淺談企業電能量管理係統的設計與應用

hth下载地址 陳聰

摘要 ：為(wei) 了提高企業(ye) 的用電管理水平，開發一種新型的企業(ye) 電能量管理係統。係統基於(yu) 無線傳(chuan) 感網絡和數字化電能測量技術，可通過在線監測企業(ye) 重要能耗節點的用電狀況，對企業(ye) 現有用電方式和結構合理性、用電負荷、功率因數、諧波分量的動態變化趨勢，以及無功功率和諧波功率的大小和產(chan) 生原因等情況作出準確判斷。

關(guan) 鍵詞：電能量 電能質量 能耗 節能 管理係統

0引言

我國高耗能企業(ye) 眾(zhong) 多。過高的能耗不僅(jin) 大大增加了企業(ye) 的生產(chan) 成本，降低了企業(ye) 的市場竟爭(zheng) 力，更為(wei) 嚴(yan) 重的是過多地消耗了寶貴的資源，並使環境汙染加劇，從(cong) 而使我國企業(ye) 的可持續發展麵臨(lin) 巨大壓力。目前我國大多數企業(ye) 對其能耗重要形式的電能，多采用傳(chuan) 統的人工抄表等粗放式計量與(yu) 管理方式。企業(ye) 管理者或許認識到加強用電管理並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(zhuan) 家，因而對電能的控製管理感到無所適從(cong) 。

為(wei) 積極響應建設節約型社會(hui) 的國策，我們(men) 研製開發一種新型的企業(ye) 電能量管理係統。該係統可通過在線監測企業(ye) 重要能耗節點的用電狀況，並實時遠傳(chuan) 到企業(ye) 能量遠程監測管理中心，由電能管理專(zhuan) 家進行分析處理，從(cong) 而對企業(ye) 現有用電方式和結構是否合理、用電負荷、功率因數、諧波分量如何動態變化，以及無功功率和諧波功率的大小和產(chan) 生原因等情況作出準確判斷。有了這些統計信息，通過精準化用電管理和技術改造，企業(ye) 可以大幅降低電能消耗。

1係統組成

如圖1所示，本係統由一套企業(ye) 能量管理係統軟件和若幹台電能管理終端組成。企業(ye) 能量監測中心的裝有企業(ye) 能量管理係統軟件的計算機通過電能管理終端連續、在線監測配電和用電網絡，采集實時的電參量、電能量和電能質量數據。數據經過分析和處理後用圖示化和表格的方式直觀顯示用電數據和電能質量狀況。所有數據儲(chu) 存至數據庫中，企業(ye) 各運行管理部門依據用電數據和電能質量數據，調整運行設備和用電負荷，以優(you) 化用電方式，提高生產(chan) 運行和設備效率。該係統數據還可傳(chuan) 至獲得授權的相關(guan) 部門對企業(ye) 用能情況進行宏觀監督和管理。

2硬件設計

企業(ye) 電能量管理係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。可完成電參量、電能量和電能質量的測量，並將測量數據通過無線傳(chuan) 感網絡、以太網絡、RS485、以及GPRS/CDMA等不同媒介上傳(chuan) 到服務器進一步分析處理。下麵以我們(men) 開發的AP2008H電能管理終端為(wei) 例進行說明。

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中進行計算處理，完成電參量、電能量和電能質量的測量。而後，CPU將所測得的測量結果送入無線傳(chuan) 感網絡以太網絡、RS485、以及GPRS/CDMA模塊進行傳(chuan) 送。

3軟件設計

本係統軟件可收集各種電能管理終端的測量數據，並進行歸納、處理、分析和保存，將結果以各種形式向用戶進行展示。如圖3所示，係統軟件由通信及查詢服務器軟件、數據庫服務器軟件、Web服務器軟件和客戶端軟件等部分組成。通信及查詢服務器軟件是部署在特 定服務器上的後台服務器軟件，主要用於(yu) 接收電能管理終端發來的各種實時測量數據，然後進行解析、 加工、分類和保存，並實時推送給需要這些數據的客戶端軟件 。同時，接收客戶端軟件 發送的各種係統命令、設置命令，並進行處理、保存、或轉發給相應的電能管理終端。並接受、處理、和執行客戶端對各種曆史數據的數據庫查詢，將查詢結果發送給客戶端軟件。數據庫服務器 軟件用於(yu) 實現對各種曆史數據的持久化，在持久化數據的同時對數據進行必要的加工處理，以提高數據在以後的使用效率。同時，維護數據的完整性和各種數據之間的關(guan) 係約束等，並及時自動備份數據庫。

