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摘要：企業(yè)電能管理系統(tǒng)是響應(yīng)國(guó)家節(jié)能降耗和精細(xì)化能源管理號(hào)召的產(chǎn)物，旨在提高終端用電效率和改變用電方式，在滿(mǎn)足同樣用電功能的同時(shí)，實(shí)現(xiàn)用電和設(shè)備危險(xiǎn)預(yù)警、減少電量消耗和電力需求，達(dá)到安全用電、節(jié)約資源和保護(hù)環(huán)境，實(shí)現(xiàn)“安全用電、經(jīng)濟(jì)用電、有序用電、智能用電”的用電目標(biāo)。2014年10月在我第四水廠(chǎng)南站(即第七水廠(chǎng))啟動(dòng)電能管理系統(tǒng)科研項(xiàng)目，將廠(chǎng)區(qū)配電網(wǎng)建立7個(gè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)，對(duì)電能量及電能指標(biāo)進(jìn)行集中管理。通過(guò)7個(gè)監(jiān)控點(diǎn)的采集，實(shí)現(xiàn)二十四小時(shí)在線(xiàn)監(jiān)測(cè)和歷史數(shù)據(jù)的讀取及故障異常報(bào)警功能，為安全用電、保障正常生產(chǎn)提供準(zhǔn)確、有效的數(shù)據(jù)依據(jù)，及時(shí)反饋現(xiàn)場(chǎng)電能指標(biāo)信息;為在水廠(chǎng)推行該系統(tǒng)提供參借鑒。

關(guān)鍵詞：電能管理安全用電在線(xiàn)實(shí)時(shí)量控

該系統(tǒng)包括軟件平臺(tái)和硬件采集終端兩個(gè)部分，采集終端主要實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程抄表功能和防竊電功能，實(shí)時(shí)測(cè)現(xiàn)場(chǎng)電能監(jiān)測(cè)儀，采集終端直接將數(shù)據(jù)傳回服務(wù)器并把數(shù)據(jù)保存到數(shù)據(jù)庫(kù)，通過(guò)C/S或B/S方式可以進(jìn)行查詢(xún)數(shù)據(jù)。概括來(lái)說(shuō)，它主要具有以下幾方面功能:(見(jiàn)圖1)

圖1 北京自來(lái)水集團(tuán)能效管理系統(tǒng)

1.1在線(xiàn)實(shí)時(shí)監(jiān)控功能

（1）實(shí)現(xiàn)所轄區(qū)域主要用電設(shè)備的遠(yuǎn)程用電數(shù)據(jù)(三相電流、線(xiàn)電壓、相電壓、電量、功率因數(shù)、頻率、負(fù)荷率、有功功率、無(wú)功功率、溫度)采集功能。

（2）能遠(yuǎn)方設(shè)置采集終端設(shè)備參數(shù)，實(shí)現(xiàn)軟件自主凍結(jié)數(shù)據(jù)，系統(tǒng)自動(dòng)每5分鐘自動(dòng)采取數(shù)據(jù)，以曲線(xiàn)、圖表方式展現(xiàn)。

（3）具備自動(dòng)和人工實(shí)時(shí)召測(cè)功能。

（4）具備全部和分組以及單個(gè)主要設(shè)備抄錄功能。

（5）具有自動(dòng)路由功能，完成用電終端通信。無(wú)需人工干預(yù)。

1.2電能質(zhì)量實(shí)時(shí)監(jiān)控功能

（1）對(duì)企業(yè)電能質(zhì)量實(shí)行自動(dòng)巡查，展現(xiàn)功率因數(shù)、線(xiàn)電壓偏差、相電壓偏差、線(xiàn)(相)電壓不平衡、電流不平衡、頻率偏差、電壓(電流)相位角、電壓(電流)諧波含有率、諧波畸變率等。

（2）對(duì)上述數(shù)據(jù)的統(tǒng)計(jì)、分析;以圖表、曲線(xiàn)顯示展現(xiàn)，為電能管理者提供實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)支持，便于掌控企業(yè)電能狀態(tài)及尋找用電短板。

