发布日期：2021/8/27

  赵斌  （安科瑞电气股份有限公司，上海 嘉定，201801）

    摘要：介绍了ADL导轨式电能表在智能电能管理系统中的实际应用，详述了该系列仪表的功能及技术指标，并给出了系统结构、软件实现及系统功能。

　　关键词：ACREL-3000，导轨式安装，ADL电能表，RS485通讯，电能管理, 电力监控

　　0 前言

     为配合《中华人民共和国节约能源法》的实施，国家标准委于2008年4月18日在京召开了46项节能减排国家标准新闻发布会。国家“十一五”发展规划更是明确了节能减排的约束性指标。能源是发展国民经济的重要物质基础，为保证经济可持续发展，必须加强能源管理和大力节约能源消耗。工业生产是我国能源消耗的主体，据统计，工业消耗占全国能源消耗总量的70％左右，工业中电力是一种使用面广、消耗量大的能源，它占企业总能源消耗的比例较大。为响应国家的节能减排号召，各行各业都采取了相应的措施进行节能节电，然而电力节能方案的实施、用电节能设备的广泛采用是否真的起到了节能的作用或达到了节能的目的，必须用合理的考核管理机制进行科学的判断。

　　上海尤妮佳有限公司（以下简称尤妮佳）位于上海市青浦区，全厂共有一期配电房一个、二期配电房两个，提供全厂的生产用电、照明用电、空调用电及其它用电等。原有配电系统只在全厂总进线回路上装有电力部门的电度表，管理者只能从每个月电力部门提供的用电总数值得知本月电量能耗，至于电能都用在了什么地方、有没有电能浪费，节能措施有没有起到相应的效果，企业管理者都不是很清楚，亟待需要一个合理的电能考核机制来实现电能的科学管理。

　　针对以上存在问题，并根据客户要求，对原有配电系统进行改造，改造后的ACREL-3000电能管理系统，不仅能实现对各配电回路的远程监控和集中管理，而且还实现了根据号机进行分类电能统计，复费率电能统计、八小时班组能耗统计、日能耗统计和月耗电能统计，自动计算出单位产量能耗用电，为科学地节能管理提供了依据。

　　1 项目分析

　　尤妮佳电能管理系统是在原有变配电柜基础上增加带通讯接口的电能表，将电量参数进行远传至监控中心，从而实现集中远程监控和管理的一个低压配电改造项目。

　　要实现对每一台机器用电量进行统计，对每一出线回路电能数据采集，必须在每一出线回路均安装一块电能计量表。但目前市场上存在的电能计量表的安装普遍采用传统壁挂式的安装方式，存在体积大，安装不方便等缺点。上海尤妮佳公司原有配电系统的配电柜均为抽屉柜，而且在其原有抽屉柜面板上均已经安装电流表和信号指示灯，其安装空间非常狭小，不可能在抽屉面板上增加任何传统的电能表，而且原有电流表离信号灯距离非常近，也不可能将电流表拆掉扩大开孔尺寸安装多功能电力仪表，抽屉内部安装的元器件也非常紧密，不可能再进行任何的线路改造，所以在抽屉上安装传统电能表或数字式电力网络仪表都是不可行的。

　　如果说从每个回路互感器引出测量线路，重新制作新电表箱放置在配电柜旁边，将电能表集中安装在电表箱里呢？这种方法一方面会使电表箱到配电柜的线缆特别多，鉴于尤妮佳公司回路数较多，安装接线比较麻烦，对于以后的检修维护也会比较困难，增加如此多的电缆线和新增加的电表箱也会增加了用户不少经济成本，因此这种方法也是不可取的。

　　经过综合考虑仪表安装、调试及后期维护等多种因素，最终选用ADL系列导轨式安装电能表，该系列仪表可以很方便地安装在配电柜背面的导轨上，不需要对配电柜重新进行开孔，也不用将大量的电缆引出到新的电表箱中，即安装方便又节约了大量电缆和电表箱的成本，而且这种回路一对一式的测量，对于将来系统的检修维护也是非常清晰方便的。

　　ADL系列导轨式电能表均带有标准的RS485通讯接口，采用Modbus-RTU国际标准通讯协议，通过仪表的通讯接口进一步将仪表组网，最终实现在监控中心进行集中监控和管理。

　　2 ADL导轨式安装电表

　　ADL系列导轨式安装电能表，体积小巧，外形美观，结构模数化，可安装于35mm标准导轨上。该系列电能表包括：单相复费率电能表和三相复费率电能表。图1为ADL系列仪表外形及安装方式。