Web服務器軟件用來提供最初與(yu) 用戶的交互界麵，檢測用戶端的軟件環境，並實現簡單有效的客戶端軟件部署。同時，對於(yu) 缺少必要軟件環境的用戶提供所需軟件的下載，並提供在線係統幫助。客戶端軟件主要用來提供用戶與(yu) 本係統的交互界麵，建立與(yu) 通信及查詢服務器的聯係，接受服務器傳(chuan) 送來的實時測量數據、係統參數等，然後進行解析、加工和顯示等操作，實現對係統內(nei) 設備的實時監測。同時，維護係統運行的一些必要數據，查詢曆史數據並進行統計、趨勢分析等。客戶端軟件主流程圖和服務器軟件主流程圖分別如圖4圖5所示。

4hth下载地址Acrel-3000WEB電能管理解決(jue) 方案

4.1概述

  用戶端消耗著整個(ge) 電網80%的電能，用戶端智能化用電管理對用戶可靠、安全、節約用電有十分重要的意義(yi) 。構建智能用電服務體(ti) 係，全麵推廣用戶端智能儀(yi) 表、智能用電管理終端等設備用電管理解決(jue) 方案，實現電網與(yu) 用戶的雙向良性互動。用戶端急需解決(jue) 的研究內(nei) 容主要包括：先進的表計，智能樓宇、智能電器、增值服務、客戶用電管理係統、需求側(ce) 管理等課題。

     hth下载地址Acrel-3000WEB電能管理解決(jue) 方案通過對用戶端用電情況進行細分和統計，以直觀的數據和圖表向管理人員或決(jue) 策層展示各分項用電的使用消耗情況，便於(yu) 找出高耗能點或不合理的耗能習(xi) 慣，有效節約電能，為(wei) 用戶進一步節能改造或設備升級提供準確的數據支撐。

4.2應用場所

（1）辦公建築（商務辦公、大型公共建築等）；

（2）商業(ye) 建築（商場、金融機構建築等）；

（3）旅遊建築（賓館飯店、娛樂(le) 場所等）；

（4）科教文衛建築（文化、教育、科研、醫療衛生、體(ti) 育建築等）；

（5）通信建築（郵電、通信、廣播、電視、數據中心等）；

（6）交通運輸建築（機場、車站、碼頭建築等）。

4.3係統結構

4.4係統功能

4.4.1實時監測

係統人機界麵友好，以配電一次圖的形式直觀顯示配電線路的運行狀態，實時監測各回路電壓、電流、功率、功率因數、電能等電參數信息，動態監視各配電回路斷路器、隔離開關(guan) 、地刀等合、分狀態，以及有關(guan) 故障、告警等信號。

4.4.2電能統計報表

係統以豐(feng) 富的報表支撐計量體(ti) 係的完整性。係統具備定時抄表匯總統計功能，用戶可以自由查詢自係統正常運行以來任意時間段內(nei) 各配電節點的用電情況，即該節點進線用電量與(yu) 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，並在用電誤差偏大時可分析追溯，維護計量體(ti) 係的正確性。

4.4.3詳細電參量查詢

  在配電一次圖中，當鼠標移動到每個(ge) 回路附近時，鼠標指針變為(wei) 手形，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、總無功功率、總功率因數、正向有功電能，並可以查看24小時相電流趨勢曲線及24小時電壓趨勢曲線。

