淺析工廠電能管理系統改造與產品選型

張穎姣

安科瑞電氣股份有限公司上海嘉定202001

摘要：隨著經濟的快速發展,能源緊張、環境惡化已受到全球的密切關注。電能在所有能源中消耗量大但又不可或缺，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，才能真實可靠的節約電能。

關鍵詞：工廠供電；電能管理；智能改造；節能降耗

0引言

能源是經濟發展的重要基礎，為響應國家電力需求側改革的號召，實現可持續發展，節能降耗是首要任務。為提升能源管理水平，滿足各部門數據需要，公司決定增加一套新的能源管理系統，該系統通過互聯網與辦公電腦相連接，真正實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間抄一次電表，通過減去上月同一時段的電表讀數，得出一個月的電能使用量。這種計量及統計方法，只能知道每個月的總量。但不清楚每一時段的用電量及負荷情況。這給能源成本分析帶來相當的麻煩，不能很準確的找出能耗變化的真正原因。特別像汽車玻璃水平鋼化爐，耗電大，由于電耗與生產模式、產品結構有很大的關系，經常出現某月每平方米電耗突然增高。由于整個月的品種多，產量大，僅僅靠每月一次的統計，無法了解整個能耗過程，只能粗略的分析相關原因。這種計量及統計方法很難滿足公司管理的要求。

2電能管理系統的選型

通過網上查詢相關信息,了解到國內外的一些公司已開發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，經綜合比較價格及各系統功能，*終選定一套方案。

3管理系統方案

3.1系統軟硬件配置

（1）能源管理服務器一臺。通過加載電能管理軟件功能，采用本產品可組建一個不超過128臺單回路儀表的監控系統。產品提供4路的RS485接口，可直接將儀表接入而無需額外的轉換器等中間設備。通過通訊管理機的以太網口，可將設備直接連入以太網。用戶端無需安裝任何軟件，使用GoogleChrome瀏覽器（也支持IE8或以上瀏覽器），鍵入對應的IP地址即可實現對設備的配置、線路狀態查詢、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與進口大規模集成電路，應用數字采樣技術及SMT工藝等技術，該表性能完全符合精確地測量額定頻率為50/60Hz交流有功功率，由LED顯示總有功/無功電能、三相電壓、電流等參數；該類電表分為直接接入式（額定*大電流≤63A）、經互感器接入式兩種，有一路RS485通信接口，符合MODBUS通信協議。

3.2系統的現場安裝及調試

（1）能源管理服務器的位置確定。公司占地50畝，原電表的安裝分布在配電室及車間的各個地方，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，決定將能源服務器裝在車間中部，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路安裝。公司共有82路計量，結合電表分布情況及能源服務器的硬件接口，將電表分四路接入；將配電室各路斷路器及刀開關斷開，將老電表卸下，在老電表的地方重新固定安裝新表，同時接入RS485通信線，通信線配有PVC線管，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關鍵的參數，每個電表的地址（1~82）、互感器變比。

3.3能源管理系統相關圖表功能

實時數據監控畫面如圖2所示，電表配置如圖3所示，電能表的數據如圖4所示。

4改造后系統優越性

該系統自2019年4月投運以來，運行穩定，在多方面顯示出其優越性。

（1）每月的抄表工作不需到現場，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RS485總線或Modbus與計算機電路相連接，經過計算機實時數據采集，經相應的軟件計算，輸出各種數據及圖線，如每一時刻的電流、電壓、電能，這樣就很直觀的了解電耗情況。

（3）智能系統存儲了大量的數據，非常方便管理者分析相關生產過程，并做出正確的節能改進措施。

（4）生產部管理者可隨時查詢相關數據，監控整個生產過程，由于有了基礎數據，為能耗考核打下基礎。

（5）通過電流監控，設備部工程師可隨時知道重點設備的運行情況，以便急時采取相應措施。

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

（7）將能耗大的生產線的全部能耗，準確的顯示在所要跟蹤的生產線上，做到每個班的人員能實時監控可記錄該線的電耗，便于為下一步進行每班的電耗考核做準備。

（8）進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，生產出滿足工藝要求產品，降低產品的生產成本。

（9）通過對全場耗電大的設備的能耗跟蹤、分析，就可以對比同行業其他工廠的能耗，及時對能耗高的設備進行改進、改造和更換

5安科瑞Acrel-3000WEB電能管理解決方案

5.1概述

用戶端消耗著整個電網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。構建智能用電服務體系，推廣用戶端智能儀表、智能用電管理終端等設備用電管理解決方案，實現電網與用戶的雙向良性互動。用戶端急需解決的研究內容主要包括：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慣，有效節約電能，為用戶進一步節能改造或設備升級提供準確的數據支撐。

5.2應用場所

（1）辦公建筑（商務辦公、大型公共建筑等）；

（2）商業建筑（商場、金融機構建筑等）；

（3）旅游建筑（賓館飯店、娛樂場所等）；

（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、車站、碼頭建筑等）。

5.3系統結構

5.4系統功能

1）實時監測

系統人機界面友好，以配電一次圖的形式直觀顯示配電線路的運行狀態，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、地刀等合、分狀態，以及有關故障、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。系統具備定時抄表匯總統計功能，用戶可以自由查詢自系統正常運行以來任意時間段內各配電節點的用電情況，即該節點進線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可分析追溯，維護計量體系的正確性。

3）詳細電參量查詢

在配電一次圖中，當鼠標移動到每個回路附近時，鼠標指針變為手形，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，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

系統具有實時電力參數和歷史電力參數的存儲和管理功能，所有實時采集的數據、順序事件記錄等均可保存到數據庫，在查詢界面中能夠自定義需要查詢的參數、時間或選擇查詢更新的記錄數據等，并通過報表方式顯示出來。用戶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。

6）實時報警

系統具有實時報警功能，系統能夠對配電回路斷路器、隔離開關、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，并根據事件等級發出告警。系統報警時自動彈出實時報警窗口，并發出聲音或語音提醒。

7）歷史事件查詢

系統能夠對遙信變位，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和管理，方便用戶對系統事件和報警進行歷史追溯，查詢統計、事故分析。

8）電能質量監測

系統可以對整個配電系統范圍內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表，不需要可刪除。

9）遙控操作

系統支持對斷路器、隔離開關、接地刀等進行分、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，系統自動生成操作記錄，記錄內容包含操作人、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。

10）用戶權限管理

系統為保障系統安全穩定運行，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）。可以定義不同級別用戶的登錄名、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）通訊狀態圖

系統支持實時監視接入系統的各設備的通訊狀態，能夠完整的顯示整個系統網絡結構；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，保證系統的穩定運行。

12）視頻監控

視頻監控展示了當前實時畫面（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。

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、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。

5.5系統硬件配置清單

6結束語

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的電能管理。

【參考文獻】

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

[2]安科瑞企業微電網設計與應用手冊2022.05版

審核編輯 黃宇