電能監(jiān)控與考核系統(tǒng)在黃驊港的應(yīng)用

懷 全，韓亞慈

（神華黃驊港務(wù)公司，河北 滄州 061113）

隨著黃驊港的發(fā)展，港口的用電負(fù)荷不斷增長，用電設(shè)備越來越多，電能管理系統(tǒng)面臨著新的問題。在這樣的環(huán)境背景下，電能監(jiān)控與考核系統(tǒng)的應(yīng)用具有重要意義。

一、系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)

電能監(jiān)控與考核系統(tǒng)硬件包括服務(wù)器、交換機(jī)、打印設(shè)備、采集器、數(shù)字電能表等。配電所內(nèi)各計(jì)量點(diǎn)分別裝設(shè)一臺數(shù)字電能表，電能表通過485總線組成數(shù)據(jù)采集網(wǎng)絡(luò)，由采集器的取數(shù)單元進(jìn)行數(shù)據(jù)采集，采集到的數(shù)據(jù)通過局域網(wǎng)交換機(jī)傳送至服務(wù)器，數(shù)據(jù)的存儲考核等功能由服務(wù)器完成，系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖1所示。

電能監(jiān)控與考核系統(tǒng)軟件是整個(gè)系統(tǒng)的核心，該系統(tǒng)操作平臺采用Windows2003，軟件開發(fā)的環(huán)境為面向?qū)ο蟮拈_發(fā)環(huán)境ASP．net，數(shù)據(jù)庫采用企業(yè)級大型數(shù)據(jù)庫ORACLE，從而在軟件方面保證了系統(tǒng)的優(yōu)越性能。

二、系統(tǒng)的功能

圖1 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖

電能分析考核的重點(diǎn)是實(shí)現(xiàn)電能量數(shù)據(jù)的自動采集，并以自動采集回的高精度、高可靠性的原始數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，進(jìn)行多層次的數(shù)據(jù)計(jì)算、統(tǒng)計(jì)和分析，實(shí)現(xiàn)作業(yè)班組考核、企業(yè)的智能化、網(wǎng)絡(luò)化的電能利用評估。電能監(jiān)控與考核系統(tǒng)按功能模塊分為系統(tǒng)管理、數(shù)據(jù)錄入、計(jì)算分析、綜合查詢、系統(tǒng)診斷5大功能模塊，見圖2。

1.系統(tǒng)管理系統(tǒng)管理主要實(shí)現(xiàn)通信資源管理、用戶管理、系統(tǒng)定時(shí)任務(wù)管理、系統(tǒng)內(nèi)部參數(shù)的定義和修改、數(shù)據(jù)及檔案備份與恢復(fù)、系統(tǒng)運(yùn)行維護(hù)等，具體如下。

圖2 系統(tǒng)功能結(jié)構(gòu)圖

在數(shù)據(jù)庫中設(shè)置不同權(quán)限的用戶和相應(yīng)密碼，保證級別較低用戶不能越權(quán)操作數(shù)據(jù)庫和非法用戶不能使用數(shù)據(jù)庫。應(yīng)用軟件中設(shè)置有系統(tǒng)管理員、專業(yè)操作員、一般用戶和臨時(shí)用戶四個(gè)層次，每個(gè)用戶的操作范圍和操作權(quán)限可以單獨(dú)設(shè)置和修改，系統(tǒng)的日常操作、參數(shù)設(shè)定、數(shù)據(jù)查詢等功能根據(jù)權(quán)限不同而不同，并提供完善的系統(tǒng)操作記錄和事件日志。

該系統(tǒng)可以根據(jù)使用需要設(shè)定抄表方案，即設(shè)置抄表時(shí)間間隔（如1h），系統(tǒng)即可進(jìn)行自動抄表，連續(xù)、準(zhǔn)確地采集到各類數(shù)據(jù)，也可設(shè)定一個(gè)較小的時(shí)間間隔（如1min）連續(xù)跟蹤某個(gè)或某兩個(gè)負(fù)荷的變化情況，或根據(jù)班組作業(yè)情況（倒班時(shí)間）設(shè)定相應(yīng)的定點(diǎn)抄表時(shí)間，以便統(tǒng)計(jì)各班組用電情況。

2.數(shù)據(jù)錄入

針對系統(tǒng)計(jì)算分析所需的數(shù)據(jù)，而監(jiān)控系統(tǒng)又無法自動獲得的數(shù)據(jù)，或系統(tǒng)能自動獲得但需要人工調(diào)整的數(shù)據(jù)。此時(shí)用戶錄入相關(guān)數(shù)據(jù)以便系統(tǒng)對采集的數(shù)據(jù)進(jìn)行修正和相關(guān)統(tǒng)計(jì)計(jì)算。錄入包括班組作業(yè)量、人工修改表碼數(shù)據(jù)、人工追加各種電量等事項(xiàng)，班組對應(yīng)的設(shè)備故障、供電故障、計(jì)劃機(jī)械設(shè)備檢修、計(jì)劃供電設(shè)備檢修停電時(shí)間等。

