作为工厂的主要能源之一，已占工厂能源总成本的18%。目前工厂由国网沈阳供电公司提供两条66千伏线路供电，采用分时电价计量方式按月进行结算。工厂内部由两台主变降压后输出6.3千伏线路，再输送到数十个变电分站给生产、办公等区域供电，工厂年用电波峰期占40%，波谷期约占19%，波平期占41%，用电量大的生产线都集中在用电高峰期生产。

目前，各用电生产线的电能计量表均为普通三相电度计量表，日常工作中全部采用人工抄表后录入表底码的方式完成计量核算，存在误差大、漏抄、误抄等问题，不但占用大量人力，而且还无法实现对用电量的准实时性统计与分析，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电能的浪费。老式电能表计量功能简单，计量精度低于新型智能电表，没有峰谷平分时计量功能。

本项目围绕电能管理充分利用已有软硬件设施设备，建立起能源管控中心，安装智能电表，结合电力参数测量仪对电压、电流、功率、谐波进行监测，以电能为例实现对工厂能源生产、输送、分配、使用各环节的集中监控管理。

1.2 设计原则

将各变电站的计费表更新为带有峰谷平功能的计费功能表，拆除原作为计费的机械表，保留多功能表，将新表串接于原回路中。建立用电信息采集与管理系统，实现对智能电表记录的用电信息进行采集，实现自动抄表功能，为能效监测分析信息化系统提供及时、准确的数据。

硬件设备设施的施工充分利用原有空间，光纤实现资源共享，电能表尺寸大小不能在原位置更换的，可集中安装在统一机柜内，要便于施工和后期点检。

2 项目内容

2.1 物理结构

工厂用电信息采集与管理系统主要包括现场智能电表及采集装置、通讯网络和系统主站三部分，物理结构图如图。

现场智能电表及采集装置，将原有电能表改造为符合国网标准的新型智能电表，在提高计量精准度的同时实时峰谷平分时计量要求。将新型智能电表通过485通讯线缆接入采集装置，通过系统主站实现数据的定时上报，满足电能数据自动采集的要求。

通讯层是系统主站与采集终端的桥梁，按信道类型主要分为有线信道及无线信道，利用现有电力系统三遥网络通道实现采集装置与系统主站进行通讯要求。

系统主站是整个系统管理与数据发布中心，它负责系统维护、数据采集、数据校验、数据处理和数据应用等业务，还负责与第三方系统进行数据交换，它是由软件和硬件等共同组成的网络系统。核心硬件主要包括：数据库服务器、采集服务器共同组成，为应用软件提供硬件支撑平台。

2.2 智能电表与采集设备

本项目安装660块0.5S级三相四线智能电能表。智能采集终端是集现代通信技术、计算机软硬件技术和电力营销技术为一体的新型采集终端设备，通过多种通讯方式实现用电信息采集系统主站和现场终端之间的数据通讯，具备利用其远程控制和负荷监测、管理等功能，实现错峰用电，有序用电，减缓电力供需矛盾的技术支持手段。

掌上抄表终端采用流行的图形化界面与菜单界面并存的形式，操作方便，功能完善。

2.3 用电信息采集与管理系统

2.3.1 掌抄管理

由于部分分散的变电站没有光纤，为了录入抄表员手动收集未接入系统的智能电表的用电数据，系统提供掌抄管理功能。

每次抄表前将抄表信息下发到掌中抄表机中，由抄表员携带抄表机到现场通过红外数据接口读取一个抄表月内的每日冻结数据，待抄表结束后将接表机接入计算机中，通过系统读取抄表机中收集的日冻结数据到系统中，满足抄表员日常抄表的业务要求。

下发抄表数据，能过USB数据线缆将抄表机与计算机连接，由系统中下发抄表数据功能将本月需手动抄表的数据下发到抄表机中，由抄表人员携带抄表机到现场利用红外通讯口读取电能表中的本月抄表区间的每日冻结数据。接收抄表数据，通过USB数据线缆将抄表机与计算机连接，由系统中下发抄表数据功能将本月需手动抄表的数据下发到抄表机中，由抄表人员携带抄表机到现场利用红外通讯口读取电能表中的本月抄表区间的每日冻结数据。

2.3.2 基础数据查询

系统提供基础数据查询功能，主要包括：电能示值查询、电量数据查询、非电能数据查询、用户档案查询、智能采集终端接表清单等查询。

电能示值查询可以查看选定电能表的电能示值数据，包括总、峰、谷、平等明细数据。电量数据查询可以查看选定电能表的指定时段的日、月用电量数据，支持总、峰、谷、平的分时段数据查询。

非电能数据查询可以查看选定电能表的非电能数据，如：电压、电流、功率、功率因数等。智能采集终端接表清单能够查看每台智能采集接端所接入的电能表清单。

2.3.3 档案管理

系统提供档案管理功能，利用档案管理用户可以自行添回系统所能采集的主计量点，档案管理包括智能采集终端管理、计量点基础信息管理、表计信息和互感器信息管理等几部分。

智能采集终端管理提供智能终端的增加、修改、删除等管理；计量点基础信息管理提供对计量点基础的增加、修改、删除等管理；表计信息管理提供对电能表基础的增加、修改、删除等管理；互感器信息管理提供对电压互感器和电流互感器的增加、修改、删除等管理。

2.3.4 系统管理

系统管理提供系统维护的功能主要包括操作员管理、权限管理、密码修改、菜单管理、常数管理。操作员管理提供对系统使用人员的增加、修改、删除等管理；权限管理提供对系统使用人员可操作功能的增加、修改、删除等管理；密码修改提供操作员口令修改。

2.4 工程施工与调试

根据各变电停电安排，分期分批完成了变电站的电表拆装，电能表接线及PT、CT、电源、485通讯线；完成电能表与采集终端、采集终端与后台主站调试；施工中智能电能表与采集终端间使用485通讯电缆作为数据传输介质；电能表采用RS485方式与采集终端通讯，通讯地址可通过软件进行设置、修改。智能采集终端与用电信息采集与管理系统之间采用网络的通讯方式。

项目通过设备分项调试和系统联调，分项调试主要包括电能表的通电检查、参数设置、寄存器清零、数据正确性校验；电能数据采集终端的通电检查、参数设置。系统联调主要包括电能数据采集终端的采集电能表电量数据正确性检查；用电信息采集与管理系统主站的采集电量数据上传主站数据正确性检查。