摘要 ：為了提高企業(yè)的用電管理水平，開(kāi)發(fā)一種新型的企業(yè)電能量管理系統。系統基于無(wú)線(xiàn)傳感網(wǎng)絡(luò )和數字化電能測量技術(shù)，可通過(guò)在線(xiàn)監測企業(yè)重要能耗節點(diǎn)的用電狀況，對企業(yè)現有用電方式和結構合理性、用電負荷、功率因數、諧波分量的動(dòng)態(tài)變化趨勢，以及無(wú)功功率和諧波功率的大小和產(chǎn)生原因等情況作出準確判斷。

關(guān)鍵詞：電能量 電能質(zhì)量 能耗 節能 管理系統

0引言

我國高耗能企業(yè)眾多。過(guò)高的能耗不僅大大增加了企業(yè)的生產(chǎn)成本，降低了企業(yè)的市場(chǎng)竟爭力，更為嚴重的是過(guò)多地消耗了寶貴的資源，并使環(huán)境污染加劇，從而使我國企業(yè)的可持續發(fā)展面臨巨大壓力。目前我國大多數企業(yè)對其能耗重要形式的電能，多采用傳統的人工抄表等粗放式計量與管理方式。企業(yè)管理者或許認識到加強用電管理并降低電能消耗的重要性，但因缺乏相應電能管理工具以及用電管理專(zhuān)家，因而對電能的控制管理感到無(wú)所適從。

為積極響應建設節約型社會(huì )的國策，我們研制開(kāi)發(fā)一種新型的企業(yè)電能量管理系統。該系統可通過(guò)在線(xiàn)監測企業(yè)重要能耗節點(diǎn)的用電狀況，并實(shí)時(shí)遠傳到企業(yè)能量遠程監測管理中心，由電能管理專(zhuān)家進(jìn)行分析處理，從而對企業(yè)現有用電方式和結構是否合理、用電負荷、功率因數、諧波分量如何動(dòng)態(tài)變化，以及無(wú)功功率和諧波功率的大小和產(chǎn)生原因等情況作出準確判斷。有了這些統計信息，通過(guò)精準化用電管理和技術(shù)改造，企業(yè)可以大幅降低電能消耗。

1系統組成

如圖1所示，本系統由一套企業(yè)能量管理系統軟件和若干臺電能管理終端組成。企業(yè)能量監測中心的裝有企業(yè)能量管理系統軟件的計算機通過(guò)電能管理終端連續、在線(xiàn)監測配電和用電網(wǎng)絡(luò )，采集實(shí)時(shí)的電參量、電能量和電能質(zhì)量數據。數據經(jīng)過(guò)分析和處理后用圖示化和表格的方式直觀(guān)顯示用電數據和電能質(zhì)量狀況。所有數據儲存至數據庫中，企業(yè)各運行管理部門(mén)依據用電數據和電能質(zhì)量數據，調整運行設備和用電負荷，以?xún)?yōu)化用電方式，提高生產(chǎn)運行和設備效率。該系統數據還可傳至獲得授權的相關(guān)部門(mén)對企業(yè)用能情況進(jìn)行宏觀(guān)監督和管理。

2硬件設計

企業(yè)電能量管理系統的硬件由不同型式、配置、功能和精度的電能管理終端組成?？赏瓿呻妳⒘?、電能量和電能質(zhì)量的測量，并將測量數據通過(guò)無(wú)線(xiàn)傳感網(wǎng)絡(luò )、以太網(wǎng)絡(luò )、RS485、以及GPRS/CDMA等不同媒介上傳到服務(wù)器進(jìn)一步分析處理。下面以我們開(kāi)發(fā)的AP2008H電能管理終端為例進(jìn)行說(shuō)明。

如圖2所示，被測的三相交流電 壓 U a、Ub、Uc 和三相交流電流I a、Ib、Ic 依次接入模-數轉換器A/ D1～A/ D6的輸入端，轉換結果由A/ D1～A/ D6送入 CPU中進(jìn)行計算處理，完成電參量、電能量和電能質(zhì)量的測量。而后，CPU將所測得的測量結果送入無(wú)線(xiàn)傳感網(wǎng)絡(luò )以太網(wǎng)絡(luò )、RS485、以及GPRS/CDMA模塊進(jìn)行傳送。

3軟件設計

本系統軟件可收集各種電能管理終端的測量數據，并進(jìn)行歸納、處理、分析和保存，將結果以各種形式向用戶(hù)進(jìn)行展示。如圖3所示，系統軟件由通信及查詢(xún)服務(wù)器軟件、數據庫服務(wù)器軟件、Web服務(wù)器軟件和客戶(hù)端軟件等部分組成。通信及查詢(xún)服務(wù)器軟件是部署在特 定服務(wù)器上的后臺服務(wù)器軟件，主要用于接收電能管理終端發(fā)來(lái)的各種實(shí)時(shí)測量數據，然后進(jìn)行解析、 加工、分類(lèi)和保存，并實(shí)時(shí)推送給需要這些數據的客戶(hù)端軟件 。同時(shí)，接收客戶(hù)端軟件 發(fā)送的各種系統命令、設置命令，并進(jìn)行處理、保存、或轉發(fā)給相應的電能管理終端。并接受、處理、和執行客戶(hù)端對各種歷史數據的數據庫查詢(xún)，將查詢(xún)結果發(fā)送給客戶(hù)端軟件。數據庫服務(wù)器 軟件用于實(shí)現對各種歷史數據的持久化，在持久化數據的同時(shí)對數據進(jìn)行必要的加工處理，以提高數據在以后的使用效率。同時(shí)，維護數據的完整性和各種數據之間的關(guān)系約束等，并及時(shí)自動(dòng)備份數據庫。