3.計(jì)算分析

該系統(tǒng)進(jìn)行多層次的數(shù)據(jù)計(jì)算、統(tǒng)計(jì)和分析以實(shí)現(xiàn)企業(yè)的智能化、網(wǎng)絡(luò)化的電能綜合評估。統(tǒng)計(jì)計(jì)算包括綜合統(tǒng)計(jì)計(jì)算和單一統(tǒng)計(jì)計(jì)算。綜合統(tǒng)計(jì)計(jì)算是對企業(yè)整體用電狀況的把握，單一統(tǒng)計(jì)計(jì)算是分析各用電單位、各生產(chǎn)班組的電能利用狀況。統(tǒng)計(jì)計(jì)算是根據(jù)抄表數(shù)據(jù)和錄入數(shù)據(jù)由系統(tǒng)自動進(jìn)行的計(jì)算，并根據(jù)計(jì)算結(jié)果繪制圖形和制作報(bào)表。包括對班組噸煤耗電按月、季、年進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，對部門用電量按日、月、季、年進(jìn)行統(tǒng)計(jì)；對全公司整體的用電量按日、月、季、年進(jìn)行統(tǒng)計(jì)；對檢修停電或故障停電時(shí)間的統(tǒng)計(jì)；功能模塊所需要的計(jì)算，包括電能利用率計(jì)算、電能平衡計(jì)算、負(fù)荷分布計(jì)算及其他功能所要求的計(jì)算。

4.綜合查詢

該功能是實(shí)現(xiàn)不同操作人員對計(jì)算分析、考核結(jié)果、系統(tǒng)運(yùn)行參數(shù)等的查詢，查詢方式包括歷史查詢和實(shí)時(shí)查詢兩種。包括實(shí)現(xiàn)電量、負(fù)荷、連續(xù)跟蹤監(jiān)測等信息的顯示和查詢；為領(lǐng)導(dǎo)和決策者提供相關(guān)信息查詢，包括負(fù)荷曲線、各計(jì)算分析結(jié)果等，并可以實(shí)現(xiàn)各種曲線圖表的顯示功能；異常數(shù)據(jù)的查詢；對通信失敗的計(jì)量點(diǎn)或線路的顯示和查詢。

5.系統(tǒng)診斷

此功能是實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)自動檢查的功能，可以方便地檢查和確認(rèn)系統(tǒng)是否存在異常，主要包括服務(wù)器及數(shù)據(jù)庫自檢，通信工作站及通道資源自檢，應(yīng)用工作站及應(yīng)用程序自檢，系統(tǒng)配置表參數(shù)自檢等，并可實(shí)現(xiàn)故障報(bào)警。

三、系統(tǒng)的計(jì)算方法、過程及結(jié)果

1.計(jì)算用數(shù)據(jù)

系統(tǒng)計(jì)算所用的數(shù)據(jù)是電能表采集到的，如整點(diǎn)有功表底、無功表底、功率因數(shù)、電壓、電流等。

2.部分計(jì)算方法

（1）班組平均噸煤耗電量P

電能監(jiān)控與考核系統(tǒng)根據(jù)從各配電所饋線柜上采集到的各班組生產(chǎn)用電量W（kW·h）和錄入的各班組作業(yè)量Z（t）可以計(jì)算出甲、乙、丙、丁各班月、季、年的平均噸煤耗電量P=W/Z。

（2）變壓器負(fù)載系數(shù)β

該系統(tǒng)自動統(tǒng)計(jì)出的變壓器投入運(yùn)行的時(shí)間T(h)、運(yùn)行期間變壓器負(fù)載側(cè)的有功電量Wp（kW·h）、運(yùn)行期間變壓器負(fù)載側(cè)的無功電量Wq（kvar·h） 和變壓器額定容量Se（kV·A）即可計(jì)算出變壓器負(fù)載系數(shù)β

（3）以配電所為一個(gè)用電體系的功率因數(shù)cosφ

系統(tǒng)根據(jù)采集到供給配電所的總有功電量Wrp(kW·h)和供給配電所的總無功電量Wrq(kvar·h)即可計(jì)算出配電所體系的功率因數(shù)cosφ

（4）配電所的日負(fù)荷率Kf

系統(tǒng)根據(jù)采集到的日實(shí)際用電平均有功負(fù)荷Pp（kW，其數(shù)值等于實(shí)際用電量除以用電小時(shí)數(shù)）和配電所出現(xiàn)的日最大小時(shí)平均有功負(fù)荷Pmax（kW）即可計(jì)算出日負(fù)荷率Kf

（5）配電所內(nèi)電能利用率η

系統(tǒng)根據(jù)采集到的數(shù)據(jù)自動統(tǒng)計(jì)出配電所主變進(jìn)線電量WP（kW·h） 各所饋線電量Wpi，站內(nèi)變壓器損失電量ΔWP，站用電量Wpz、電容器饋線電量Wpr、接地變及消弧線圈饋電Wpj可生成電能平衡圖和電能平衡表及計(jì)算出站內(nèi)電能利用率η。

站內(nèi)電能利用率η的計(jì)算公式為

3.計(jì)算報(bào)表

電能監(jiān)控與考核系統(tǒng)可以按用戶設(shè)定的時(shí)間間隔對選定的內(nèi)容進(jìn)行滾動數(shù)據(jù)記錄，可設(shè)置1、5、10、15、30min等不大于24h的數(shù)據(jù)采樣間隔時(shí)間。采樣可選擇電壓、電流、有功功率、無功功率、電能量總量、功率因數(shù)等數(shù)據(jù)信息，并可采用相同的時(shí)間間隔或不同的時(shí)間間隔，可選擇某項(xiàng)作為記錄內(nèi)容。每點(diǎn)記錄均有4個(gè)字節(jié)的時(shí)標(biāo)，記錄數(shù)據(jù)采樣式為月、日、時(shí)、分。