Acrel-2000電力監控系統在重慶富川機電中的應用

羅帥

  上海安科瑞電氣股份有限公司    上海嘉定  201801

摘要　本文介紹了重慶富川古圣機電有限公司電力監控系統。系統通過(guò)數據工作站與現場(chǎng)監控設備進(jìn)行串行數據通信，數據后臺將實(shí)時(shí)數據進(jìn)行分類(lèi)、計算加工之后形成該企業(yè)可以直接用來(lái)考核員工的報表，zui后系統還采用了客戶(hù)/服務(wù)器（Client/Server）機制以及開(kāi)放數據庫互聯(lián)（ODBC）技術(shù)將系統的內部數據轉發(fā)至SQL Server數據庫服務(wù)器，保存在實(shí)時(shí)及歷史數據庫中。網(wǎng)絡(luò )用戶(hù)可以通過(guò)任何一臺裝有IE瀏覽器的微機迅速、地查詢(xún)到工廠(chǎng)設備生產(chǎn)運行的實(shí)時(shí)和歷史信息。

關(guān)鍵詞    智能電表   電力監控   重慶富川機電   員工考核   稼動(dòng)率   設備監控  

引言

隨著(zhù)科學(xué)技術(shù)的發(fā)展及現代信息技術(shù)的應用和推廣，企業(yè)的生產(chǎn)和經(jīng)營(yíng)管理者越來(lái)越迫切地要求能迅速、準確、全面地掌握生產(chǎn)現場(chǎng)的運行情況，以便對企業(yè)的生產(chǎn)和經(jīng)營(yíng)進(jìn)行全面的掌控。電力監控系統的出現，給企業(yè)管理者們提供了一個(gè)設備維護，生產(chǎn)管理的綜合性解決方案，為企業(yè)的生產(chǎn)管理，提高生產(chǎn)效率等提供了有力的數據依據。 

下面以一個(gè)應用了Acrel-2000型電力監控系統的企業(yè)為案例，介紹怎么樣通過(guò)Acrel-2000型電力監控系統來(lái)進(jìn)行企業(yè)的生產(chǎn)管理。

項目概況

重慶富川機電有限公司是中國生產(chǎn)汽車(chē)、摩托車(chē)及通用機械電裝品和齒輪的品牌企業(yè)。地處重慶市九龍坡區白市驛工業(yè)園區，總占地面積60余畝，廠(chǎng)房面積近4萬(wàn)平方米，擁有員工近1000人。重慶富川古圣機電有限公司是重慶富川在北碚的一個(gè)分公司，2011年剛投產(chǎn)。由于本身是一個(gè)生產(chǎn)型的企業(yè)，車(chē)間的用電設備基本上是大功率電機，單個(gè)三相回路電流大的時(shí)候能夠達到400多A，設備的價(jià)格都比較昂貴。為了更加便利地對公司員工的作業(yè)情況進(jìn)行管理和用電設備運行狀況的掌控，以便在節能降耗的同時(shí)提高生產(chǎn)效率，重慶富川于2011年初購買(mǎi)了上海安科瑞電氣股份有限公司的Acrel-2000型電力監控系統。

該系統的監控范圍為：新建的低壓配電房和生產(chǎn)車(chē)間的動(dòng)力箱，數目總共約為80個(gè)回路，監控中心設在低壓配電房的旁邊。以下是重慶富川機電的一次配電系統圖 。

整個(gè)低壓配電系統包括20個(gè)低壓配電柜。其中三個(gè)進(jìn)線(xiàn)柜，三個(gè)電容補償柜，兩個(gè)母聯(lián)和12個(gè)出線(xiàn)柜。12個(gè)出線(xiàn)回路的負載基本上是三相大功率電機。

客戶(hù)需求

重慶富川古圣機電有限公司對其產(chǎn)線(xiàn)上昂貴的大功率設備的運行狀況及維護都比較重視，但是又想使設備不至于長(cháng)時(shí)間過(guò)負荷運行的情況下提高生產(chǎn)效率。所以對電力監控軟件的要求是：

1、電表安裝到生產(chǎn)線(xiàn)，其生產(chǎn)線(xiàn)基礎表，生產(chǎn)線(xiàn)名稱(chēng)，所有電表按照生產(chǎn)線(xiàn)進(jìn)行分類(lèi)；

