浅谈工厂电能管理系统改造与产品选型

编程入门行业动态更新时间:2024-10-08 22:54:18

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浅谈工厂电能管理系统改造与产品选型

叶根胜

安科瑞电气股份有限公司上海嘉定202001

摘要：随着经济的快速发展，能源紧张和环境恶化引起了全世界的密切关注。电能在所有能源中消耗量大，但不可或缺，因此对电能的统一管理尤为重要。只有准确可靠的计量电能、分级管理和统筹分析，才能真正可靠地节约电能。

关键词：工厂供电；电能管理；智能改造；节能降耗

0引言

能源是经济发展的重要基础。为响应国家电力需求侧改革的号召，实现可持续发展，节能降耗是首要任务。为了提高能源管理水平，满足各部门的数据需求，公司决定增加一个新的能源管理系统，该系统通过互联网连接到办公电脑，真正实现办公室的远程管理，观察公司的电力消耗。

1公司电能管理现状

公司配电室输出的每个电源均采用机械电表计量。目前的统计方法是每月在固定时间复制一次电表，通过减去上个月同一时间段的电表读数，获得一个月的电能使用量。这种计量和统计方法只能知道每月的总量。但是不清楚每个时间段的用电量和负荷。这给能源成本分析带来了相当大的麻烦，无法准确找出能耗变化的真正原因。特别是像汽车玻璃水平钢化炉一样，耗电量大。由于功耗与生产模式和产品结构有很大关系，一个月每平方米的功耗往往突然增加。由于整个月品种多，产量大，仅靠每月一次的统计是无法理解整个能耗过程的，只能粗略分析相关原因。这种计量和统计方法很难满足公司管理的要求。

2电能管理系统的选型

通过网上查询相关信息,了解到国内外的一些公司已开发成熟的电能管理系统，如美国AB公司、通用电气公司，国内的安科瑞、珠海派诺，经综合比较价格及各系统功能，*终选定一套方案。

3管理系统方案

3.1系统软硬件配置

（1）一个能源管理服务器。通过加载电能管理软件功能，本产品可建立不超过128台单回路仪表的监控系统。该产品提供4个RS485接口，可直接连接仪器，无需额外的转换器和其他中间设备。通过通信管理器的以太网口，设备可以直接连接到以太网。用户端不需要安装任何软件，使用谷歌Chrome浏览器（也支持IE8或以上浏览器），输入相应的IP地址，实现设备配置、线路状态查询、下载记录等操作。电能智能系统的硬件配置如下图所示。

（2）智能电表82块。采用三相多功能电子式电能表，该表采用微电子技术与进口大规模集成电路，应用数字采样技术及SMT工艺等技术，该表性能完全符合精确地测量额定频率为50/60Hz交流有功功率，由LED显示总有功/无功电能、三相电压、电流等参数；该类电表分为直接接入式（额定*大电流≤63A）、经互感器接入式两种，有一路RS485通信接口，符合MODBUS通信协议。

3.2系统的现场安装及调试

（1）能源管理服务器的位置确定。公司占地50亩，原电表的安装分布在配电室及车间的各个地方，电表距离*远的有近250m，考虑到电表与管理器的通信可靠性及距离不能太远，决定将能源服务器装在车间中部，确保到所有电表的距离小于200m。

（2）新老电表的更换及通信线路安装。公司共有82路计量，结合电表分布情况及能源服务器的硬件接口，将电表分四路接入；将配电室各路断路器及刀开关断开，将老电表卸下，在老电表的地方重新固定安装新表，同时接入RS485通信线，通信线配有PVC线管，以防干扰信号，确保信号传输的稳定性。

（3）智能电表参数设置。智能电表要设置两个关键的参数，每个电表的地址（1~82）、互感器变比。

3.3能源管理系统相关图表功能

实时数据监控画面如图2所示，电表配置如图3所示，电能表的数据如图4所示。

4改造后系统优越性

该系统自2019年4月投运以来，运行稳定，在多方面显示出其优越性。

（1）每月的抄表工作不需到现场，只需在办公电脑上运行相应软件，就可读出所有电表的数据，轻松便捷。

（2）电能测量采用电子式电表记量，此电表通过RS485总线或Modbus与计算机电路相连接，经过计算机实时数据采集，经相应的软件计算，输出各种数据及图线，如每一时刻的电流、电压、电能，这样就很直观的了解电耗情况。

（3）智能系统存储了大量的数据，非常方便管理者分析相关生产过程，并做出正确的节能改进措施。

（4）生产部管理者可随时查询相关数据，监控整个生产过程，由于有了基础数据，为能耗考核打下基础。

（5）通过电流监控，设备部工程师可随时知道重点设备的运行情况，以便急时采取相应措施。

（7）将能耗大的生产线的全部能耗，准确的显示在所要跟踪的生产线上，做到每个班的人员能实时监控可记录该线的电耗，便于为下一步进行每班的电耗考核做准备。

（8）进行电耗的准确反映和考核后，可以提高操作人员的操作技能和组织能力，使他们能在*低能耗下，生产出满足工艺要求产品，降低产品的生产成本。

（9）通过对全场耗电大的设备的能耗跟踪、分析，就可以对比同行业其他工厂的能耗，及时对能耗高的设备进行改进、改造和更换

5安科瑞Acrel-3000WEB电能管理解决方案

5.1概述

用户端消耗整个电网80%的电能，用户端智能用电管理对用户可靠、安全、节约用电具有重要意义。构建智能用电服务体系，推广用户端智能仪表、智能用电管理终端等设备用电管理解决方案，实现电网与用户的双向良性互动。用户端急需解决的研究内容主要包括:先进的计算机、智能建筑、智能电器、增值服务、客户用电管理系统、需求侧管理等。

