1、工程概況
東客站位于華開發(fā)區(qū),三環(huán)路成立交處;該項(xiàng)目是2010年建設(shè)工程,是地區(qū)標(biāo)志性建筑之一。東站包括東廣場(chǎng)、西廣場(chǎng)以及站房3個(gè)部分。東站占地面積大約45333㎡;站場(chǎng)設(shè)有14個(gè)站臺(tái)、26條股道;站房面積大約108000㎡,設(shè)有5層,自上向下:候車層(3F)、站臺(tái)層(2F)、出站層(1F)、地2層(-1F)、地7層(-2F)。
東客站能源管理系統(tǒng)監(jiān)控范圍:適用于東客站上下5層(包含夾層)所有動(dòng)力柜上的智能儀表(安科瑞PZ80L-E4/K、ARTU-K32)。
2、能源管理需求分析
由于東客站是一個(gè)大型現(xiàn)代化綜合交通樞紐,對(duì)系統(tǒng)可靠性和安全性要求高,負(fù)荷密集、供電容量大,因此對(duì)能源管理系統(tǒng)也提出了相應(yīng)的要求:
a 安全性與可靠性。綜合交通樞紐運(yùn)營(yíng)必將帶來大量的人群聚集,為確保安全、對(duì)照明、通風(fēng)等系統(tǒng)的持續(xù)可靠運(yùn)行提出了*的要求。
b 長(zhǎng)時(shí)間持續(xù)穩(wěn)定運(yùn)行。綜合交通的功能要求站房設(shè)施必須能夠確保長(zhǎng)時(shí)間持續(xù)穩(wěn)定運(yùn)行,這就要求能源管理系統(tǒng)能夠穩(wěn)定運(yùn)行。
c 能源成本管控的要求。人性化設(shè)施水平和滿足舒適的使用體驗(yàn)要求,必然帶來很大的空調(diào)、照明通風(fēng)能耗,需要對(duì)能耗進(jìn)行分類監(jiān)測(cè)和統(tǒng)計(jì),并針對(duì)實(shí)際客流變化進(jìn)行合理調(diào)控,以降低整體運(yùn)營(yíng)成本。
d 降低整體設(shè)施運(yùn)營(yíng)管理強(qiáng)度的要求。對(duì)于東客站綜合交通樞紐這樣規(guī)模大、設(shè)施分布空間廣、客流密度高的綜合交通設(shè)施,其日常運(yùn)營(yíng)的管理強(qiáng)度極大,僅僅靠傳統(tǒng)的站場(chǎng)管理模式根本無法滿足正常功能和可靠性的保障的要求,必須借助現(xiàn)代自動(dòng)化技術(shù)手段以提高管理效率。
e 適應(yīng)發(fā)展提高管理水平的要求。鐵路設(shè)施水準(zhǔn),要求對(duì)應(yīng)設(shè)施管理水平要有相應(yīng)的提升,以便充分發(fā)揮設(shè)施的功能。
要滿足上述要求必須采用動(dòng)態(tài)能源管理技術(shù),對(duì)設(shè)施整體能源系統(tǒng)進(jìn)行全面實(shí)時(shí)的監(jiān)測(cè)管理,以提供設(shè)施運(yùn)營(yíng)管理工具和能源管理手段。
綜合東客站鐵路樞紐站的設(shè)施規(guī)模、建筑特點(diǎn),以及上述要求,要實(shí)現(xiàn)對(duì)其能源系統(tǒng)進(jìn)行全面管理的功能要求,能源管理系統(tǒng)技術(shù)方案應(yīng)具有下述特點(diǎn):
a 設(shè)施規(guī)模巨大對(duì)系統(tǒng)容量的特殊要求。東客站鐵路樞紐站設(shè)施規(guī)模巨大,空間分布廣,能源系統(tǒng)種類較多,耗能設(shè)備分布區(qū)域廣且復(fù)雜,所以本項(xiàng)目能源管理系統(tǒng)涉及的能耗與能效參數(shù)檢測(cè)點(diǎn)數(shù)量極大,導(dǎo)致系統(tǒng)總?cè)萘恳蟠蟠蟪^一般系統(tǒng)規(guī)模,對(duì)系統(tǒng)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫和歷史數(shù)據(jù)庫的規(guī)模和設(shè)計(jì)也提出了特殊要求。
b 空間分布廣對(duì)通信網(wǎng)絡(luò)的要求。能耗與能效參數(shù)采集點(diǎn)量多且面廣,大量數(shù)據(jù)由配電鏈路末端傳送到系統(tǒng)后臺(tái),要求網(wǎng)絡(luò)有足夠的通信寬帶,保證各分區(qū)分類能耗數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)傳輸和存儲(chǔ),實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)同步及互操作。因此系統(tǒng)通信網(wǎng)絡(luò)必須具有很高的可靠性和可擴(kuò)展性。