2、分布及故障界面：設計一個(gè)圖形化的界面，分布顯示所有的電表，數據接收正常顯示綠色，故障為紅色；

3、每天錄入生產(chǎn)線(xiàn)所需生產(chǎn)的時(shí)間段（產(chǎn)品編碼、產(chǎn)品名稱(chēng)、生產(chǎn)開(kāi)始時(shí)間、生產(chǎn)結束時(shí)間、產(chǎn)量），統計生產(chǎn)產(chǎn)品的電量；

4、可以給每個(gè)電表定義名字，并且劃分到生產(chǎn)線(xiàn)上：編碼、電表地址、電表名稱(chēng)、分類(lèi)、位置、所在生產(chǎn)線(xiàn)編碼、所在生產(chǎn)線(xiàn)名稱(chēng)、備注；

5、實(shí)時(shí)顯示電流、電壓、有功、無(wú)功、功率因數、電能（界面組態(tài)）的圖形界面；界面上循環(huán)顯示各個(gè)生產(chǎn)線(xiàn)的電流、電壓、有功、無(wú)功、功率因數、電能，可以按照生產(chǎn)線(xiàn)查詢(xún)任何一條線(xiàn)路的運行情況?？梢渣c(diǎn)擊具體的電表地址顯示其電流、電壓、有功、無(wú)功、功率因數，電能；

6、每個(gè)電表設置電流上限、報警電流值，同時(shí)如果電流達到報警電流值，應具有報警顯示；

7、電參量數據分析功能，既能監督員工，又能監督設備運行情況。

硬件選型

系統硬件方面：站控管理層采用一臺工控機和一臺打印機；通訊層設備采用一個(gè)16口串口服務(wù)器，因為要和辦公網(wǎng)絡(luò )連接，所以再配一個(gè)4口的網(wǎng)絡(luò )交換機。底層的現場(chǎng)設備，該項目主要需要實(shí)現的功能是常用電參量的采集和歷史數據查詢(xún)。安科瑞電氣的PZ系列多功能表，是針對電力系統，工礦企業(yè)，公用設施,智能大廈的電力監控需求而設計的儀表。它能測量常用電力參數，如三相電壓、電流、諧波電壓、諧波電流、諧波電壓百分量、諧波電流百分量、有功功率、無(wú)功功率、頻率、功率因數、有（無(wú)）功電能，并能顯示日期時(shí)間。由于該電力儀表還具備完善的通信聯(lián)網(wǎng)功能和各種擴展功能（如：開(kāi)關(guān)量輸入、輸出）。它非常適合于實(shí)時(shí)電力監控系統。所以上海安科瑞電氣股份有限公司PZ系列中的PZ80智能電測儀表即可滿(mǎn)足儀表方面的要求。

軟件設計思路

電力監控系統對安裝在現場(chǎng)的智能儀表進(jìn)行全天候的監視，對采集上來(lái)的數據進(jìn)行合理的分析，并制作出相關(guān)功能的軟件界面，這些基本可以滿(mǎn)足客戶(hù)前六點(diǎn)的常規需求?？蛻?hù)的第七點(diǎn)需求是本系統的難點(diǎn)。我們讓該生產(chǎn)企業(yè)的生產(chǎn)管理者給我們提供一個(gè)衡量機器正常生產(chǎn)所需的功率值。機器在運行中高于這個(gè)功率值的時(shí)候，產(chǎn)線(xiàn)在正常生產(chǎn)產(chǎn)品，低于這個(gè)功率值的時(shí)候產(chǎn)線(xiàn)就處于空載或者閑置狀態(tài)（也就是沒(méi)有產(chǎn)品生成）。這里引用一個(gè)稼動(dòng)率的名詞。稼動(dòng)率就是設備在一天當中，處于正常生產(chǎn)的時(shí)間與開(kāi)機運行時(shí)間的一個(gè)比值。提高了稼動(dòng)率，也就提高了每天人員的利用率和生產(chǎn)產(chǎn)品的數量，zui終給企業(yè)帶來(lái)經(jīng)濟效益。電力監控系統可以為企業(yè)的每條生產(chǎn)線(xiàn)甚至每個(gè)設備設計一個(gè)功率曲線(xiàn)，可以查詢(xún)歷史值和實(shí)時(shí)顯示當前的狀況。有了這個(gè)曲線(xiàn)，企業(yè)的生產(chǎn)管理者就可以清楚的看到設備在一天的時(shí)間中有多長(cháng)時(shí)間是在開(kāi)機運行，又有多少時(shí)間是在正常生產(chǎn)。更重要的是設備在谷時(shí)段的正常生產(chǎn)時(shí)間是多少。如果單靠人員來(lái)統計，要達到這個(gè)效果是很難的。這個(gè)也為企業(yè)考核員工的工作積性提供了數據依據。有了這個(gè)以后，客戶(hù)的需求基本上都能得到滿(mǎn)足。