1.3異常報(bào)警功能

（1）為提高供電可靠性，系統(tǒng)自動(dòng)采集電能指標(biāo)異常事件(如頻率、溫度、電流越過(guò)上限、零線(xiàn)電流、諧波等指標(biāo)考核)。

（2）實(shí)現(xiàn)大數(shù)據(jù)處理，進(jìn)行數(shù)據(jù)分析，統(tǒng)計(jì)并提交在線(xiàn)故障報(bào)警頁(yè)面，做到電力安全、可靠。安全就是*大的效益。

（3）實(shí)現(xiàn)電能數(shù)據(jù)的歷史(日、月、年)查詢(xún)、統(tǒng)計(jì)、分析;電量、電費(fèi)的統(tǒng)計(jì)。(4)

（4）決策分析及報(bào)表功能。

“電能管理系統(tǒng)”由兩個(gè)部分組成，其一是電管理數(shù)據(jù)中心，是系統(tǒng)的核心部分;其二是配電系統(tǒng)的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)。(見(jiàn)圖2)

圖2 系統(tǒng)邏輯結(jié)構(gòu)圖

（1）電能管理數(shù)據(jù)中心是系統(tǒng)的核心，包括數(shù)據(jù)主站系統(tǒng)、數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)和數(shù)據(jù)處理與信息發(fā)布系統(tǒng)，也就是我們通常所說(shuō)的平臺(tái)。數(shù)據(jù)主站系統(tǒng):用戶(hù)接收配電系統(tǒng)傳感器采集的數(shù)據(jù)，并進(jìn)行解析，*終將數(shù)據(jù)存儲(chǔ)到數(shù)據(jù)庫(kù);同時(shí)向廠(chǎng)內(nèi)傳感器發(fā)布指令，請(qǐng)求所需要的數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng):主要用于存儲(chǔ)電能指標(biāo)數(shù)據(jù)和數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)的處理結(jié)果。數(shù)據(jù)處理系統(tǒng):將采集到的電能數(shù)據(jù)加工成電能管理信息，系統(tǒng)融現(xiàn)代電能管理思想和電力技術(shù)為一體，相當(dāng)于一個(gè)電力用戶(hù)的電能ERP。系統(tǒng)包括應(yīng)用服務(wù)器、數(shù)據(jù)分析模型、信息展示模型、智能用電模型等。信息發(fā)布系統(tǒng):將水廠(chǎng)管理信息發(fā)布到Web服務(wù)器，相關(guān)人員通過(guò)登陸互聯(lián)網(wǎng)就可以獲取電能管理信息。系統(tǒng)包括Web服務(wù)器、Web應(yīng)用、信息安全系統(tǒng)等。

（2）數(shù)據(jù)采集系統(tǒng):收集分布在七廠(chǎng)配電網(wǎng)中的電能數(shù)據(jù)，將電壓、電流、溫度的擬信號(hào)轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)，將電能數(shù)據(jù)傳輸?shù)綌?shù)據(jù)主站;主要設(shè)備有電能監(jiān)測(cè)儀、485通信服務(wù)器、485通信網(wǎng)絡(luò)、GPRS通信網(wǎng)絡(luò)等，系統(tǒng)將各種傳感器互聯(lián)成網(wǎng)絡(luò)與主站系統(tǒng)連接，組成上圖的下半部分。

“電能管理系統(tǒng)”軟件功能主要包括，電能在線(xiàn)(實(shí)時(shí))管理、用電分析、輔助決策、有序用電、設(shè)備運(yùn)行管理等主要功能組成，此系統(tǒng)可采取模塊化定制開(kāi)發(fā)，可提供企業(yè)ERP系統(tǒng)接口。

“電能管理系統(tǒng)”的功能界面如下:(見(jiàn)圖3)

首頁(yè)面展示企業(yè)整體配電網(wǎng)運(yùn)行環(huán)境和電能參數(shù)檢測(cè)配電網(wǎng)是否安全、可靠。顯示異常信息及報(bào)警功能，為企業(yè)用戶(hù)提供可靠的預(yù)測(cè)數(shù)據(jù)。