c 多能源系統(tǒng)對(duì)系統(tǒng)開發(fā)性和可擴(kuò)展性的要求。東客站綜合交通樞紐的多能源系統(tǒng)要求其能源管理系統(tǒng)具有足夠的開放性,具備與其他系統(tǒng)集成的兼容和開放的接口與數(shù)據(jù)庫,便于與其他系統(tǒng)對(duì)接,實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)共享。
d 能耗負(fù)載復(fù)雜性對(duì)檢測(cè)設(shè)備適應(yīng)性的要求。高鐵樞紐內(nèi)部負(fù)載設(shè)備復(fù)雜多樣,要求能耗與能效監(jiān)測(cè)設(shè)備足夠的魯棒性和可靠性,能適應(yīng)惡劣環(huán)境要求,要求在電壓、電流波形嚴(yán)重畸變的情況下也能夠快速準(zhǔn)確采集數(shù)據(jù)。
3 解決方案
3.1 概述
綜合上述需求分析,結(jié)合東客站鐵路樞紐站的建筑特點(diǎn),本項(xiàng)目選用Acrel-5000全時(shí)動(dòng)態(tài)能源管理技術(shù)進(jìn)行項(xiàng)目設(shè)計(jì)。整體架構(gòu)采用分層分布式結(jié)構(gòu),由中央監(jiān)控室主站系統(tǒng)、主干通信網(wǎng)絡(luò)與測(cè)控層數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)以及底層能耗與能效監(jiān)測(cè)設(shè)備等部分組成。
3.2 系統(tǒng)架構(gòu)
系統(tǒng)拓?fù)鋱D如圖2所示,自上而下包括系統(tǒng)層、數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)層和測(cè)控層。
圖2 系統(tǒng)拓?fù)鋱D
如圖所示:現(xiàn)場(chǎng)中的IO設(shè)備的通訊線纜采用RVSP 2*1.5屏蔽雙絞線連接現(xiàn)場(chǎng)智能裝置的RS485通訊接口,每根總線連接儀表的最大數(shù)量為32臺(tái)。在現(xiàn)場(chǎng)6間弱電機(jī)房?jī)?nèi)設(shè)有通訊采集箱,動(dòng)力柜和墻柜內(nèi)的智能裝置連接至附近的通訊采集箱內(nèi),然后通過光纖上傳至中控室內(nèi),在后臺(tái)監(jiān)控主機(jī)對(duì)上傳的數(shù)據(jù)進(jìn)行集中采集處理。
3.2.1 能源管理系統(tǒng)主站
設(shè)備列表如表格1所示:
名稱 | 型號(hào)、規(guī)格 | 單位 | 數(shù)量 | 備注 |
工作站主機(jī) | EVOC IPC-810B Core2 2.66G /2G/250G +鍵鼠等 | 臺(tái) | 2 | 研祥 |
顯示器 | 19W"液晶顯示器 | 臺(tái) | 2 | 三星 |
UPS電源 | C2K/2KVA 待機(jī)60分鐘 塔式 | 臺(tái) | 1 | SANTACK |
打印機(jī) | HP 1007 A4幅面 | 臺(tái) | 1 | 惠普 |
系統(tǒng)軟件 | 正版微軟WINDOWS XP/SP3 | 套 | 2 | 微軟 |
通訊機(jī)柜 | 8U墻柜 | 面 | 12 | 本地采購 |
通訊機(jī)柜 | K1200(1166*600*600) | 套 | 1 | 本地采購 |
操作臺(tái) | 鋼木結(jié)構(gòu)含二椅 | 套 | 1 | 本地采購 |
電能管理軟件 | 系統(tǒng)組態(tài)軟件Acrel-5000V6 | 套 | 1 | 安科瑞 |
電力監(jiān)控軟件 | 數(shù)據(jù)存儲(chǔ)軟件Acrel-dbSQL | 套 | 1 | 安科瑞 |
電能管理軟件 | 電能管理軟件Acrel-EnerSys | 套 | 1 | 安科瑞 |
電力監(jiān)控軟件 | 設(shè)備驅(qū)動(dòng)軟件Acrel-Driver | 臺(tái) | 1 | DELL |
表1 能源管理系統(tǒng)主站設(shè)備清單