4.4.4運行報表

係統具有實時電力參數和曆史電力參數的存儲(chu) 和管理功能，所有實時采集的數據、順序事件記錄等均可保存到數據庫，在查詢界麵中能夠自定義(yi) 需要查詢的參數、指*時間或選擇查詢更新的記錄數據等，並通過報表方式顯示出來。用戶可以根據需要定製運行日報、月報，支持導出Excel格式文件，還可以根據用戶要求導出PDF格式文件。

4.4.5變壓器運行監視

  係統對配電係統總進線、主變壓器、重要負荷出線的運行狀態進行在線實時監視，用曲線顯示電流、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掌握運行水平和用電需求，確保供電安全可靠。

4.4.6實時報警

  係統具有實時報警功能，係統能夠對配電回路斷路器、隔離開關(guan) 、接地刀分、合動作等遙信變位，保護動作、事故跳閘，以及電壓、電流、功率、功率因數越限等事件進行實時監測，並根據事件等級發出告警。係統報警時自動彈出實時報警窗口，並發出聲音或語音提醒。

4.4.7曆史事件查詢

  係統能夠對遙信變位，保護動作、事故跳閘，以及電壓、電流、功率、功率因數越限等事件記錄進行存儲(chu) 和管理，方便用戶對係統事件和報警進行曆史追溯，查詢統計、事故分析。

4.4.8電能質量監測

  係統可以對整個(ge) 配電係統範圍內(nei) 的電能質量進行持續性的監測，運行維護人員可以通過諧波分析棒圖、報表掌握進線、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(yi) 表，不需要可刪除。

4.4.9遙控操作

  係統支持對斷路器、隔離開關(guan) 、接地刀等進行分、合遙控操作。係統具有嚴(yan) 格的密碼保護和操作權限管理功能，對於(yu) 每次遙控操作，係統自動生成操作記錄，記錄內(nei) 容包含操作人、操作時間、操作類型等。實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用戶權限管理

  係統為(wei) 保障係統安全穩定運行，設置了用戶權限管理功能。通過用戶權限管理能夠防止未經授權的操作（如配電回路名稱修改等）。可以定義(yi) 不同級別用戶的登錄名、密碼及操作權限，為(wei) 係統運行、維護、管理提供可靠的安全保障。

4.4.11通訊狀態圖

  係統支持實時監視接入係統的各設備的通訊狀態，能夠完整的顯示整個(ge) 係統網絡結構；可在線診斷設備通訊狀態，發生網絡異常時能自動在界麵上顯示故障設備或元件及其故障部位。從(cong) 而方便運行維護人員實時掌握現場各設備的通訊狀態，及時維護出現異常的設備，保證係統的穩定運行。

4.4.12視頻監控

  視頻監控展示了當前實時畫麵（視頻直播），選中某一個(ge) 變配電站，即可查看該變配電站內(nei) 視頻信息。

4.4.13用戶報告

  用戶報告頁麵主要用於(yu) 對選定的變配電站自動匯總一個(ge) 月的運行數據，對變壓器負荷、配電回路用電量、功率因數、報警事件等進行統計分析。

4.4.14 APP支持

電力運維手機支持“監控係統”、“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、溫濕度、同比、環比、電能質量、各種事件報警查詢，設備檔案查詢、待辦事件處理、巡檢記錄查詢等。

4.5係統硬件配置清單

5結束語

綜上所述，我們(men) 研製的新型企業(ye) 電能量管理係統可實時精確地監測企業(ye) 的用電狀況。通過精準化用電 管理和技術改造，切實幫助企業(ye) 降低電能消耗和用電成本，從(cong) 而為(wei) 我國眾(zhong) 多企業(ye) 實現節能減排和綠色轉型 提供了有利的技術支持手段，為(wei) 節約型社會(hui) 建設做出貢獻。

參考文獻

［1］李正軍(jun) .計算機測控係統設計與(yu) 應用[M].北京:機械工業(ye) 出版社,2004.

［2］吳揚俊.管理信息係統基礎[M].北京: 電子工業(ye) 出版社,2007.

［3］王*俊.麵向對象的開放式能量管理係統[M].北京

［4］企業(ye) 電能量管理係統的研製.曹銳

［5］hth下载地址企業(ye) 微電網設計與(yu) 應用手冊(ce) 2020.06