淺析工廠(chǎng)電能管理系統改造與產(chǎn)品選型

摘要：隨著(zhù)經(jīng)濟的快速發(fā)展,能源緊張、環(huán)境惡化已受到全球的密切關(guān)注。電能在所有能源中消耗量大但又不能缺失的，因此對電能的統一管理顯得尤為重要。只有準確可靠的計量電能，分級管理，統籌分析，才能真實(shí)可靠的節約電能。

關(guān)鍵詞：工廠(chǎng)供電；電能管理；智能改造；節能降耗

0引言

能源是經(jīng)濟發(fā)展的重要基礎，為響應國家電力需求側改革的號召，實(shí)現可持續發(fā)展，節能降耗是首要任務(wù)。為提升能源管理水平，滿(mǎn)足各部門(mén)數據需要，公司決定增加一套新的能源管理系統，該系統通過(guò)互聯(lián)網(wǎng)與辦公電腦相連接，實(shí)現在辦公室遠程管理及察看公司的用電情況。

1、公司電能管理現狀

公司配電室輸出的每一路用電均用機械電度表計量，目前統計方式是每月在固定的時(shí)間抄一次電表，通過(guò)減去上月同一時(shí)段的電表讀數，得出一個(gè)月的電能使用量。這種計量及統計方法，只能知道每個(gè)月的總量。但不清楚每一時(shí)段的用電量及負荷情況。這給能源成本分析帶來(lái)相當的麻煩，不能很準確的找出能耗變化的原因。特別像汽車(chē)玻璃水平鋼化爐，耗電大，由于電耗與生產(chǎn)模式、產(chǎn)品結構有很大的關(guān)系，經(jīng)常出現某月每平方米電耗突然增高。由于整個(gè)月的品種多，產(chǎn)量大，僅僅靠每月一次的統計，無(wú)法了解整個(gè)能耗過(guò)程，只能粗略的分析相關(guān)原因。這種計量及統計方法很難滿(mǎn)足公司管理的要求。

2、電能管理系統的選型

通過(guò)網(wǎng)上查詢(xún)相關(guān)信息,了解到國內外的一些公司已開(kāi)發(fā)成熟的電能管理系統，如美國AB公司、通用電氣公司，國內的安科瑞、珠海派諾，經(jīng)綜合比較價(jià)格及各系統功能，*終選定一套方案。

3、管理系統方案

3.1系統軟硬件配置

（1）能源管理服務(wù)器一臺。通過(guò)加載電能管理軟件功能，采用本產(chǎn)品可組建一個(gè)不超過(guò)128臺單回路儀表的監控系統。產(chǎn)品提供4路的RS485接口，可直接將儀表接入而無(wú)需額外的轉換器等中間設備。通過(guò)通訊管理機的以太網(wǎng)口，可將設備直接連入以太網(wǎng)。用戶(hù)端無(wú)需安裝任何軟件，使用GoogleChrome瀏覽器（也支持IE8或以上瀏覽器），鍵入對應的IP地址即可實(shí)現對設備的配置、線(xiàn)路狀態(tài)查詢(xún)、下載記錄等操作。電能智能系統硬件配置如下圖所示。

（2）智能電表82塊。采用三相多功能電子式電能表，該表采用微電子技術(shù)與進(jìn)口大規模集成電路，應用數字采樣技術(shù)及SMT工藝等技術(shù)，該表性能符合測量額定頻率為50/60Hz交流有功功率，由LED顯示總有功/無(wú)功電能、三相電壓、電流等參數；該類(lèi)電表分為直接接入式（額定*大電流≤63A）、經(jīng)互感器接入式兩種，有一路RS485通信接口，符合MODBUS通信協(xié)議。

3.2系統的現場(chǎng)安裝及調試

（1）能源管理服務(wù)器的位置確定。公司占地50畝，原電表的安裝分布在配電室及車(chē)間的各個(gè)地方，電表距離*遠的有近250m，考慮到電表與管理器的通信可靠性及距離不能太遠，決定將能源服務(wù)器裝在車(chē)間中部，確保到所有電表的距離小于200m。