　　ADL系列导轨式安装电能表支持一次接入和二次接入两种接线方式，不仅可灵活应用于电气开关柜，而且可以用在终端配电箱，直接接入最大电流为20（80）A。

　　ADL系列导轨式安装电能表不仅在外形和接线上具有灵活方便的特点，而且在功能和性能上也具有不可比拟的优越性：

　　（1）  电量计量功能。计量正反向有功电量，功能潮流方向自动识别并指示，具有四费率及总电能计量功能。

　　（2）  分时复费率功能。日时段可设四费率、八时段，时段区内的最小时间单位为1min。

　　（3） 按月冻结转存功能。按月冻结转存功能可以统计上上月、上月及本月的用电量和分时电量，用于月用电费的结算及监测用电情况。

　　（4）  实时监测功能。可提供电压、电流、频率、功率、功率因数的测量，并可参与显示或借由通讯协议读出。

　　（5） 输出接口。带光电隔离的电量脉冲数据输出接口，可用于校表和实现DCS远传，RS-485通讯接口可以实现远程抄表和负荷监测。

　　表1  ADL系列导轨式安装电能表性能指标

项目 指标 ADL100 ADL300 精度等级 有功：1级 额定电压Un 220V 3×220/380V 电流规格 1.5(6)A、5(20)A、10(40)A、20(80)A 参比频率 50Hz或60Hz 工作电压 正常工作电压范围：0.9～1.1Un， 极限工作电压范围：0.7～1.2Un 起动电流 直接接入 0.004Ib 经CT接入 0.002In 功耗 电压线路 ≤5VA/相 电流线路 <4VA/相 电能脉冲输出 脉冲宽度：80ms±20ms 光耦隔离，集电极开路输出 数字通信 RS485，MODBUS-RTU（其他协议可定制） 时钟误差 ≤0.5s/d 温度范围 正常工作温度：-10℃～+45℃， 极限工作温度：-20℃～+55℃， 存储温度：    -40℃～+70℃ 相对湿度 ≤95%（无凝露） 外型尺寸（长×宽×高） 76×89×74（mm） 126×89×74（mm） 平均无故障工作时间（h） ≥50000 　　
    3 系统构成

　　上海尤妮佳电能管理改造系统主要采用分层分布式计算机网络结构，即间隔层、通讯层和站控层，如图2所示。

　　仪表之间采用屏蔽双绞线进行总线型连接，通过通讯扩展卡进入监控主机。图3所示为ADL仪表通讯电缆接线示意图。通过对配电系统的二次设备进行组网，经由通讯网络到达监控主机，将分散的配电所的现场设备连接为一个有机的整体。　　

    监控中心配置监控计算机、打印机、UPS电源及必要的辅助设备，ACREL-3000电能管理软件完成对各台电能表的远程采集和数据的集中处理。

　　4 软件实现及系统功能

　　4.1 软件实现

　　上位机软件采用ACREL-3000组态软件，通过软件进行设备配置、数据库变量配置、界面设计等完成了在上位机软件监控及电能管理的功能。图4为系统变量配置表。

　　4.2 系统功能

　　整个系统实现了对一期配电房和二期配电房所有回路电能的采集和统计，实现了远程自动抄表、电能统计等功能。图5所示为系统主界面。

　　（1）  远程电参测量：包括实时电能、分摊电能、总电能以及按照号机统计电能。

　　（2）  运行状态监测：通讯异常报警提示。

　　（3）  用户管理：不同用户权限具备不同操作功能，各级权限的口令修改操作功能，具有权限防误功能。

　　（4）  电能报表：实现了所有电能报表的按时间查询，分为分钟、小时、班组、日、月五种类型，包括总、尖、峰、平、谷复费率电能及用电量。

　　（5）  电能棒图：任意回路电能实时电能棒图显示，包括总、尖、峰、平、谷电能。

　　（6）  汇总表：所有号机电能汇总，按时间段查询，自动计算任意时段用电量。

　　（7）  单片能耗：自动计算单位产量能耗，并可打印及到处。单片能耗计算界面如图6所示。

　　（8）  打印及导出：所有报表及界面可打印，或以EXCEL、WORD格式进行导出。

　　5 结束语

　　该系统已经在尤妮佳调试完成并验收，目前已成功投入运行，系统软件画面刷新时间小于1s，遥信处理准确率大于99.9％，整个系统运行安全、稳定，极大地方便了用户的使用。

　　ADL导轨式电能表的应用对于准确计量电能、节省安装空间、节约工程成本，均具有现实意义，对比传统的壁挂式电度表，其体积小巧、外形简洁、接线方式灵活、安装方便，为电能管理系统的改造的简单化、集中化提供了方便。

　　该系统完全按照客户要求对各个号机进行分别计算，计算共同设备的电能分摊数及单片能耗数，并做了分钟、小时、日、月四种类型报表。方便的电能数据库报表极大地减少了用户进行电能抄表人力的投入，为管理者进行内部计量考核提供了直观的依据，为进一步的节能管理及节能措施的实施打下了基础。到目前为止，用户对整个系统及及所实现的功能都很满意。

　　参考文献

　　1.   上海安科瑞电气股份有限公司.ADL系列导轨式安装电能表选型手册.2008.7

　　2.   任致程 周中. 电力电测数字仪表原理与应用指南. 北京.中国电力出版社. 2007.4

　　3.   新华社《国务院关于印发节能减排综合性工作方案的通知》. 2007.6

　　4.   国家发改委《能源发展“十一五”规划》. 2007.4