摘要：本文介紹了一套適合大型企業(yè)的電力管理系統(tǒng)。根據(jù)節(jié)能降耗的系統(tǒng)目標(biāo)和企業(yè)能耗管理人員的使用要求，提出了系統(tǒng)的功能要求，設(shè)計(jì)了分層分布式系統(tǒng)架構(gòu)，提出了分時(shí)電價(jià)、單耗定額、電能質(zhì)量三種評(píng)價(jià)模式，為企業(yè)節(jié)能管理提供數(shù)據(jù)支持，提高員工節(jié)能降耗的自主意識(shí)，實(shí)現(xiàn)降低企業(yè)生產(chǎn)成本、提高經(jīng)濟(jì)效益的目標(biāo)。

關(guān)鍵詞：電能監(jiān)測(cè)；能量管理；分層分布式結(jié)構(gòu)

引言

 近年來(lái)，中國(guó)市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展不僅導(dǎo)致了社會(huì)整體用電量的顯著增長(zhǎng)，而且也造成了越來(lái)越嚴(yán)重的能源浪費(fèi)現(xiàn)象。因此，節(jié)能減排工作正逐漸引起社會(huì)各行業(yè)的關(guān)注。

 工業(yè)一直是我國(guó)能耗支出的大戶，能耗總量約占我國(guó)資源消耗總量的70%。因此，通過(guò)加大工業(yè)電氣節(jié)能科技研發(fā)力度，進(jìn)一步提高能源管理水平，不斷完善節(jié)能技術(shù)，加強(qiáng)企業(yè)節(jié)能工作，對(duì)于減少我國(guó)電力供需矛盾，降低工業(yè)生產(chǎn)成本，增加我國(guó)企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)利潤(rùn)具有重要意義。由于缺乏全公司統(tǒng)一集成的電能管理體系，大多數(shù)企業(yè)的能源管理工作仍處于廣泛期，節(jié)能措施不完善，獎(jiǎng)懲措施不完善，員工自主節(jié)能意識(shí)淡漠，能源利用效率相對(duì)落后。因此，有必要利用現(xiàn)代電氣、通信和計(jì)算機(jī)技術(shù)，構(gòu)建全面的電能消耗監(jiān)測(cè)管理體系，有效監(jiān)控大型企業(yè)能耗設(shè)施的運(yùn)行，為大型企業(yè)的電能管理提供有效的決策支持。