圖3 “電能管理系統(tǒng)”的功能界面

3.1電能運(yùn)行圖

電能運(yùn)動(dòng)圖反映當(dāng)前配用電區(qū)域內(nèi)電能的運(yùn)動(dòng)情況及各取樣點(diǎn)的實(shí)時(shí)電能指標(biāo)，如:電量統(tǒng)計(jì)，總負(fù)荷，總功率因數(shù)，負(fù)荷率，三相電流、電壓、零線(xiàn)電流以及所帶負(fù)載的用電實(shí)時(shí)統(tǒng)計(jì)，通過(guò)該頁(yè)面可全面了解購(gòu)入的電能在自己配電網(wǎng)中的傳遞與運(yùn)動(dòng)情況。以下為圖例:(見(jiàn)圖4)

圖4 電能運(yùn)行圖

3.2用電結(jié)構(gòu)圖

反映了各用電點(diǎn)的用電結(jié)構(gòu)，就是該監(jiān)測(cè)點(diǎn)的生產(chǎn)、辦公、生活和其他用電的比例，通該圖表可客觀(guān)反映監(jiān)測(cè)點(diǎn)用電結(jié)構(gòu)的合理性并指導(dǎo)合理分配用電，使其用電更加合理，有序。以下為圖例:(見(jiàn)圖5)

圖5 用電結(jié)構(gòu)圖

3.3電力實(shí)時(shí)運(yùn)行圖表

通過(guò)對(duì)電能數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)采集、分析和統(tǒng)計(jì)，從負(fù)荷、功率因數(shù)、電流、電壓方面，分別反映出用電點(diǎn)的電力指標(biāo)、電能質(zhì)量指標(biāo)的變化情況和異常情況以及監(jiān)測(cè)點(diǎn)的電量消耗情況，為電能管人員提供用電安全的標(biāo)準(zhǔn)以及檢修的依據(jù)，做到安全用電，防范于未然。以下為圖例:(見(jiàn)圖6)

圖6 電力實(shí)時(shí)運(yùn)行圖表

第七水廠(chǎng)位于豐臺(tái)區(qū)馬家堡以西，日供水能力2.2萬(wàn)立方米，保障南城東到方莊西到洋橋區(qū)域的供水壓力。在第七水廠(chǎng)建立電能管理體系，實(shí)現(xiàn)電能管理可測(cè)量，可評(píng)價(jià)，可考核，可持續(xù)改進(jìn)，切通過(guò)數(shù)據(jù)說(shuō)話(huà)，通過(guò)與自身歷史情況比較與能效標(biāo)比較，實(shí)現(xiàn)“量控”。

第七水廠(chǎng)供電系統(tǒng)為10KV高壓兩路供電，共2臺(tái)SCB9-800/10變壓器，報(bào)裝容量850KVA。電能管理系統(tǒng)在第七水廠(chǎng)建立7個(gè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)，分別為413(辦公照明總)、414-1(1"配水機(jī)電源)、414-2(2*配水機(jī)電源)、423-1(3"配水機(jī)電源)、423-2(熱泵)401(進(jìn)線(xiàn))、402(進(jìn)線(xiàn))對(duì)電能量及電能指標(biāo)進(jìn)行集中管理。通過(guò)有線(xiàn)網(wǎng)絡(luò)通道對(duì)54個(gè)運(yùn)行參數(shù)進(jìn)行數(shù)據(jù)采集(電流、電壓、功率、溫度等)，然后通過(guò)無(wú)線(xiàn)GPRS把采集到的據(jù)傳輸?shù)降谒乃畯S(chǎng)服務(wù)器上，保存到oracle數(shù)據(jù)庫(kù)中，實(shí)現(xiàn)二十四小時(shí)在線(xiàn)監(jiān)測(cè)和歷史數(shù)據(jù)的讀取及故障異常報(bào)警功能，采用B/S結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)手機(jī)、電腦在任何地點(diǎn)登陸軟件系統(tǒng)。(見(jiàn)圖7)

圖7 第七水廠(chǎng)供電系統(tǒng)

