某煤化工企業(yè)每年電費(fèi)近4億元，為企業(yè)提供大量準(zhǔn)確度高、時(shí)效性好的電能計(jì)量數(shù)據(jù)，可以有效地強(qiáng)化企業(yè)管理，提高企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益，達(dá)到節(jié)能降耗的目的。電能計(jì)量作為企業(yè)計(jì)量的重要組成部分，在滿足企業(yè)管理需要的同時(shí)，還應(yīng)滿足供電部門對(duì)電網(wǎng)調(diào)度的需要。按照不同的需求，在配電系統(tǒng)的不同位置設(shè)置合理的計(jì)量設(shè)備，顯得尤為重要。

另外，隨著企業(yè)規(guī)模的不斷擴(kuò)大和電能計(jì)量點(diǎn)數(shù)量的增加，人工抄表方式越來(lái)越不能滿足對(duì)電能計(jì)量時(shí)效性和準(zhǔn)確性的要求，需要設(shè)置必要的集中抄表系統(tǒng)來(lái)完成大量數(shù)據(jù)的讀取、存儲(chǔ)和計(jì)算等。

1 標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范對(duì)計(jì)量裝置的要求

DL/T 448—2016《電能計(jì)量裝置技術(shù)管理規(guī)程》和Q/GDW 347—2009《電能計(jì)量裝置通用設(shè)計(jì)》將運(yùn)行中的電能計(jì)量裝置按計(jì)量對(duì)象重要程度和管理需要分為五類（Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ）。各類電能計(jì)量裝置所配置的電能表、互感器準(zhǔn)確度等級(jí)應(yīng)不低于表1所示值。

對(duì)于電能計(jì)量裝置的接線方式，根據(jù)配電系統(tǒng)中性點(diǎn)運(yùn)行方式的不同，選擇三相四線制或三相三線制接線方式。廠內(nèi)配電系統(tǒng)各電壓等級(jí)采用中性點(diǎn)運(yùn)行方式，電能計(jì)量裝置接線方式見表2。

表1 計(jì)量裝置準(zhǔn)確度等級(jí)

2 電能計(jì)量點(diǎn)設(shè)置和設(shè)備選型

按照用途不同，大致可將電能計(jì)量點(diǎn)設(shè)置和設(shè)備選型分為3種：①與供電部門間的計(jì)量點(diǎn)；②與生產(chǎn)流程相關(guān)合作企業(yè)間的計(jì)量點(diǎn)；③廠內(nèi)各生產(chǎn)和輔助裝置的計(jì)量點(diǎn)。

表2 電能計(jì)量裝置接線方式

1）供電部門間的計(jì)量點(diǎn)

貿(mào)易結(jié)算用的主副表配置，采用高供高計(jì)。在110kV大工業(yè)用電和10kV一般工商業(yè)用電變壓器高壓側(cè)開關(guān)處設(shè)置計(jì)量點(diǎn)，在發(fā)電機(jī)升壓變35kV并網(wǎng)開關(guān)處設(shè)置計(jì)量點(diǎn)。計(jì)量點(diǎn)示意圖如圖1所示。

圖1 供電部門間的計(jì)量點(diǎn)示意圖

對(duì)35kV和110kV均選用三相智能電能表DTZ341，參數(shù)為3×57.7V/100V、0.3（1.2A）、0.2S級(jí)。

10kV選用三相智能電能表DSZ331，參數(shù)為3× 100V、0.3（1.2A）、0.2S級(jí)。

2）合作企業(yè)間的計(jì)量點(diǎn)

由于與合作企業(yè)之間進(jìn)行原材物料互供，價(jià)格參照市場(chǎng)價(jià)，故電能計(jì)量方法也選用高供高計(jì)，計(jì)量點(diǎn)均被設(shè)置在10kV電源側(cè)高壓側(cè)開關(guān)處。

