中國(guó)電工技術(shù)學(xué)會(huì)定于2016年9月26~27日在安徽省合肥市舉辦“2016第五屆新能源發(fā)電系統(tǒng)技術(shù)創(chuàng)新大會(huì)”（原“分布式發(fā)電與微電網(wǎng)技術(shù)大會(huì)”）,，主題為“能源互聯(lián)網(wǎng)關(guān)鍵技術(shù),、儲(chǔ)能電站與微電網(wǎng)建設(shè)”。

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深圳市中電電力技術(shù)股份有限公司的研究人員劉坤鵬，在2016年第7期《電氣技術(shù)》雜志上撰文,，針對(duì)抽屜式配電柜抽屜更換導(dǎo)致的電量數(shù)據(jù)異常問(wèn)題,，介紹了現(xiàn)有三種處理方式，分析這三種方式存在的不足,，提出兩種自動(dòng)化智能識(shí)別的解決方案,，并介紹了實(shí)際的應(yīng)用案例,。

1  問(wèn)題背景

1.1  抽屜式配電柜

抽屜式配電柜采用鋼板制成封閉外殼，進(jìn)出線(xiàn)回路的電器元件均安裝在可抽出的抽屜中,，構(gòu)成能完成某一類(lèi)供電任務(wù)的功能單元,。功能單元與母線(xiàn)或電纜之間，用接地的金屬板或塑料制成的功能板隔開(kāi),，形成母線(xiàn),、功能單元和電纜三個(gè)區(qū)域。

每個(gè)功能單元之間也有隔離措施,。抽屜式配電柜具有較高的可靠性,、安全性和互換性，是比較先進(jìn)的配電柜,。它適用于要求供電可靠性較高的工礦企業(yè),、高層建筑。

除了用電設(shè)備本身故障外,，抽屜內(nèi)的各個(gè)部件也會(huì)出現(xiàn)故障,，對(duì)于供電可靠性要求高的工廠(chǎng)，為了不影響工藝生產(chǎn),，抽屜出現(xiàn)故障時(shí)必須在盡可能短的時(shí)間內(nèi)恢復(fù)供電,，解決辦法是使用備用的抽屜直接整體更換，然后對(duì)更換下來(lái)的抽屜做維修,，維修好后作為備用抽屜,。

1.2  更換抽屜引發(fā)的問(wèn)題

為了實(shí)現(xiàn)對(duì)整個(gè)配電系統(tǒng)的集中監(jiān)視控制，需要安裝各種電動(dòng)機(jī)保護(hù)控制器,、多功能數(shù)字電表等智能設(shè)備,，通過(guò)通信的方式把數(shù)據(jù)傳送給計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)做集中監(jiān)控，生成各種運(yùn)行報(bào)表,。在運(yùn)行過(guò)程中出現(xiàn)用電異常的情況,，經(jīng)分析，主要是因?yàn)楦鼡Q抽屜導(dǎo)致的,。

各種智能設(shè)備均安裝于抽屜式配電柜的功能單元的面板上,，一個(gè)抽屜對(duì)應(yīng)一個(gè)智能設(shè)備，抽屜抽出后,，智能設(shè)備和用電回路均斷電,，更換抽屜時(shí)連同智能設(shè)備一起更換。由于智能設(shè)備更換,，因?yàn)槊總€(gè)智能設(shè)備的電量表底值不同,，從而導(dǎo)致計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)生成的電量報(bào)表出現(xiàn)問(wèn)題，影響電量報(bào)表的準(zhǔn)確性,。

1.3  抽屜柜更換步驟分析

更換抽屜柜前,，維修人員通報(bào)監(jiān)控系統(tǒng)值班人員準(zhǔn)備更換抽屜柜,，維修人員通過(guò)面板查看并記錄待更換抽屜所在的用電回路編號(hào)、智能設(shè)備通訊地址,、智能設(shè)備的電度表底值,；

更換抽屜柜時(shí)，維修人員按照規(guī)程執(zhí)行停電操作,，記錄停電時(shí)間,，拉出抽屜柜，拆除抽屜與柜體間的連線(xiàn),，換上抽屜,，連接抽屜與本體的連線(xiàn)，按照規(guī)程執(zhí)行送電操作,，記錄恢復(fù)送電時(shí)間,，通過(guò)面板修改智能設(shè)備的通訊地址，查看并記錄新更換的智能設(shè)備的電度表底值,，通報(bào)監(jiān)控系統(tǒng)值班人員確認(rèn)通信恢復(fù)數(shù)據(jù)讀取正常,；

