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)計了分層分布式系統(tǒng)架構(gòu)，提出了分時電價、單耗定額、電能質(zhì)量三種評價模式，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，實現(xiàn)降低企業(yè)生產(chǎn)成本、提高經(jīng)濟效益的目標。

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

引言

 近年來，中國市場經(jīng)濟的快速發(fā)展不僅導致了社會整體用電量的顯著增長，而且也造成了越來越嚴重的能源浪費現(xiàn)象。因此，節(jié)能減排工作正逐漸引起社會各行業(yè)的關(guān)注。

 工業(yè)一直是我國能耗支出的大戶，能耗總量約占我國資源消耗總量的70%。因此，通過加大工業(yè)電氣節(jié)能科技研發(fā)力度，進一步提高能源管理水平，不斷完善節(jié)能技術(shù)，加強企業(yè)節(jié)能工作，對于減少我國電力供需矛盾，降低工業(yè)生產(chǎn)成本，增加我國企業(yè)的經(jīng)濟效益和社會利潤具有重要意義。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，獎懲措施不完善，員工自主節(jié)能意識淡漠，能源利用效率相對落后。因此，有必要利用現(xiàn)代電氣、通信和計算機技術(shù)，構(gòu)建全面的電能消耗監(jiān)測管理體系，有效監(jiān)控大型企業(yè)能耗設(shè)施的運行，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)的實時監(jiān)控和集成管理，實現(xiàn)節(jié)能降耗的系統(tǒng)目標企業(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)備實時工作狀態(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，并對這些數(shù)據(jù)進行必要的預處理和數(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，可真實顯示各種設(shè)備的當前工作狀態(tài)，包括斷路器的開合信號、趨勢信息和負載曲線。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事故預警。設(shè)置各電源參數(shù)的上下限值，實現(xiàn)越限監(jiān)控和報警，事故發(fā)生前提前預警，識別隱患。④報表管理。統(tǒng)計全廠用電設(shè)備的功耗，生成各種形式的日報、月報，如數(shù)據(jù)報表、圖形報表等。報表管理子系統(tǒng)不僅支持歷史數(shù)據(jù)查詢和報表打印，還支持人工修改數(shù)據(jù)缺失值。⑤用戶管理。對企業(yè)不同用戶給予不同層次的權(quán)限，高權(quán)限用戶賬號可管理低權(quán)限用戶賬號，分級操作。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證、賬戶信息維護等功能。⑥負荷管理。在用電監(jiān)測的基礎(chǔ)上，對峰谷電量進行統(tǒng)計分析和測量，繪制負荷曲線。通過對年、月、日負荷數(shù)據(jù)的統(tǒng)計分析，結(jié)合團隊生產(chǎn)安排計劃，對未來一段時間的用電需求進行合理估計，及時調(diào)整優(yōu)化生產(chǎn)策略，達到削峰填谷、節(jié)約成本的目的。⑦電能質(zhì)量管理。實時檢測電網(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。⑧考核管理。制定分時電價、單耗定額、電能質(zhì)量三種評價模式，為管理層制定評價體系提供決策依據(jù)，節(jié)約獎金，充分調(diào)動全廠員工的自主節(jié)能意識，形成良性競爭機制。⑨班組管理。通過值班記錄，統(tǒng)計各部門團隊能耗數(shù)據(jù)，根據(jù)實際電價計算電費，便于決策者實時掌握各團隊的能耗，實現(xiàn)精細化管理的目的。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)終端訪問電能管理系統(tǒng)，依次提高管理信息的透明度，增強企業(yè)管理決策的可信度。

二系統(tǒng)設(shè)計

1系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

 隨著現(xiàn)代電子技術(shù)、計算機技術(shù)、通信技術(shù)和信號處理技術(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)三個發(fā)展階段。三個結(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

 對三種結(jié)構(gòu)形式進行綜合比較，分層分布式結(jié)構(gòu)的優(yōu)點主要有以下四點。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，操作維護簡單。④抗干擾能力強。

 系統(tǒng)數(shù)據(jù)豐富，主要體現(xiàn)在收集點多、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、實時性、準確性等因素，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，完善考核制度，為管理者提供獎懲依據(jù)，需要建立科學的考核模式，為企業(yè)電力管理體系的制定提供決策支持。

(1)分時電價評估

(2)單耗定額評估

(3)電能質(zhì)量評估

3系統(tǒng)軟件設(shè)計

 采用面向?qū)ο蟮能浖幊谭椒ê湍K化設(shè)計，利用不同的功能模塊實現(xiàn)系統(tǒng)的不同功能。每個單元相互獨立，有機地形成一個整體，使軟件具有靈活多樣、可修改、易于后期擴展的特點。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

 用戶端消耗整個電網(wǎng)80%的電能，用戶端智能用電管理對用戶可靠、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，實現(xiàn)電網(wǎng)與用戶的雙向良性互動。用戶端急需解決的研究內(nèi)容主要包括:先進的計算機、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。

 通過對用戶端用電情況的細分和統(tǒng)計，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，便于找出高能耗點或不合理的能耗習慣，有效節(jié)約用電，為用戶進一步節(jié)能改造或設(shè)備升級提供準確的數(shù)據(jù)支持。

2應用場所

(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)計報表

(2)詳細電參查詢詳細電參查詢

(3)操作報表

(4)變壓器運行監(jiān)控監(jiān)控

(5)實時報警

(6)查詢歷史事件

(7)電能質(zhì)量監(jiān)測

(8)遙控操作

(9)用戶報告

(10)APP支持

5系統(tǒng)硬件配置清單

四結(jié)語

本文設(shè)計了一套適合大型企業(yè)的分層分布式電力管理系統(tǒng)。通過智能硬件平臺和模塊化系統(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)上建立相應的電力管理決策，實現(xiàn)企業(yè)各部門用電的精細化管理，達到節(jié)能降耗的目的。

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[6]安科瑞企業(yè)微電網(wǎng)設(shè)計與應用手冊2022.05版

作者簡介：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)和應用。