硬件選型和軟件設計參照的標準和依據

GB/50198-94 《監控系統工程技術(shù)規范》

GB/T13730 《地區電網(wǎng)數據采集與監控系統通用技術(shù)條件》

DL/T630 《交流采樣遠動(dòng)終端通用技術(shù)條件》

GB/T13729 《遠動(dòng)終端通用技術(shù)條件》

GB2887 《計算站場(chǎng)地技術(shù)要求》

 整個(gè)系統分11跟總線(xiàn)接入工業(yè)級串口服務(wù)器。車(chē)間的用電設備基本上都是大功率的電機，所以每根總線(xiàn)上的儀表數目在6個(gè)左右?？偩€(xiàn)采用RVSP 2×1.0 型屏蔽雙絞線(xiàn)，屏蔽層接地，用以減少大功率電機的電磁干擾。接口為RS485，多功能監控儀表和監控主機通訊采用標準的MODBUS—RTU協(xié)議。

軟件功能

上海安科瑞電氣股份有限公司針對重慶富川古圣的這樣一個(gè)現狀，制作出了一套具有重慶富川古圣機電特色的電力監控系統——Acrel-2000富川古圣機電電力監控系統。

富川古圣機電車(chē)間每條生產(chǎn)線(xiàn)都配有一塊多功能電力監控儀表，Acrel-2000通過(guò)不間斷的對這些儀表進(jìn)行監視，采集并保存產(chǎn)線(xiàn)的功率值，然后經(jīng)過(guò)加工做成曲線(xiàn)和報表的形式。

設備的稼動(dòng)率報表              設備的功率曲線(xiàn)

設備功率曲線(xiàn) 

功能窗口可以選擇生產(chǎn)線(xiàn)，選完之后會(huì )在屏幕上方的中間顯示產(chǎn)線(xiàn)名稱(chēng)（如4線(xiàn)設備）。下面有兩個(gè)曲線(xiàn)顯示窗口，此時(shí)分別顯示一小時(shí)的曲線(xiàn)和一天的曲線(xiàn)。功率曲線(xiàn)橫軸時(shí)間長(cháng)度和縱軸的功率量程都可以根據需求任意改動(dòng)。并且具有手動(dòng)輸入時(shí)間查詢(xún)功能，可以查詢(xún)數據庫中任何有記錄的歷史值。

設備的稼動(dòng)率報表 

功能窗口顯示的是單個(gè)回路的開(kāi)機時(shí)間和稼動(dòng)率值，也就是把功率曲線(xiàn)的各個(gè)數據進(jìn)行加工，然后做成EXCEL表格的形式展示出來(lái)，兩者相互呼應，以便生產(chǎn)管理者對員工進(jìn)行考核。從該表格和曲線(xiàn)可以明顯的看出設備在什么時(shí)候處于開(kāi)機狀態(tài)，其中有多長(cháng)時(shí)間是處于生產(chǎn)期，多長(cháng)時(shí)間處于閑置期，很容易的就能掌握員工的工作情況。對單個(gè)的設備進(jìn)行詳細的數據展示后，還有一個(gè)總的設備數據展示功能窗口。

開(kāi)機時(shí)間統計報表 統計的是各個(gè)設備在查詢(xún)的時(shí)間內分別的總開(kāi)機時(shí)間是多少。查詢(xún)的時(shí)間可以手動(dòng)設置成任意時(shí)段。