更換抽屜后，維修人員填寫(xiě)運(yùn)行日志,，記錄被更換抽屜所在的用電回路編號(hào),、更換原因、停電時(shí)間,、送電時(shí)間,、被更換智能設(shè)備的電度表底值、新更換智能設(shè)備的電度表底值,，提交給監(jiān)控系統(tǒng)值班人員存檔備查,。

2  現(xiàn)有三種處理方式

2.1  現(xiàn)有三種處理方式描述

為了解決智能設(shè)備更換后導(dǎo)致報(bào)表錯(cuò)誤的問(wèn)題，目前有三種常見(jiàn)處理方式：

方式1是維修人員在更換智能設(shè)備時(shí),，把待更換的智能設(shè)備的電度表底值記錄下來(lái),，寫(xiě)入到新更換的智能設(shè)備中，恢復(fù)通信后,，不影響電度量的計(jì)算,。

方式2是維修人員在更換抽屜時(shí),，把被更換抽屜所在的用電回路編號(hào)記錄下來(lái),，把被更換的智能設(shè)備的電度表底值記錄下來(lái)，把新更換的智能設(shè)備的電度表底值記錄下來(lái),，提供給監(jiān)控系統(tǒng)值班人員,，由監(jiān)控系統(tǒng)值班人員手動(dòng)修正被更換抽屜所在的用電回路的用電度量報(bào)表；

方式3是維修人員在更換抽屜時(shí),，把被更換抽屜所在的用電回路編號(hào)記錄下來(lái),，把待更換的智能設(shè)備的電度表底值記錄下來(lái),，把新更換的智能設(shè)備的電度表底值記錄下來(lái)，由監(jiān)控系統(tǒng)值班人員在監(jiān)控系統(tǒng)軟件中手動(dòng)錄入用電回路編號(hào),、停電時(shí)間,、送電時(shí)間、被更換的智能設(shè)備的電度表底值,、新更換的智能設(shè)備的電度表底值,，由監(jiān)控系統(tǒng)軟件根據(jù)這些信息自動(dòng)修正被更換抽屜所在的用電回路的電度量報(bào)表。

2.2  現(xiàn)有三種處理方式的不足

方式1依賴(lài)于智能設(shè)備支持更改電度表底值功能,，同時(shí)還需要維修人員掌握通過(guò)智能設(shè)備面板或用整定軟件通過(guò)通信方式寫(xiě)入電度表底值,，操作步驟繁瑣，掌握此項(xiàng)技能比較困難,。并且也依賴(lài)維修人員寫(xiě)入的電度表底值是正確的,，一旦忘記寫(xiě)入或?qū)戝e(cuò)，也直接影響了最終的電度量報(bào)表出現(xiàn)問(wèn)題,。

方式2,、方式3，都依賴(lài)于維修人員把更換前智能設(shè)備的電度表底值,、更換后的智能設(shè)備的電度底度值報(bào)告給監(jiān)控系統(tǒng)值班人員,。如果維修人員或監(jiān)控系統(tǒng)值班人員責(zé)任心不強(qiáng)導(dǎo)致記錄或傳遞的數(shù)據(jù)有錯(cuò)誤、或者沒(méi)有按規(guī)定記錄或傳遞這些信息,、或者遇到交接班信息傳遞出錯(cuò),，就會(huì)導(dǎo)致最后的電度量報(bào)表存在很大誤差甚至無(wú)法修正。特別是當(dāng)用電回路多時(shí),，更換抽屜操作比較頻繁的情況下,，工作效率低、工作效果差,、出錯(cuò)率高,。

方式3依賴(lài)于監(jiān)控系統(tǒng)軟件具備錄入用電回路編號(hào)、停電時(shí)間,、送電時(shí)間,、被更換的智能設(shè)備的電度表底值、新更換的智能設(shè)備的電度表底值的功能,，具備根據(jù)這些信息自動(dòng)修正被更換抽屜所在的用電回路的電度量報(bào)表的功能,。