選用三相智能電能表DSZ331，參數(shù)為3×100V、0.3（1.2A）、0.2S級(jí)。

3）廠內(nèi)各生產(chǎn)和輔助裝置的計(jì)量點(diǎn)

主要用于廠內(nèi)三級(jí)計(jì)量，因需考慮變壓器損耗、線路損耗、計(jì)量裝置誤差等，故分別設(shè)置在35kV、10kV、380V進(jìn)線開關(guān)處，35kV、10kV電源饋線開關(guān)處，非本車間生產(chǎn)裝置用電10kV、380V開關(guān)處。

為節(jié)省投資，對(duì)需要電能計(jì)量的35kV、10kV和380V回路，考慮選擇滿足電能計(jì)量的多功能儀表。

35kV選用三相電力智能監(jiān)控儀表EM600LED- T-AO，參數(shù)為3×57.7V/100V、1（0.01～1.2A）、0.5級(jí)，3CT。

10kV選用三相電力智能監(jiān)控儀表EM600LED，參數(shù)為3×100V、1（0.01～1.2A）、0.5級(jí)。進(jìn)線、母聯(lián)、電源饋線選用3CT，變壓器、電動(dòng)機(jī)饋線選用2CT。

380V選用三相電力智能監(jiān)控儀表EM600LED- T-AO，參數(shù)為3×220V/380V、1（0.01～1.2A）、0.5級(jí)，3CT。

3 集中抄表功能的實(shí)現(xiàn)方案

對(duì)于不同時(shí)間段和不同類型電能計(jì)量的需求，電氣班組運(yùn)行人員需趕赴近30個(gè)變電站進(jìn)行相應(yīng)的數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)、匯總、整理和計(jì)算，其中每天抄表一次的計(jì)量點(diǎn)近600個(gè)，每天抄表多次的計(jì)量點(diǎn)120個(gè)，這與當(dāng)下企業(yè)提高自動(dòng)化水平、減員增效的需求不相適應(yīng)。

為此，擬采用集中抄表系統(tǒng)來(lái)代替大部分人工勞動(dòng)。集中抄表系統(tǒng)按3層結(jié)構(gòu)規(guī)劃，其示意圖如圖2所示。

圖2 集中抄表系統(tǒng)示意圖

1）設(shè)備布置

全廠配電系統(tǒng)僅110kV總變電站為有人值守，集中抄表系統(tǒng)主站放在該變電站，主站具備電量數(shù)據(jù)的自動(dòng)存儲(chǔ)、報(bào)表生成、數(shù)據(jù)發(fā)布等功能。子站采集電能計(jì)量裝置數(shù)據(jù)，打包后集中上傳主站，就近放在現(xiàn)場(chǎng)10kV變電站和低壓變電所。

2）組屏

主站2面屏，其中服務(wù)器屏尺寸為600mm× 1000mm×2260mm（寬×深×高），內(nèi)裝DELL PowerEdge R510服務(wù)器、UPS、TF1581-C對(duì)時(shí)裝置等，通信屏尺寸800mm×600mm×2260mm（寬×深×高），內(nèi)裝4臺(tái)MOXA PT-7728工業(yè)網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)（帶SC單模光口）。

每個(gè)子站各1面屏，尺寸為800mm×600mm× 2260mm（寬×深×高），內(nèi)裝2臺(tái)通信管理機(jī)、2臺(tái)MOXAEDS-305工業(yè)網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)（帶SC單模光口）。

3）通信管理機(jī)與電能計(jì)量裝置間接線

通信管理機(jī)讀取三類裝置數(shù)據(jù)，分別是供電部門電量采集器HT2000 eRTU、三相智能電能表DSZ331、三相電力智能監(jiān)控儀表EM600LED。其不同裝置RS485接口間均采用屏蔽雙絞線連接，每條通信線上設(shè)備控制在20臺(tái)以內(nèi)，在保證通信質(zhì)量的同時(shí)，預(yù)留一定的備用位置。