在東客站中央監(jiān)控室,設(shè)置系統(tǒng)服務(wù)器(主/備雙機(jī)系統(tǒng)),系統(tǒng)控制計(jì)算機(jī)采用windowsXP操作系統(tǒng),應(yīng)用軟件采用Acrel-5000系統(tǒng)專用組態(tài)軟件,實(shí)現(xiàn)正常的監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)和遠(yuǎn)程配電設(shè)備狀態(tài)的集中呈現(xiàn)、事故過程記錄與分析、開關(guān)操作、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)、數(shù)據(jù)的統(tǒng)計(jì)分析處理、多系統(tǒng)間的數(shù)據(jù)共享、事故報(bào)警等功能;配置激光打印機(jī)一臺(tái),可打印軟件產(chǎn)生的各種圖形、畫面、報(bào)表、事故報(bào)告、負(fù)荷曲線等;配置UPS不間斷電源設(shè)備一臺(tái),可應(yīng)對(duì)電網(wǎng)供電中斷的緊急情況,避免系統(tǒng)數(shù)據(jù)的丟失;系統(tǒng)主站通過光纖以太網(wǎng)絡(luò)同下位設(shè)備連接。
3.2.2 主干數(shù)據(jù)通信網(wǎng)絡(luò)
設(shè)備列表如表格2所示:
名稱 | 型號(hào)、規(guī)格 | 單位 | 數(shù)量 | 備注 |
工業(yè)網(wǎng)絡(luò)交換機(jī) | TP-LINK 16口 | 臺(tái) | 1 | TP-LINK |
工業(yè)串口服務(wù)器 | NPORT5232I RS485接口×2 帶光隔 | 套 | 12 | MOXA |
光電轉(zhuǎn)換器 | 單模光電轉(zhuǎn)換HTB-1100S(25km) | 套 | 24 | 兆越 |
工業(yè)開關(guān)電源 | KDYA-DG75-24 | 套 | 12 | 華力 |
表2 網(wǎng)絡(luò)通訊層設(shè)備清單
主干網(wǎng)絡(luò)采用環(huán)形拓?fù)浣Y(jié)構(gòu),由6芯或6芯以上的單模光纖實(shí)現(xiàn)主站與子站之間的數(shù)據(jù)的傳輸。使用光纖收發(fā)器實(shí)現(xiàn)光信號(hào)與電信號(hào)的轉(zhuǎn)換。
3.2.3 測(cè)控層數(shù)據(jù)總線網(wǎng)絡(luò)
由RVSP 2*1.5(屏蔽雙絞線)將底層能耗與能效監(jiān)測(cè)單元與分布式通信子站連接,形成能源測(cè)控層總線網(wǎng)絡(luò),傳輸負(fù)載設(shè)備能耗與能效實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)。
3.2.4 測(cè)控層硬件設(shè)備(見圖4)
分布于能源系統(tǒng)底層各處負(fù)載設(shè)備,實(shí)現(xiàn)負(fù)載設(shè)備能耗與能效監(jiān)測(cè),主要包括:智能電力能耗與能效監(jiān)測(cè)單元,保證環(huán)境多適應(yīng)性和大量數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)采集、監(jiān)視,具備總線通信功能。
設(shè)備名稱:PZ80L-E4/K
型號(hào) 功能特性 | PZ80L-E4/k | |
測(cè) 量 參 數(shù) | 三相電流 | ■ |
三相電壓 | ■ | |
電網(wǎng)頻率 | ■ | |
三相(有功功率、無功功率、功率因數(shù)) | ■ | |
三相(有功電能、無功電能) | ■ | |
選配功能 (任選其一) | C | □ |
KC(2DI/2DO) | □ | |
KC(4DI) | □ |
■為標(biāo)配,□為選配
表3 現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備層儀表技術(shù)參數(shù)
3.3 系統(tǒng)功能
3.3.1 系統(tǒng)初始主界面
系統(tǒng)在進(jìn)入運(yùn)行階段,通過進(jìn)度條的顯示,使用戶能準(zhǔn)確查看系統(tǒng)運(yùn)行的進(jìn)度狀況,防止在系統(tǒng)沒有*運(yùn)行起來,因用戶操作造成數(shù)據(jù)傳輸出現(xiàn)誤碼。
系統(tǒng)成功運(yùn)行后進(jìn)入操作界面,系統(tǒng)提供簡(jiǎn)單、易用、良好的用戶使用界面,值班人員在登錄權(quán)限后可查看分區(qū)域內(nèi)智能裝置的遙信狀態(tài)(分閘、合閘)以及遙測(cè)值(電流、電壓、有功功率、無功功率、功率因數(shù)、電度)。
3.3.2. 分區(qū)域?qū)崟r(shí)電參量