3  兩種新的解決方案

本論文提出通過(guò)監(jiān)控系統(tǒng)軟件通過(guò)通信方式自動(dòng)讀取智能設(shè)備的序列號(hào)，或者通過(guò)監(jiān)控系統(tǒng)軟件的自動(dòng)判斷算法識(shí)別抽屜的更換操作,，自動(dòng)實(shí)現(xiàn)電度量數(shù)據(jù)的修正,，不需要維修人員、監(jiān)控系統(tǒng)值班人員的介入，不依賴(lài)于他們的技能,、責(zé)任心,，提高工作效率，減少電度量報(bào)表出錯(cuò)的幾率,。

3.1  通過(guò)智能設(shè)備內(nèi)部的序列號(hào)自動(dòng)識(shí)別

在智能設(shè)備的內(nèi)部增加序列號(hào),，確保每臺(tái)智能設(shè)備的序列號(hào)均是唯一的。監(jiān)控系統(tǒng)軟件通過(guò)通信方式實(shí)時(shí)讀取智能設(shè)備內(nèi)部的序列號(hào),、電度表底值,，當(dāng)本次讀取的智能設(shè)備的序列號(hào)與前次讀取的智能設(shè)備的序列號(hào)發(fā)生變化時(shí)，自動(dòng)判定抽屜已被更換,，自動(dòng)生成抽屜更換記錄信息,，記錄信息包括抽屜所在的回路編號(hào)、更換時(shí)間,、更換前的智能設(shè)備的序列號(hào),、更換后的智能設(shè)備的序列號(hào)、更換前的智能設(shè)備的電度表底值,、更換后的智能設(shè)備的電度表底值,；

當(dāng)本次讀取的智能設(shè)備的序列號(hào)與前次讀取的智能設(shè)備的序列號(hào)沒(méi)有發(fā)生變化時(shí)，自動(dòng)判定為抽屜沒(méi)有被更換,，根據(jù)“前次讀取的智能設(shè)備的電度表底值”,、“本次讀取的智能設(shè)備的電度表底值”、“智能設(shè)備的電度翻轉(zhuǎn)值”計(jì)算電度量累加到虛擬電度表底值中,，并記錄本次讀取的智能設(shè)備的電度表底值供下次自動(dòng)判斷和自動(dòng)計(jì)算使用,。

3.2  通過(guò)對(duì)一定時(shí)間內(nèi)的電度的消耗情況自動(dòng)識(shí)別

針對(duì)智能設(shè)備內(nèi)部無(wú)法增加序列號(hào)的情況，監(jiān)控系統(tǒng)軟件通過(guò)通信實(shí)時(shí)讀取電度表底值,，根據(jù)“前次讀取的智能設(shè)備的電度表底值”,、“本次讀取的智能設(shè)備的電度表底值”、“智能設(shè)備的電度翻轉(zhuǎn)值”計(jì)算前后兩次讀取時(shí)刻之間的電度量,，當(dāng)該電度量與對(duì)應(yīng)時(shí)段長(zhǎng)度的比值大于或等于設(shè)定的閥值時(shí),，則自動(dòng)判定抽屜已被更換，生成記錄信息,，記錄信息包含抽屜所在的回路編號(hào),、更換時(shí)間、更換前的智能設(shè)備的電度表底值,、更換后的智能設(shè)備的電度表底值,，記錄更換后的智能設(shè)備的電度表底值供下次自動(dòng)判斷和自動(dòng)計(jì)算使用；

當(dāng)該電度量與對(duì)應(yīng)時(shí)段長(zhǎng)度的比值小于設(shè)定的閥值時(shí),，自動(dòng)判定為抽屜沒(méi)有被更換,，根據(jù)“前次讀取的智能設(shè)備的電度表底值”、“本次讀取的智能設(shè)備的電度表底值”,、“智能設(shè)備的電度翻轉(zhuǎn)值”計(jì)算電度量累加到虛擬電度表底值中,，并記錄本次讀取的智能設(shè)備的電度表底值供下次自動(dòng)判斷和自動(dòng)計(jì)算使用。

如圖1所示解決方案流程圖,，完整地展示了兩種解決方案的處理過(guò)程,。

監(jiān)控系統(tǒng)軟件基于每個(gè)用電回路的智能設(shè)備對(duì)應(yīng)的虛擬表底值制作計(jì)算生產(chǎn)電度量報(bào)表。監(jiān)控系統(tǒng)軟件還可以自動(dòng)生成抽屜更換的記錄,，替代了人工記錄抽屜更換日志,，減少抽屜維修人員、監(jiān)控系統(tǒng)值班人員之間的信息傳遞,，大大提高了系統(tǒng)運(yùn)行相關(guān)信息的完整性,、正確性、及時(shí)性,。