通信管理機(jī)需將采集到的數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)上傳至總站服務(wù)器，兩者之間通過(guò)光纖連接，采用以太網(wǎng)通信。

4）主要技術(shù)指標(biāo)要求

全部數(shù)據(jù)掃描周期為5s，畫面數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)刷新時(shí)間為5s，關(guān)鍵數(shù)據(jù)更新周期小于3s，事件順序記錄分辨率小于2ms，歷史數(shù)據(jù)存儲(chǔ)不少于10年。

5）實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)查詢功能

通過(guò)集中抄表系統(tǒng)監(jiān)控畫面，可調(diào)取每個(gè)計(jì)量點(diǎn)的歷史和實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)。軟件具備Excel電子表格調(diào)取數(shù)據(jù)庫(kù)全部電量數(shù)據(jù)的功能，通過(guò)Excel計(jì)算功能，即可得出所需的報(bào)表。

4 集中抄表系統(tǒng)優(yōu)化的內(nèi)容

1）自動(dòng)生成固定報(bào)表

通過(guò)Excel得到報(bào)表，還需要人工干預(yù)，且不便于存儲(chǔ)歷史數(shù)據(jù)。按照管理需要，在系統(tǒng)后臺(tái)數(shù)據(jù)庫(kù)預(yù)設(shè)日、月、年月、電量計(jì)算、上網(wǎng)電量、碼值6大類報(bào)表，可隨時(shí)查看所需電量的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)和歷史數(shù)據(jù)。

2）Web發(fā)布

系統(tǒng)自動(dòng)將電量數(shù)據(jù)進(jìn)行平衡計(jì)算后，生成不同用途的報(bào)表，并對(duì)報(bào)表劃分權(quán)限，根據(jù)用戶的不同對(duì)應(yīng)開放。廠內(nèi)用戶可根據(jù)需要，通過(guò)網(wǎng)絡(luò)實(shí)時(shí)查詢所需電量數(shù)據(jù)。

3）表計(jì)超量程

對(duì)于不能停電或具備遠(yuǎn)程清零電量數(shù)據(jù)功能的表計(jì)，在其滿量程時(shí)，抄表系統(tǒng)自動(dòng)記錄時(shí)間和數(shù)據(jù)，對(duì)其進(jìn)行清零操作。

對(duì)于能夠停電的回路，更換為大量程表計(jì)。

4）網(wǎng)絡(luò)中斷造成數(shù)據(jù)缺失

工廠網(wǎng)絡(luò)環(huán)境較復(fù)雜，子站通信管理機(jī)應(yīng)能存儲(chǔ)帶時(shí)標(biāo)的電量數(shù)據(jù)，總站抄表軟件應(yīng)帶斷點(diǎn)續(xù)傳功能，避免網(wǎng)絡(luò)通信中斷后造成部分電量數(shù)據(jù)的缺失。

5 結(jié)論

對(duì)于集發(fā)電、用電、供電于一體的大型煤化工企業(yè)的電能計(jì)量，按本文思路進(jìn)行計(jì)量點(diǎn)設(shè)置和設(shè)備選型，完全能夠滿足各方對(duì)電能計(jì)量的需求。集中抄表系統(tǒng)的運(yùn)用和功能優(yōu)化，降低了工人勞動(dòng)強(qiáng)度，提高了工作效率，保證了數(shù)據(jù)的可靠性。

隨著技術(shù)的不斷發(fā)展和研究的不斷深入，對(duì)于集中抄表系統(tǒng)數(shù)據(jù)跨系統(tǒng)自動(dòng)提交、企業(yè)能耗優(yōu)化建議自動(dòng)生成、數(shù)據(jù)加密云存儲(chǔ)多應(yīng)用訪問(wèn)、與變電站其他系統(tǒng)功能整合等，有待逐步得以實(shí)現(xiàn)。