6.1提高用電管理水平

管理系統(tǒng)可監(jiān)測(cè)廠(chǎng)區(qū)用電負(fù)荷。根據(jù)管理系統(tǒng)平臺(tái)統(tǒng)計(jì)的數(shù)據(jù)，變壓器的負(fù)載率比較低(負(fù)荷分析)，廠(chǎng)區(qū)總的*大負(fù)荷率為:54.12%(平均負(fù)荷/*大荷)。

圖8 峰、谷、平用電分析

6.1.1峰、谷、平用電分析

從平臺(tái)運(yùn)行數(shù)據(jù)顯示得知:第七水廠(chǎng)的峰、平、谷用電方式結(jié)合實(shí)際生產(chǎn)工藝及需求可考慮或改進(jìn)是否有合理利用空間。北京現(xiàn)行電價(jià)政策為:峰電價(jià):1.0044元/kWh、平電價(jià):0.695元/kWh、谷電價(jià):0.3946元/kWh。通過(guò)平臺(tái)預(yù)演優(yōu)化功能如下:將高峰用電負(fù)荷轉(zhuǎn)移20%至谷電，將平段用電負(fù)荷轉(zhuǎn)移10%至谷電，電費(fèi)降低17%。(見(jiàn)圖9)

圖9 平臺(tái)預(yù)演優(yōu)化對(duì)比圖

6.1.2有序用電分析

通過(guò)平臺(tái)監(jiān)測(cè)，可以發(fā)現(xiàn)動(dòng)力用電為主的系統(tǒng)占得比例關(guān)系，例如:“413照明”用電日均達(dá)到100kWh左右，占1”變壓器總用電量10%左右。

6.2安全生產(chǎn)用電分析

6.2.1功率因素分析

根據(jù)平臺(tái)數(shù)據(jù)分析，廠(chǎng)區(qū)供電供電公司考核標(biāo)準(zhǔn)為:0.9，實(shí)際平臺(tái)監(jiān)測(cè)為:0.92。運(yùn)行情況較好，供電局減免電費(fèi)300元/月左右。(圖10)

圖10 三相功率因數(shù)記錄圖

6.2.2電流不平衡度分析

根據(jù)數(shù)據(jù)平臺(tái)分析可以得知，電流不平衡度*大值達(dá)到多少，以及可能會(huì)帶來(lái)電氣火災(zāi)和電能浪費(fèi)兩大問(wèn)題。根據(jù)實(shí)際情況提出處理建議，并進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)排查并處理，防范于未然，供水安全就是*大的效益。

6.2.3電能運(yùn)行環(huán)境異常報(bào)告分析

根據(jù)平臺(tái)二十四小時(shí)對(duì)現(xiàn)場(chǎng)用電環(huán)境的實(shí)時(shí)檢測(cè)，自動(dòng)生成異常報(bào)告文檔。為電能管理人員提供科學(xué)、有效、及時(shí)的數(shù)據(jù)，使其快捷的排查故障。

7.1概述

用戶(hù)端消耗著整個(gè)電網(wǎng)80%的電能，用戶(hù)端智能化用電管理對(duì)用戶(hù)可靠、安全、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，全面推廣用戶(hù)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(hù)的雙向良性互動(dòng)。用戶(hù)端急需解決的研究?jī)?nèi)容主要包括：*的表計(jì)，智能樓宇、智能電器、增值服務(wù)、客戶(hù)用電管理系統(tǒng)、需求側(cè)管理等課題。

安科瑞Acrel-3000WEB電能管理解決方案通過(guò)對(duì)用戶(hù)端用電情況進(jìn)行細(xì)分和統(tǒng)計(jì)，以直觀(guān)的數(shù)據(jù)和圖表向管理人員或決策層展示各分項(xiàng)用電的使用消耗情況，便于找出高耗能點(diǎn)或不合理的耗能習(xí)慣，有效節(jié)約電能，為用戶(hù)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)支撐。

7.2應(yīng)用場(chǎng)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(chǎng)、金融機(jī)構(gòu)建筑等）；

（3）旅游建筑（賓館飯店、娛樂(lè)場(chǎng)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、數(shù)據(jù)中心等）；

（6）交通運(yùn)輸建筑（機(jī)場(chǎng)、車(chē)站、碼頭建筑等）。

7.3系統(tǒng)結(jié)構(gòu)