（2）新老電表的更換及通信線(xiàn)路安裝。公司共有82路計量，結合電表分布情況及能源服務(wù)器的硬件接口，將電表分四路接入；將配電室各路斷路器及刀開(kāi)關(guān)斷開(kāi)，將老電表卸下，在老電表的地方重新固定安裝新表，同時(shí)接入RS485通信線(xiàn)，通信線(xiàn)配有PVC線(xiàn)管，以防干擾信號，確保信號傳輸的穩定性。

（3）智能電表參數設置。智能電表要設置兩個(gè)關(guān)鍵的參數，每個(gè)電表的地址（1~82）、互感器變比。

3.3能源管理系統相關(guān)圖表功能

實(shí)時(shí)數據監控畫(huà)面如圖2所示，電表配置如圖3所示，電能表的數據如圖4所示。

4、改造后系統*性

該系統自2019年4月投運以來(lái)，運行穩定，在多方面顯示出其*性。

（1）每月的抄表工作不需到現場(chǎng)，只需在辦公電腦上運行相應軟件，就可讀出所有電表的數據，輕松便捷。

（2）電能測量采用電子式電表記量，此電表通過(guò)RS485總線(xiàn)或Modbus與計算機電路相連接，經(jīng)過(guò)計算機實(shí)時(shí)數據采集，經(jīng)相應的軟件計算，輸出各種數據及圖線(xiàn)，如每一時(shí)刻的電流、電壓、電能，這樣就很直觀(guān)的了解電耗情況。

（3）智能系統存儲了大量的數據，非常方便管理者分析相關(guān)生產(chǎn)過(guò)程，并做出正確的節能改進(jìn)措施。

（4）生產(chǎn)部管理者可隨時(shí)查詢(xún)相關(guān)數據，監控整個(gè)生產(chǎn)過(guò)程，由于有了基礎數據，為能耗考核打下基礎。

（5）通過(guò)電流監控，設備部工程師可隨時(shí)知道設備的運行情況，以便急時(shí)采取相應措施。

（6）此系統的相關(guān)數據非常方便財務(wù)部做能源成本分析以及物流部做能源數據統計。

（7）將能耗大的生產(chǎn)線(xiàn)的全部能耗，準確的顯示在所要跟蹤的生產(chǎn)線(xiàn)上，做到每個(gè)班的人員能實(shí)時(shí)監控可記錄該線(xiàn)的電耗，便于為下一步進(jìn)行每班的電耗考核做準備。

（8）進(jìn)行電耗的準確反映和考核后，可以提高操作人員的操作技能和組織能力，使他們能在*低能耗下，生產(chǎn)出滿(mǎn)足工藝要求產(chǎn)品，降低產(chǎn)品的生產(chǎn)成本。

（9）通過(guò)對全場(chǎng)耗電大的設備的能耗跟蹤、分析，就可以對比其他工廠(chǎng)的能耗，及時(shí)對能耗高的設備進(jìn)行改進(jìn)、改造和更換

5、安科瑞Acrel-3000WEB電能管理解決方案

5.1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，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。

5.2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）。

5.3系統結構

5.4系統功能

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。

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。

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）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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

5.5系統硬件配置清單

6、結束語(yǔ)

系統投資不大，但具備多種電能管理的功能，可推廣到各制造型企業(yè)的電能管理。

【參考文獻】

[1]蔣毅.工廠(chǎng)電能管理系統改造[J].設備管理與維修,2020(11):87-89.DOI:10.16621/j.cnki.issn1001-0599.2020.06.40.

[2]安科瑞企業(yè)微電網(wǎng)設計與應用手冊2022.05版

作者簡(jiǎn)介：魏健輝，女，現任職于安科瑞電氣股份有限公司。