各回路稼動(dòng)率統計報表 統計的是各個(gè)設備在查詢(xún)時(shí)間內的稼動(dòng)率。查詢(xún)的時(shí)間可以根據企業(yè)員工的換班時(shí)間設置。比方說(shuō)早上8點(diǎn)到晚上8點(diǎn)兩班輪換的崗位，查詢(xún)的時(shí)間可以設置成長(cháng)度為12小時(shí)，起始時(shí)間為早上8點(diǎn)或者晚上8點(diǎn)。這樣的話(huà)就可以清楚的看到相同工種在同一個(gè)班的具體工作情況：有多長(cháng)時(shí)間在正常生產(chǎn)，多長(cháng)時(shí)間機器運行沒(méi)生產(chǎn)，多長(cháng)時(shí)間機器沒(méi)有運行。有了這樣幾個(gè)數據做依據，對員工的考核以及激勵就有據可查了。

Acrel-2000電力監控系統的其他功能介紹：

為了滿(mǎn)足該企業(yè)ERP系統對電力參數作進(jìn)一步的加工分析，Acrel-2000型電力監控系統還提供了數據轉存功能，即將Acrel-2000電力監控系統數據庫中的數據轉存到相鄰主機SQL 2008數據庫中，以便用戶(hù)對這個(gè)企業(yè)的用電數據進(jìn)行操作，而且在本機上可以查詢(xún)出任何時(shí)刻轉出的數據，報表窗口如圖示：

數據轉儲查詢(xún)報表

為了便于設備維護部門(mén)開(kāi)展工作，實(shí)現全電參量實(shí)時(shí)顯示，Acrel-2000電力監控系統還設計制作了廠(chǎng)區模擬一次圖實(shí)時(shí)數據顯示和軟件使用者管理等功能。

模擬一次圖配電系統圖                    各分回路詳細電參量

負載報警限值設置  

模擬一次圖配電系統圖 從圖上可以直接看出該具體回路的合分閘情況，綠色表示分閘，紅色表示合閘。鼠標左鍵點(diǎn)擊某個(gè)具體的一次回路時(shí)，監控軟件將彈出該回路的詳細電參量。 

各分回路詳細電參量 上面顯示點(diǎn)擊回路的具體參數。其右下角有個(gè)設置越限報警值按鈕。 

負載報警限值設置窗口 可以設置選中回路負載的初限報警值和高限報警值，起到預警和報警的作用。

Acrel-2000電力監控系統還為用戶(hù)提供了遙信報警功能，用戶(hù)賬戶(hù)管理功能等。

用戶(hù)管理窗口

用戶(hù)輸入正確的用戶(hù)名和密碼登錄后臺，保證設置安全；高權限對低權限管理，分級操作，各權限均具修改密碼功能。 

軟件使用效果
　　本系統經(jīng)過(guò)WEB發(fā)布之后，不但支持局域網(wǎng)瀏覽，對廣域網(wǎng)Internet 也一樣適用。這也意味著(zhù)重慶富川九龍坡區白市驛工業(yè)園區的總部可以通過(guò)廣域網(wǎng)，足不出戶(hù)便知道其在古圣分公司的所有生產(chǎn)用電情況和員工的工作情況。本系統為生產(chǎn)管理人員和設備維護人員提供了現代化的管理和分析手段。自該電力監控系統投運以后，員工的考核有據可查，獎懲全部建立在完善的數據基礎之上，生產(chǎn)管理明顯，工廠(chǎng)的生產(chǎn)效率也得到了明顯的提高。軟件功能對生產(chǎn)管理者來(lái)說(shuō)：其簡(jiǎn)單，方便，快捷的滿(mǎn)足了對員工的管理；對生產(chǎn)線(xiàn)上的員工來(lái)說(shuō)：其考核規則是公平、公正的。所以自系統運行以來(lái)，該軟件得到了公司員工的一致好評。

zui后，雖然Acrel-2000電力監控系統為用戶(hù)提供的是一套完整的數據，具體用到生產(chǎn)管理當中時(shí)，還需要人為的對數據進(jìn)行深刻的分析和加工。只有不斷的去運用這套系統，才能從中發(fā)現它更多的益處。

參考文獻

任致程、周中編著(zhù)  電力電測數字儀表原理與應用指南 中國電力出版社 2007.4

朱立泉 變配電系統的智能管理系統分析  智能建筑電氣技術(shù)  2007年第1卷第4期

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