摘 要：基于車間用電設(shè)備的電能管理系統(tǒng)架構(gòu)思路及實施方法，從硬件和軟件方面對此方法進(jìn)行了闡述。對車間舊設(shè)備改造以及新的電能管理系統(tǒng)提供一種思路和便捷的方法。
關(guān)鍵詞：電能管理系統(tǒng)；多功能電力儀表；PLC；組態(tài)軟件
0 引言
目前，大多數(shù)車間的用電數(shù)據(jù)都是通過車間配電室成套開關(guān)柜上的電力儀表進(jìn)行計量，往往一臺開關(guān)柜所帶的用電設(shè)備很多，而電力儀表所計量的是多臺設(shè)備的總電能數(shù)據(jù)，計量并分析單臺設(shè)備的用電數(shù)據(jù)成為難題。本文提供了一種思路和方法，用于對車間的用電設(shè)備進(jìn)行低成本改造，僅需在設(shè)備端增加電流互感器和多功能電力儀表，與中控室的上位機(jī)組態(tài)軟件組成電能管理系統(tǒng)，用于對車間用電設(shè)備的用電檢測及耗電數(shù)據(jù)的記錄與分析，以便及時發(fā)現(xiàn)耗電多的設(shè)備和異常狀態(tài)的設(shè)備，為全廠的節(jié)電和管理者的決策管理提供數(shù)據(jù)支撐。本文介紹兩種方法組建車間設(shè)備電能管理系統(tǒng)。
方法一：
通過在設(shè)備端增加電力儀表及互感器，通過多功能電力儀表自帶的通訊口，一般為RS232或RS485接口，進(jìn)行組網(wǎng)通訊，實現(xiàn)電力數(shù)據(jù)的采集，通過上位機(jī)軟件實現(xiàn)電力數(shù)據(jù)的顯示和存儲。
方法二:
針對由PLC或其他可編程控制器控制的設(shè)備，利用控制器自帶的通訊接口與多功能電力儀表組網(wǎng)通訊，將電力儀表的數(shù)據(jù)讀入控制器，由控制器將電力數(shù)據(jù)發(fā)送至上位機(jī), 在上位機(jī)上進(jìn)行顯示和存儲。方法二的特點：一是便于直接在控制器內(nèi)進(jìn)行電力數(shù)據(jù)的換算計算;二是如果本地和遠(yuǎn)程都有上位機(jī)，則可以實現(xiàn)本地與遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)的顯示和存儲。
1.安科瑞電能管理系統(tǒng)
1.1概述
用戶端消耗著整個電網(wǎng)80%的電能，用戶端智能化用電管理對用戶可靠、節(jié)約用電有十分重要的意義。構(gòu)建智能用電服務(wù)體系，推廣用戶端智能儀表、智能用電管理終端等設(shè)備用電管理解決方案，實現(xiàn)電網(wǎng)與用戶的雙向良性互動。用戶端急需解決的研究內(nèi)容主要包括：先進(jìn)的表計，智能樓宇、智能電器、增值服務(wù)、客戶用電管理系統(tǒng)、需求側(cè)管理等課題。
Acrel-3000WEB電能管理解決方案通過對用戶端用電情況進(jìn)行細(xì)分和統(tǒng)計，以直觀的數(shù)據(jù)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，便于找出高耗能點或不合理的耗能習(xí)慣，有效節(jié)約電能，為用戶進(jìn)一步節(jié)能改造或設(shè)備升級提供準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)支撐。
1.2應(yīng)用場所
（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、金融機(jī)構(gòu)建筑等）；
（3）旅游建筑（賓館飯店、娛樂場所等）；
（4）科教文衛(wèi)建筑（文化、教育、科研、醫(yī)療衛(wèi)生、體育建筑等）；
（5）通信建筑（郵電、通信、廣播、電視等）；
（6）交通運輸建筑（機(jī)場、車站、碼頭建筑等）。
1.3系統(tǒng)結(jié)構(gòu)
1.4系統(tǒng)功能
1）實時監(jiān)測
系統(tǒng)人機(jī)界面友好，以配電一次圖的形式直觀顯示配電線路的運行狀態(tài)，實時監(jiān)測各回路電壓、電流、功率、功率因數(shù)、電能等電參數(shù)信息，動態(tài)監(jiān)視各配電回路斷路器、隔離開關(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(tǒng)計報表
系統(tǒng)以豐富的報表支撐計量體系的完整性。系統(tǒng)具備定時抄表匯總統(tǒng)計功能，用戶可以自由查詢自系統(tǒng)正常運行以來任意時間段內(nèi)各配電節(jié)點的用電情況，即該節(jié)點進(jìn)線用電量與各分支回路消耗電量的統(tǒng)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可分析追溯，維護(hù)計量體系的正確性。
3）詳細(xì)電參量查詢
在配電一次圖中，當(dāng)鼠標(biāo)移動到每個回路附近時，鼠標(biāo)指針變?yōu)槭中?，鼠?biāo)單擊可查看該回路詳細(xì)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(shù)、正向有功電能，并可以查看24小時相電流趨勢曲線及24小時電壓趨勢曲線。
4）運行報表