Web服務(wù)器軟件用來(lái)提供最初與用戶(hù)的交互界面，檢測用戶(hù)端的軟件環(huán)境，并實(shí)現簡(jiǎn)單有效的客戶(hù)端軟件部署。同時(shí)，對于缺少必要軟件環(huán)境的用戶(hù)提供所需軟件的下載，并提供在線(xiàn)系統幫助?？蛻?hù)端軟件主要用來(lái)提供用戶(hù)與本系統的交互界面，建立與通信及查詢(xún)服務(wù)器的聯(lián)系，接受服務(wù)器傳送來(lái)的實(shí)時(shí)測量數據、系統參數等，然后進(jìn)行解析、加工和顯示等操作，實(shí)現對系統內設備的實(shí)時(shí)監測。同時(shí)，維護系統運行的一些必要數據，查詢(xún)歷史數據并進(jìn)行統計、趨勢分析等?？蛻?hù)端軟件主流程圖和服務(wù)器軟件主流程圖分別如圖4圖5所示。

4安科瑞Acrel-3000WEB電能管理解決方案

4.1概述

  用戶(hù)端消耗著(zhù)整個(gè)電網(wǎng)80%的電能，用戶(hù)端智能化用電管理對用戶(hù)可靠、安全、節約用電有十分重要的意義。構建智能用電服務(wù)體系，全面推廣用戶(hù)端智能儀表、智能用電管理終端等設備用電管理解決方案，實(shí)現電網(wǎng)與用戶(hù)的雙向良性互動(dòng)。用戶(hù)端急需解決的研究?jì)热葜饕ǎ合冗M(jìn)的表計，智能樓宇、智能電器、增值服務(wù)、客戶(hù)用電管理系統、需求側管理等課題。

     安科瑞Acrel-3000WEB電能管理解決方案通過(guò)對用戶(hù)端用電情況進(jìn)行細分和統計，以直觀(guān)的數據和圖表向管理人員或決策層展示各分項用電的使用消耗情況，便于找出高耗能點(diǎn)或不合理的耗能習慣，有效節約電能，為用戶(hù)進(jìn)一步節能改造或設備升級提供準確的數據支撐。

4.2應用場(chǎng)所

（1）辦公建筑（商務(wù)辦公、大型公共建筑等）；

（2）商業(yè)建筑（商場(chǎng)、金融機構建筑等）；

（3）旅游建筑（賓館飯店、娛樂(lè )場(chǎng)所等）；

（4）科教文衛建筑（文化、教育、科研、醫療衛生、體育建筑等）；

（5）通信建筑（郵電、通信、廣播、電視、數據中心等）；

（6）交通運輸建筑（機場(chǎng)、車(chē)站、碼頭建筑等）。

4.3系統結構

4.4系統功能

4.4.1實(shí)時(shí)監測

系統人機界面友好，以配電一次圖的形式直觀(guān)顯示配電線(xiàn)路的運行狀態(tài)，實(shí)時(shí)監測各回路電壓、電流、功率、功率因數、電能等電參數信息，動(dòng)態(tài)監視各配電回路斷路器、隔離開(kāi)關(guān)、地刀等合、分狀態(tài)，以及有關(guān)故障、告警等信號。

4.4.2電能統計報表

系統以豐富的報表支撐計量體系的完整性。系統具備定時(shí)抄表匯總統計功能，用戶(hù)可以自由查詢(xún)自系統正常運行以來(lái)任意時(shí)間段內各配電節點(diǎn)的用電情況，即該節點(diǎn)進(jìn)線(xiàn)用電量與各分支回路消耗電量的統計分析報表。該功能使得用電可視透明，并在用電誤差偏大時(shí)可分析追溯，維護計量體系的正確性。

4.4.3詳細電參量查詢(xún)

  在配電一次圖中，當鼠標移動(dòng)到每個(gè)回路附近時(shí)，鼠標指針變?yōu)槭中?，鼠標單擊可查看該回路詳細電參量，包括三相電流、三相電壓、三相總有功功率、總無(wú)功功率、總功率因數、正向有功電能，并可以查看24小時(shí)相電流趨勢曲線(xiàn)及24小時(shí)電壓趨勢曲線(xiàn)。

4.4.4運行報表

系統具有實(shí)時(shí)電力參數和歷史電力參數的存儲和管理功能，所有實(shí)時(shí)采集的數據、順序事件記錄等均可保存到數據庫，在查詢(xún)界面中能夠自定義需要查詢(xún)的參數、時(shí)間或選擇查詢(xún)更新的記錄數據等，并通過(guò)報表方式顯示出來(lái)。用戶(hù)可以根據需要定制運行日報、月報，支持導出Excel格式文件，還可以根據用戶(hù)要求導出PDF格式文件。