圖1  解決方案流程圖

4  應(yīng)用案例

河北冀衡化學(xué)股份有限公司是目前國(guó)內(nèi)唯一一家以消毒劑為主業(yè)的公司,，是世界最大的含氯消毒劑生產(chǎn)商，是美國(guó)市場(chǎng)唯一合法供應(yīng)商,。

智能裝置包括PMC-550J,、PMC-550M、PMC-43M等13款不同功能和型號(hào)的裝置,，監(jiān)控系統(tǒng)軟件采用的是綜合自動(dòng)化組態(tài)軟件PecStar V3.2?，F(xiàn)場(chǎng)的供電回路都采用抽屜柜的形式，目的是為了在供電回路出現(xiàn)故障時(shí)能夠快速地更換抽屜,，盡量減少停電的時(shí)間,，減少對(duì)生產(chǎn)工藝流程的影響，保證不產(chǎn)生環(huán)境污染,。

但是由于更換抽屜柜后前后的兩個(gè)抽屜柜的智能裝置的電度表底值不一樣,，這樣用表底值做減法得到的用電量與實(shí)際不符，系統(tǒng)生成的報(bào)表數(shù)據(jù)存在較大的誤差,，成本核算部門(mén)每天,、每月統(tǒng)計(jì)用電量報(bào)表發(fā)現(xiàn)異常都需要找維修人員、值班人員核對(duì),，出現(xiàn)問(wèn)題溝通起來(lái)不太方便,，采用人工的方式修正電能數(shù)據(jù)，耗時(shí)耗力,。

如圖2所示未采用新的解決方案前的工作流程,，不同崗位之間的溝通成本非常高，嚴(yán)重影響工作效率,。希望實(shí)現(xiàn)更換抽屜并使智能裝置及時(shí)恢復(fù)通信后,，能夠自動(dòng)修正用電量數(shù)據(jù)并生成報(bào)表數(shù)據(jù)。

圖2 未采用新的解決方案前的工作流程

通過(guò)升級(jí)硬件使智能裝置能夠通過(guò)軟件設(shè)定電度表底值，確保抽屜更換后電度表底值保持不變從而不影響用電量數(shù)據(jù)報(bào)表,，但負(fù)責(zé)維修人員比較多,，有時(shí)候人員也很難固定，對(duì)于計(jì)算機(jī)較復(fù)雜的操作能力上達(dá)不到,，因此這種方案不可行,。希望盡量能夠智能一點(diǎn)，減少維修人員的操作步驟及操作復(fù)雜度,。

針對(duì)內(nèi)部有序列號(hào)的智能裝置,，通過(guò)讀取該序列號(hào)來(lái)自動(dòng)識(shí)別抽屜更換，智能累加虛擬表底值,；針對(duì)裝置內(nèi)部沒(méi)有序列號(hào)的只能裝置,，則通過(guò)設(shè)定電度消耗閥值，定時(shí)讀取一次電度表底值,，進(jìn)行電度消耗判斷,，智能識(shí)別抽屜更換，智能累加虛擬表底值,。

在根據(jù)新的虛擬表底值進(jìn)行用電量報(bào)表統(tǒng)計(jì),。通過(guò)上述方案的現(xiàn)場(chǎng)部署、應(yīng)用,，抽屜更換導(dǎo)致的電量數(shù)據(jù)異常的問(wèn)題得到了很好的解決,，減少了人為造成的各種錯(cuò)誤、大大提升了工作效率,。通過(guò)圖3可以看出不同崗位之間的工作配合更為簡(jiǎn)單,，各司其職，效率提升,。

圖3 采用新的解決方案后的工作流程

5  展望

本論文提出的方案應(yīng)用范圍包括電力監(jiān)控,、電能管理，通過(guò)系統(tǒng)軟件與抽屜式配電柜的抽屜中安裝的智能設(shè)備通信讀取電能的表底值計(jì)算用電量,。該方案也可以應(yīng)用于能源管理涉及到各種能源計(jì)量,，通過(guò)系統(tǒng)軟件讀取各種能源采集智能設(shè)備讀取能源數(shù)據(jù)的表底值計(jì)算用能數(shù)據(jù)。