系統(tǒng)具有實時電力參數(shù)和歷史電力參數(shù)的存儲和管理功能，所有實時采集的數(shù)據(jù)、順序事件記錄等均可保存到數(shù)據(jù)庫，在查詢界面中能夠自定義需要查詢的參數(shù)、時間或選擇查詢更新的記錄數(shù)據(jù)等，并通過報表方式顯示出來。用戶可以根據(jù)需要定制運行日報、月報，支持導(dǎo)出Excel格式文件，還可以根據(jù)用戶要求導(dǎo)出PDF格式文件。
5）變壓器運行監(jiān)視
系統(tǒng)對配電系統(tǒng)總進(jìn)線、主變壓器、重要負(fù)荷出線的運行狀態(tài)進(jìn)行在線實時監(jiān)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(fù)荷率等運行趨勢，分析變壓器負(fù)荷率及損耗，方便運行維護(hù)人員及時掌握運行水平和用電需求，確保供電安全可靠。
6）實時報警
系統(tǒng)具有實時報警功能，系統(tǒng)能夠?qū)ε潆娀芈窋嗦菲?、隔離開關(guān)、接地刀分、合動作等遙信變位，保護(hù)動作、事故跳閘，以及電壓、電流、功率、功率因數(shù)越限等事件進(jìn)行實時監(jiān)測，并根據(jù)事件等級發(fā)出告警。系統(tǒng)報警時自動彈出實時報警窗口，并發(fā)出聲音或語音提醒。
7）歷史事件查詢
系統(tǒng)能夠?qū)b信變位，保護(hù)動作、事故跳閘，以及電壓、電流、功率、功率因數(shù)越限等事件記錄進(jìn)行存儲和管理，方便用戶對系統(tǒng)事件和報警進(jìn)行歷史追溯，查詢統(tǒng)計、事故分析。
8）電能質(zhì)量監(jiān)測
系統(tǒng)可以對整個配電系統(tǒng)范圍內(nèi)的電能質(zhì)量進(jìn)行持續(xù)性的監(jiān)測，運行維護(hù)人員可以通過諧波分析棒圖、報表掌握進(jìn)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(yīng)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(jiān)測功能的電力儀表，不需要可刪除。
9）遙控操作
系統(tǒng)支持對斷路器、隔離開關(guān)、接地刀等進(jìn)行分、合遙控操作。系統(tǒng)具有嚴(yán)格的密碼保護(hù)和操作權(quán)限管理功能，對于每次遙控操作，系統(tǒng)自動生成操作記錄，記錄內(nèi)容包含操作人、操作時間、操作類型等。實現(xiàn)該功能需要斷路器本身具有電操機(jī)構(gòu)及保護(hù)保測控裝置具備遙控功能等硬件設(shè)備的支持。
10）用戶權(quán)限管理
系統(tǒng)為保障系統(tǒng)安全穩(wěn)定運行，設(shè)置了用戶權(quán)限管理功能。通過用戶權(quán)限管理能夠防止未經(jīng)授權(quán)的操作（如配電回路名稱修改等）?？梢远x不同級別用戶的登錄名、密碼及操作權(quán)限，為系統(tǒng)運行、維護(hù)、管理提供可靠的安全保障。
11）通訊狀態(tài)圖
系統(tǒng)支持實時監(jiān)視接入系統(tǒng)的各設(shè)備的通訊狀態(tài)，能夠完整的顯示整個系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)；可在線診斷設(shè)備通訊狀態(tài)，發(fā)生網(wǎng)絡(luò)異常時能自動在界面上顯示故障設(shè)備或元件及其故障部位。從而方便運行維護(hù)人員實時掌握現(xiàn)場各設(shè)備的通訊狀態(tài)，及時維護(hù)出現(xiàn)異常的設(shè)備，保證系統(tǒng)的穩(wěn)定運行。
12）視頻監(jiān)控
視頻監(jiān)控展示了當(dāng)前實時畫面（視頻直播），選中某一個變配電站，即可查看該變配電站內(nèi)視頻信息。
13）用戶報告
用戶報告頁面主要用于對選定的變配電站自動匯總一個月的運行數(shù)據(jù)，對變壓器負(fù)荷、配電回路用電量、功率因數(shù)、報警事件等進(jìn)行統(tǒng)計分析。
14）APP支持
電力運維手機(jī)支持“監(jiān)控系統(tǒng)"、“設(shè)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(huán)比、電能質(zhì)量、各種事件報警查詢，設(shè)備檔案查詢、待辦事件處理、巡檢記錄查詢等。
2 結(jié)語
本文結(jié)合工程實際提供了一種建立電能管理系統(tǒng)的思路和方法,可在車間用電設(shè)備的控制箱內(nèi)加裝電流互感器和多功能電力儀表,通過現(xiàn)場敷設(shè)通訊線纜將車間的用電設(shè)備進(jìn)行組網(wǎng)，結(jié)合上位機(jī)組態(tài)軟件建立電能管理系統(tǒng)。如果在電能管理系統(tǒng)的基礎(chǔ)上再添加用水、用氣等能耗數(shù)據(jù)則可組成車間能源管理系統(tǒng),將獲得的電力數(shù)據(jù)上傳云端或與MES系統(tǒng)、ERP 系統(tǒng)對接?？傊?，電能管理系統(tǒng)是組建數(shù)字化工廠、智慧工廠的一部分。
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