通过对用户端用电情况的细分和统计，安科瑞Acrel-3000WEB电能管理解决方案以直观的数据和图表向管理人员或决策层展示各种用电消耗情况，便于找出高能耗点或不合理的能耗习惯，有效节约用电，为用户进一步节能改造或设备升级提供准确的数据支持。

5.2应用场所

（1）办公建筑（商务办公、大型公共建筑等）；

（2）商业建筑（商场、金融机构建筑等）；

（3）旅游建筑（宾馆饭店、娱乐场所等）；

（4）科教文卫建筑（文化、教育、科研、医疗卫生、体育建筑等）；

（5）通信建筑（邮电、通信、广播、电视、数据中心等）；

（6）交通运输建筑（机场、车站、码头建筑等）。

5.3系统结构

5.4系统功能

1）实时监测

系统人机界面友好，以配电一次图的形式直观显示配电线路的运行状态，实时监测各回路电压、电流、功率、功率因数、电能等电参数信息，动态监视各配电回路断路器、隔离开关、地刀等合、分状态，以及有关故障、告警等信号。

2）电能统计报表

系统以丰富的报表支撑计量体系的完整性。系统具备定时抄表汇总统计功能，用户可以自由查询自系统正常运行以来任意时间段内各配电节点的用电情况，即该节点进线用电量与各分支回路消耗电量的统计分析报表。该功能使得用电可视透明，并在用电误差偏大时可分析追溯，维护计量体系的正确性。

3）详细电参量查询

在配电一次图中，当鼠标移动到每个回路附近时，鼠标指针变为手形，鼠标单击可查看该回路详细电参量，包括三相电流、三相电压、三相总有功功率、总无功功率、总功率因数、正向有功电能，并可以查看24小时相电流趋势曲线及24小时电压趋势曲线。

4）运行报表

系统具有实时电力参数和历史电力参数的存储和管理功能，所有实时采集的数据、顺序事件记录等均可保存到数据库，在查询界面中能够自定义需要查询的参数、时间或选择查询更新的记录数据等，并通过报表方式显示出来。用户可以根据需要定制运行日报、月报，支持导出Excel格式文件，还可以根据用户要求导出PDF格式文件。

5）变压器运行监视

系统实时监控配电系统总进线、主变压器和重要负荷出线的运行状态，用曲线显示电流、变压器运行温度、有功需求、有功功率、视觉功率、变压器负荷率等运行趋势，分析变压器负荷率和损耗，方便运维人员及时掌握运行水平和用电需求，确保供电安全可靠。

6）实时报警

系统具有实时报警功能，系统能够对配电回路断路器、隔离开关、接地刀分、合动作等遥信变位，保护动作、事故跳闸，以及电压、电流、功率、功率因数越限等事件进行实时监测，并根据事件等级发出告警。系统报警时自动弹出实时报警窗口，并发出声音或语音提醒。

7）历史事件查询

系统能够对遥信变位，保护动作、事故跳闸，以及电压、电流、功率、功率因数越限等事件记录进行存储和管理，方便用户对系统事件和报警进行历史追溯，查询统计、事故分析。

系统可持续监测整个配电系统的电能质量，运行维护人员可通过谐波分析棒图、报表掌握进线、变压器、重要电路电压、电流谐波畸变率、谐波含量、电压不平衡等，及时采取相应措施，减少谐波损耗，减少谐波引起的异常和事故（该功能需要选择具有谐波监测功能的电力仪表，无需删除。

9）遥控操作

系统支持对断路器、隔离开关、接地刀等进行分、合遥控操作。系统具有严格的密码保护和操作权限管理功能，对于每次遥控操作，系统自动生成操作记录，记录内容包含操作人、操作时间、操作类型等。实现该功能需要断路器本身具有电操机构及保护保测控装置具备遥控功能等硬件设备的支持。

10）用户权限管理

系统为保障系统安全稳定运行，设置了用户权限管理功能。通过用户权限管理能够防止未经授权的操作（如配电回路名称修改等）。可以定义不同级别用户的登录名、密码及操作权限，为系统运行、维护、管理提供可靠的安全保障。

系统支持对接入系统的设备的通信状态进行实时监控，可以完全显示整个系统的网络结构；可以在线诊断设备的通信状态，当网络异常时，故障设备或部件及其故障部件可以自动显示在界面上。便于操作和维护人员实时掌握现场设备的通信状态，及时维护异常设备，确保系统的稳定运行