智能用戶端能源管理系統

王海芹

上海安科瑞電氣股份有限公司   嘉定   201801

1 　簡介

電網是由“發電、輸電、變電、配電、用電”五個環節組成，“配電、用電”即是電網的用戶端，電能80%是由用戶端消耗的。用戶端主要有工礦企業、建筑樓宇、基礎設施三大塊。

用戶端能源管理系統是以幫助工業生產企業在擴大生產的同時，合理計劃和利用能源，降低單位產品能源消耗，提高經濟效益為目的信息化管控系統。

通過能源計劃，能源監控，能源統計，能源消費分析，重點能耗設備管理，能源計量設備管理等多種手段，使企業管理者對企業的能源成本比重，發展趨勢有準確的掌握，并將企業的能源消費計劃任務分解到各個生產部門車間，使節能工作責任明確，促進企業健康穩定發展。

2 　基本管理職能

2.1能源系統主設備運行狀態的監視 

2.2能源系統主設備的集中控制、操作、調整和參數的設定 

2.3實現能源系統的綜合平衡、合理分配、優化調度

2.4異常、故障和事故處理

2.5基礎能源管理

2.6能源運行潮流數據的實時短時歸檔、數據庫歸檔和即時查詢

3 　系統拓撲圖

1）現場層

　　采集原始計量數據，包含各類能源計量裝置，如：電能表（含單相電能表、三相電能表、多功能電能表）、水表、冷量表等。計量裝置具有數據遠傳功能，通過現場總線與數據采集器連接，可以采用多種通訊協議將數據輸出； 

2)通訊層

　　對采集數據進行匯總，同時將匯總完畢的數據發往管理層； 

3)管理層

　　對數據進行分析綜合，并將分析結果提交決策層用來做決策的參考。廈門大學還能將能耗數據遠傳至上層的教育管理部門。

4 　主要計量表計

4.1 高壓回路或低壓進線回路選ACR330ELH儀表

該表為電能質量分析儀表，主要功能有：LCD顯示、全電參量測量（U、I、P、Q、PF、F、S）；四象限電能計量、復費率電能統計；THDu，THDi、2-31次各次諧波分量；電壓波峰系數、電話波形因子、電流K系數、電壓與電流不平衡度計算；電網電壓電流正、負、零序分量（含負序電流）測量；4DI+3DO（DO3做過壓、欠壓、過流、不平衡報警）；RS485通訊接口、Modbus協議或DL/T645規約。外形尺寸：120×120mm，開孔尺寸：108×108mm。適用于高壓重要回路或低壓進線柜。

4.2 低壓聯絡或出線回路選ACR220EL電力儀表

該表主要功能有：LCD顯示、全電參量測量（U、I、P、Q、PF、F）；四象限電能計量、復費率電能統計、最大需量統計；4DI+2DO；RS485通訊接口、Modbus協議。外形尺寸：96×96mm，開孔尺寸：88×88mm。適用于低壓聯絡柜、出線柜。

4.3 動力柜、照明箱選ACR120EL電力儀表或導軌式電表 

ACR120EL電力儀表主要功能有：LCD顯示、全電參量測量（U、I、P、Q、PF、F）；四象限電能計量、復費率電能統計、最大需量統計；2DI+2DO；RS485通訊接口、Modbus協議。外形尺寸：開孔尺寸80×80mm，開孔尺寸72×72mm。適用于動力柜。

DTSD1352導軌式電表主要功能：LCD顯示、全電參量測量（U、I、P、Q、PF、F、S）；四象限電能計量、復費率電能統計、最大需量統計；電流規格1.5(6)A、5(20)A、10(40)A、20(80)A可選、RS485通訊接口、Modbus協議或DL/T 645規約可選。外形尺寸：126×89×74mm，7模數。適用于動力柜。

DTSF1352導軌式電表主要功能：電流規格1.5(6)A、5(20)A、10(40)A、20(80)A可選、復費率電能統計、電能脈沖輸出、RS485通訊接口、Modbus協議或DL/T 645規約可選。外形尺寸：126×89×74mm，7模數。適用于照明箱的三相電能計量。

照明箱DDSF1352電表主要功能：電流規格1.5(6)A、5(20)A、10(40)A、20(80)A可選、復費率電能統計、電能脈沖輸出、RS485通訊接口、Modbus協議或DL/T 645規約可選。外形尺寸：76×89×74mm，4模數。適用于照明箱的電流、電壓測量；單相電能計量。

4.4低壓配電終端電流、電能采集、開關量采集及自動控制

ARTU-K32遙信單元：32路開關量采集、SOE事件記錄、RS485通訊接口、Modbus協議；

ARTU-J16遙控單元：16路繼電器輸出、SOE事件記錄、RS485通訊接口、Modbus協議；

ARTU-P32遙脈單元：32路脈沖量采集、RS485通訊接口、Modbus協議；

ARTU-M32遙測單元：交、直流0-20mA、4-20mA，32路模擬量信號采集、RS485通訊接口、Modbus協議。

5 　系統應用

　　在我國的能源消耗中，工業是我國能源消耗的大戶，能源消耗量占全國能源消耗總量的70%左右，而不同類型工業企業的工藝流程，裝置情況、產品類型、能源管理水平對能源消耗都會產生不同的影響。建設一個全廠級的集中統一的能源管理系統可以完成對能源數據進行在線的采集、計算、分析及處理從而實現對能源物料平衡、調度與優化、能源設備運行與管理等方面發揮著重要的作用。 

　　能源管理系統（簡稱EMS）是企業信息化系統的一個重要組成部分，因此在企業信息化系統的架構中，把能源管理作為MES系統中的一個基本應用構件，作為大型企業自動化和信息化的重要組成部分，Acrel(安科瑞)產品以實時數據庫系統為核心可以從數據采集、聯網、能源數據海量存儲、統計分析、查詢等提供一個EMS的整體解決方案，達到公司調度管理人員在能源管控中心實時對系統的動態平衡進行直接控制和調整，達到節能降耗的目的。 

典型能源系統架構包括能源調度管理中心、通訊網絡、遠程數據采集單元等三級物理結構，符合基于基礎自動化向信息化建設發展的原則。

6 　達成的目標

建筑與工業設施整體能耗狀況的實時監測和細致化管理；電力、燃氣、水等分類能耗數據和電量各分項能耗數據的透明化；為其他高級應用提供設施各類能耗的全方位實時高精度數據；為用戶建筑與工業設施能源系統精細設計和節能改造提供依據；能耗總量統計和趨勢分析；能耗成本結構優化；電力、燃氣、水等能源供應中斷、事故跳閘、故障原因分析；趨勢記錄幫助優化資源和業務模式規劃升級后的能源管理系統- 全時動態能源管理系統（@EMS）　全時動態能源管理智能化專家-- @EMS， 架構于國際開放軟硬件控制平臺，以高開放性、兼容性和可靠性為基礎，利用現代測控技術、數據處理與通訊技術，基于完善的能耗監測管理手段，采用分散控制器和交流采樣技術，憑借功能強大的大流量高可靠性通訊網絡，為工業民用建筑、生產企業和大型基礎設施等的能源設施的全時動態的能源管理控制提供全面專業的解決方案,達到對用戶能耗設施能耗細節和能耗過程的完全掌握。

參考文獻：

[1]上海安科瑞電氣股份有限公司產品手冊.2010.08版.