4.4.5變壓器運行監視

  系統對配電系統總進(jìn)線(xiàn)、主變壓器、重要負荷出線(xiàn)的運行狀態(tài)進(jìn)行在線(xiàn)實(shí)時(shí)監視，用曲線(xiàn)顯示電流、變壓器運行溫度、有功需量、有功功率、視在功率、變壓器負荷率等運行趨勢，分析變壓器負荷率及損耗，方便運行維護人員及時(shí)掌握運行水平和用電需求，確保供電安全可靠。

4.4.6實(shí)時(shí)報警

  系統具有實(shí)時(shí)報警功能，系統能夠對配電回路斷路器、隔離開(kāi)關(guān)、接地刀分、合動(dòng)作等遙信變位，保護動(dòng)作、事故跳閘，以及電壓、電流、功率、功率因數越限等事件進(jìn)行實(shí)時(shí)監測，并根據事件等級發(fā)出告警。系統報警時(shí)自動(dòng)彈出實(shí)時(shí)報警窗口，并發(fā)出聲音或語(yǔ)音提醒。

4.4.7歷史事件查詢(xún)

  系統能夠對遙信變位，保護動(dòng)作、事故跳閘，以及電壓、電流、功率、功率因數越限等事件記錄進(jìn)行存儲和管理，方便用戶(hù)對系統事件和報警進(jìn)行歷史追溯，查詢(xún)統計、事故分析。

4.4.8電能質(zhì)量監測

  系統可以對整個(gè)配電系統范圍內的電能質(zhì)量進(jìn)行持續性的監測，運行維護人員可以通過(guò)諧波分析棒圖、報表掌握進(jìn)線(xiàn)、變壓器、重要回路的電壓、電流諧波畸變率、諧波含量、電壓不平衡度等，及時(shí)采取相應的措施，降低諧波損耗，減少因諧波造成的異常和事故(該功能需要選配帶諧波監測功能的電力儀表，不需要可刪除。

4.4.9遙控操作

  系統支持對斷路器、隔離開(kāi)關(guān)、接地刀等進(jìn)行分、合遙控操作。系統具有嚴格的密碼保護和操作權限管理功能，對于每次遙控操作，系統自動(dòng)生成操作記錄，記錄內容包含操作人、操作時(shí)間、操作類(lèi)型等。實(shí)現該功能需要斷路器本身具有電操機構及保護保測控裝置具備遙控功能等硬件設備的支持。

4.4.10用戶(hù)權限管理

  系統為保障系統安全穩定運行，設置了用戶(hù)權限管理功能。通過(guò)用戶(hù)權限管理能夠防止未經(jīng)授權的操作（如配電回路名稱(chēng)修改等）?？梢远x不同級別用戶(hù)的登錄名、密碼及操作權限，為系統運行、維護、管理提供可靠的安全保障。

4.4.11通訊狀態(tài)圖

  系統支持實(shí)時(shí)監視接入系統的各設備的通訊狀態(tài)，能夠完整的顯示整個(gè)系統網(wǎng)絡(luò )結構；可在線(xiàn)診斷設備通訊狀態(tài)，發(fā)生網(wǎng)絡(luò )異常時(shí)能自動(dòng)在界面上顯示故障設備或元件及其故障部位。從而方便運行維護人員實(shí)時(shí)掌握現場(chǎng)各設備的通訊狀態(tài)，及時(shí)維護出現異常的設備，保證系統的穩定運行。

4.4.12視頻監控

  視頻監控展示了當前實(shí)時(shí)畫(huà)面（視頻直播），選中某一個(gè)變配電站，即可查看該變配電站內視頻信息。

4.4.13用戶(hù)報告

  用戶(hù)報告頁(yè)面主要用于對選定的變配電站自動(dòng)匯總一個(gè)月的運行數據，對變壓器負荷、配電回路用電量、功率因數、報警事件等進(jìn)行統計分析。

4.4.14 APP支持

電力運維手機支持“監控系統"、“設備檔案"、“待辦事項"、“巡檢記錄"和“缺陷記錄"五大模塊，支持一次圖、需量、用電量、視頻、曲線(xiàn)、溫濕度、同比、環(huán)比、電能質(zhì)量、各種事件報警查詢(xún)，設備檔案查詢(xún)、待辦事件處理、巡檢記錄查詢(xún)等。

4.5系統硬件配置清單

5結束語(yǔ)

綜上所述，我們研制的新型企業(yè)電能量管理系統可實(shí)時(shí)精確地監測企業(yè)的用電狀況。通過(guò)精準化用電 管理和技術(shù)改造，切實(shí)幫助企業(yè)降低電能消耗和用電成本，從而為我國眾多企業(yè)實(shí)現節能減排和綠色轉型 提供了有利的技術(shù)支持手段，為節約型社會(huì )建設做出貢獻。

參考文獻

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