一系統(tǒng)功能需求

 為完成全廠電能數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)監(jiān)控和集成管理，實(shí)現(xiàn)節(jié)能降耗的系統(tǒng)目標(biāo)企業(yè)電能管理系統(tǒng)具有以下功能要求。①數(shù)據(jù)采集。采用多線程數(shù)據(jù)采集技術(shù)，完成全廠電氣設(shè)備實(shí)時(shí)工作狀態(tài)信息的采集。采集各生產(chǎn)設(shè)備的電參，主要包括電壓、電流、有功率、無(wú)功率、斷路器刀閘狀態(tài)等模擬量和數(shù)字量信息，不斷刷新數(shù)據(jù)庫(kù)，并對(duì)這些數(shù)據(jù)進(jìn)行必要的預(yù)處理和數(shù)據(jù)分析。②數(shù)據(jù)展現(xiàn)。采用直觀豐富的圖形顯示功能，可真實(shí)顯示各種設(shè)備的當(dāng)前工作狀態(tài)，包括斷路器的開合信號(hào)、趨勢(shì)信息和負(fù)載曲線。顯示模塊分為圖形顯示、數(shù)據(jù)顯示、波形顯示和狀態(tài)量顯示。③事故預(yù)警。設(shè)置各電源參數(shù)的上下限值，實(shí)現(xiàn)越限監(jiān)控和報(bào)警，事故發(fā)生前提前預(yù)警，識(shí)別隱患。④報(bào)表管理。統(tǒng)計(jì)全廠用電設(shè)備的功耗，生成各種形式的日?qǐng)?bào)、月報(bào)，如數(shù)據(jù)報(bào)表、圖形報(bào)表等。報(bào)表管理子系統(tǒng)不僅支持歷史數(shù)據(jù)查詢和報(bào)表打印，還支持人工修改數(shù)據(jù)缺失值。⑤用戶管理。對(duì)企業(yè)不同用戶給予不同層次的權(quán)限，高權(quán)限用戶賬號(hào)可管理低權(quán)限用戶賬號(hào)，分級(jí)操作。高權(quán)限用戶具有權(quán)限設(shè)置功能，所有用戶均具有登錄認(rèn)證、賬戶信息維護(hù)等功能。⑥負(fù)荷管理。在用電監(jiān)測(cè)的基礎(chǔ)上，對(duì)峰谷電量進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析和測(cè)量，繪制負(fù)荷曲線。通過(guò)對(duì)年、月、日負(fù)荷數(shù)據(jù)的統(tǒng)計(jì)分析，結(jié)合團(tuán)隊(duì)生產(chǎn)安排計(jì)劃，對(duì)未來(lái)一段時(shí)間的用電需求進(jìn)行合理估計(jì)，及時(shí)調(diào)整優(yōu)化生產(chǎn)策略，達(dá)到削峰填谷、節(jié)約成本的目的。⑦電能質(zhì)量管理。實(shí)時(shí)檢測(cè)電網(wǎng)供電質(zhì)量，包括電壓偏差、三相不平衡、頻率偏差、諧波畸變率和電壓波動(dòng)。⑧考核管理。制定分時(shí)電價(jià)、單耗定額、電能質(zhì)量三種評(píng)價(jià)模式，為管理層制定評(píng)價(jià)體系提供決策依據(jù)，節(jié)約獎(jiǎng)金，充分調(diào)動(dòng)全廠員工的自主節(jié)能意識(shí)，形成良性競(jìng)爭(zhēng)機(jī)制。⑨班組管理。通過(guò)值班記錄，統(tǒng)計(jì)各部門團(tuán)隊(duì)能耗數(shù)據(jù)，根據(jù)實(shí)際電價(jià)計(jì)算電費(fèi)，便于決策者實(shí)時(shí)掌握各團(tuán)隊(duì)的能耗，實(shí)現(xiàn)精細(xì)化管理的目的。⑩Web發(fā)布。利用網(wǎng)絡(luò)發(fā)布技術(shù)，用戶可以在任何網(wǎng)絡(luò)終端訪問(wèn)電能管理系統(tǒng)，依次提高管理信息的透明度，增強(qiáng)企業(yè)管理決策的可信度。

二系統(tǒng)設(shè)計(jì)

1系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

 隨著現(xiàn)代電子技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)、通信技術(shù)和信號(hào)處理技術(shù)的不斷發(fā)展，企業(yè)電力管理系統(tǒng)的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)也在不斷創(chuàng)新，主要經(jīng)歷了集中系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、分布式系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和分層分布式系統(tǒng)結(jié)三個(gè)發(fā)展階段。三個(gè)結(jié)構(gòu)如圖1所示、圖2和圖3所示。

圖1集中式結(jié)構(gòu)圖

圖2分布式結(jié)構(gòu)圖

圖3分層分布式結(jié)構(gòu)圖

 對(duì)三種結(jié)構(gòu)形式進(jìn)行綜合比較，分層分布式結(jié)構(gòu)的優(yōu)點(diǎn)主要有以下四點(diǎn)。①系統(tǒng)整體安全性較高，任何部位的故障只危及局部。②組態(tài)靈活。③有效減少二次生產(chǎn)設(shè)備，節(jié)約大部分二次電纜，生產(chǎn)成本低，操作維護(hù)簡(jiǎn)單。④抗干擾能力強(qiáng)。