登陸普通權(quán)限用戶,通過主界面的操作,即可以查看各個(gè)區(qū)域運(yùn)行的電參量(電流、電壓、有功、無功、功率因數(shù)、電度、),對(duì)各個(gè)回路的分合閘狀態(tài)通過回路數(shù)據(jù)顏色變化來顯示出來(紅色代表合閘、綠色代表分閘)。同時(shí)各個(gè)回路都支持曲線查詢功能,通過該界面的操作即可查詢每一路的電流趨勢(shì)曲線。
3.3.3 系統(tǒng)遙信狀態(tài)報(bào)警
在配電系統(tǒng)發(fā)生運(yùn)行故障時(shí),會(huì)及時(shí)發(fā)出聲光報(bào)警提示用戶及時(shí)響應(yīng)故障回路,同時(shí)自動(dòng)記錄事件發(fā)生的時(shí)間和回路名稱,以便車站值班人員查詢,追憶故障原因。
3.3.4 趨勢(shì)曲線分析
Acrel-5000能源管理系統(tǒng)提供了實(shí)時(shí)曲線和歷史趨勢(shì)兩種曲線分析界面,通過調(diào)用相關(guān)回路實(shí)時(shí)曲線界面分析該回路當(dāng)前的負(fù)荷運(yùn)行狀況。如通過調(diào)用某配出回路的實(shí)時(shí)曲線可分析該回路的電氣設(shè)備所引起的信號(hào)波動(dòng)情況。系統(tǒng)的歷史趨勢(shì)即系統(tǒng)對(duì)所有已存儲(chǔ)數(shù)據(jù)均可查看其歷史趨勢(shì),方便車站值班人員對(duì)監(jiān)測(cè)的配電網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行質(zhì)量分析。
3.3.5 報(bào)表統(tǒng)計(jì)
系統(tǒng)采集的有功電度數(shù)據(jù),按照回路名稱的不同,自動(dòng)生成報(bào)表并有報(bào)表打印功能,可對(duì)某一回路的某一時(shí)間段內(nèi)的用電量進(jìn)行查詢與打印,同時(shí)這些報(bào)表也能以Excel的格式導(dǎo)出,歷史記錄保留3年以上。
3.3.6其他功能
其它日常管理,如運(yùn)行記錄及交接班記錄管理,設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)、缺陷、維修記錄管理、規(guī)章制度等。管理功能滿足用戶要求,適用、方便、資源共享。各種文檔能存儲(chǔ)、檢索、編輯、顯示、打印。
4 效果初步評(píng)估
系統(tǒng)的設(shè)計(jì)運(yùn)行減小了維護(hù)人員工作量及勞動(dòng)強(qiáng)度,提高工作效率,有利于車站合理安排檢修計(jì)劃,降低成本,對(duì)隱患提前預(yù)警,防止事故發(fā)生,保證生產(chǎn)正常運(yùn)行。各種資料、圖紙、報(bào)表實(shí)現(xiàn)電子信息化實(shí)現(xiàn)各電力參數(shù),狀態(tài)信息實(shí)時(shí)化實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)動(dòng)控制,為改善電力品質(zhì)及供電可靠性提供手資料??蓪?shí)現(xiàn)信息的擴(kuò)展與互連。作為Intranet一部分,可實(shí)現(xiàn)與BAS系統(tǒng)或全廠MIS系統(tǒng)無縫連接。
5 總結(jié)
隨著社會(huì)的發(fā)展及電力的廣泛應(yīng)用,能源管理系統(tǒng)已成為全國各地重點(diǎn)工程項(xiàng)目、標(biāo)志性建筑/大型公共設(shè)施等大面積多變電所用戶的必然選擇,本文介紹的Acrel-5000能源管理系統(tǒng)在東客站的應(yīng)用,可以實(shí)現(xiàn)對(duì)低壓配電回路用電的實(shí)時(shí)監(jiān)控,不僅能顯示回路用電狀況,還具有網(wǎng)絡(luò)通訊功能,可是進(jìn)行數(shù)據(jù)遠(yuǎn)程功能。系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)對(duì)采集數(shù)據(jù)的分析、處理,實(shí)時(shí)顯示各配電回路的運(yùn)行狀態(tài),對(duì)分合閘、負(fù)載越限具有彈出報(bào)警對(duì)話框及語音提示,并生成各種電能報(bào)表、分析曲線、圖形等,便于遠(yuǎn)程抄表以及分析、研究。該系統(tǒng)運(yùn)行安全、可靠、穩(wěn)定,為大型公建設(shè)施用電問題提供了真實(shí)可靠的依據(jù),取得了較好的社會(huì)效益。
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