 系統(tǒng)數(shù)據(jù)豐富，主要體現(xiàn)在收集點(diǎn)多、保存信息量大等方面。該系統(tǒng)的功能不僅涵蓋了電力數(shù)據(jù)收集、監(jiān)控和網(wǎng)絡(luò)開發(fā)的基本應(yīng)用，還具有檢索、分類和管理電力數(shù)據(jù)的功能。由于電力數(shù)據(jù)處理與工業(yè)生產(chǎn)直接相關(guān)，綜合考慮安全性、實(shí)時(shí)性、準(zhǔn)確性等因素，企業(yè)電力管理系統(tǒng)采用分層分布式架構(gòu)，如圖4所示。

圖4分層分布式系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

2考核模型

 為了提高員工的自主節(jié)能意識(shí)，完善考核制度，為管理者提供獎(jiǎng)懲依據(jù)，需要建立科學(xué)的考核模式，為企業(yè)電力管理體系的制定提供決策支持。

(1)分時(shí)電價(jià)評(píng)估

(2)單耗定額評(píng)估

(3)電能質(zhì)量評(píng)估

3系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)

 采用面向?qū)ο蟮能浖幊谭椒ê湍K化設(shè)計(jì)，利用不同的功能模塊實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的不同功能。每個(gè)單元相互獨(dú)立，有機(jī)地形成一個(gè)整體，使軟件具有靈活多樣、可修改、易于后期擴(kuò)展的特點(diǎn)。圖5顯示了系統(tǒng)的軟件框圖。

圖5系統(tǒng)軟件框圖

三安科瑞Acrel-3000WEB電能管理解決方案

1概述

 用戶端消耗整個(gè)電網(wǎng)80%的電能，用戶端智能用電管理對(duì)用戶可靠、安全、節(jié)約用電具有重要意義。構(gòu)建智能用電服務(wù)體系，全面推進(jìn)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(shí)現(xiàn)電網(wǎng)與用戶的雙向良性互動(dòng)。用戶端急需解決的研究?jī)?nèi)容主要包括:先進(jìn)的計(jì)算機(jī)、智能建筑、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。

 通過(guò)對(duì)用戶端用電情況的細(xì)分和統(tǒng)計(jì)，安科瑞Acrel-3000WEB電能管理解決方案以直觀的數(shù)據(jù)和圖表向管理人員或決策層展示各種用電消耗情況，便于找出高能耗點(diǎn)或不合理的能耗習(xí)慣，有效節(jié)約用電，為用戶進(jìn)一步節(jié)能改造或設(shè)備升級(jí)提供準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)支持。

2應(yīng)用場(chǎng)所

(1)辦公樓

(2)商業(yè)建筑

(3)旅游建筑

(4)科教文衛(wèi)建筑

(5)通信建筑

3系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

4系統(tǒng)功能

(1)電能統(tǒng)計(jì)報(bào)表

(2)詳細(xì)電參查詢?cè)敿?xì)電參查詢

(3)操作報(bào)表

(4)變壓器運(yùn)行監(jiān)控監(jiān)控

(5)實(shí)時(shí)報(bào)警

(6)查詢歷史事件

(7)電能質(zhì)量監(jiān)測(cè)

(8)遙控操作

(9)用戶報(bào)告

(10)APP支持

5系統(tǒng)硬件配置清單

四結(jié)語(yǔ)

本文設(shè)計(jì)了一套適合大型企業(yè)的分層分布式電力管理系統(tǒng)。通過(guò)智能硬件平臺(tái)和模塊化系統(tǒng)軟件，企業(yè)管理者可以立即、直觀、清晰地掌握全公司的電力消耗情況，并在此基礎(chǔ)上建立相應(yīng)的電力管理決策，實(shí)現(xiàn)企業(yè)各部門用電的精細(xì)化管理，達(dá)到節(jié)能降耗的目的。

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[5]楊新民。電力系統(tǒng)綜合自動(dòng)化[M].2版北京：中國(guó)電力出版社，2008.

[6]安科瑞企業(yè)微電網(wǎng)設(shè)計(jì)與應(yīng)用手冊(cè)2022.05版

作者簡(jiǎn)介：涂志燕，現(xiàn)任安科瑞電氣有限公司，主要從事數(shù)據(jù)中心相關(guān)產(chǎn)品的研發(fā)和應(yīng)用。