淺談電能量及能耗管理系統設計及產品選型
江蘇安科瑞電器制造有限公司 江蘇江陰 214405
摘要：為響應國家“綠色、節能"的倡導，針對生產企業設計開發電能量及能耗管理系統，目的在于促進生產企業可持續發展。本文闡述了生產企業電能量及能耗管理系統構架，系統功能、數據管理、檔案管理及能耗分析等，為生產企業提供優化節能方案，提高企業電能量及能耗管理的自動化水平，達到節能增效的目的，為生產企業提高經濟效益。
關鍵詞：電能量；能耗管理；系統構架；功能設計
1 前言
電能量及能耗管理系統能夠完成生產企業用電情況的自動采集，并能與其他系統進行信息交換，實現相關信息的有機相合。根據用電計劃、用電情況、能耗情況，為優化運行模式及合理安排生產計劃提供輔助決策，系統的使用能充分提升企業電能量管理的自動化水平，達到節能增效的目的，提高企業的經濟效益及管理效能水平。
電能量及能耗管理系統設計遵循可靠、實用、經濟的原則，以實現應用需求為目標。系統設計采用了Cluster（集群）技術、三層體系結構及組件技術、Internet/Intranet及B/S等一系列較新的計算機技術，能夠在較大限度上滿足生產企業電能量及能耗管理的要求。
電能量及能耗管理系統對采集數據進行存儲、預處理，應用數據挖掘技術、數據分析技術完成用電企業用電量統計、能耗分析、數據統計分析，優化用電設備的運行模式，輔助用戶完成生產、用電環節的計劃制定。
2 系統特點
2.1 分層分布式系統結構
電能量及能耗管理系統采用分層分布式系統的設計思想，分為采集層、網絡傳輸層、站控層。
采集層主要完成電氣儀表監測數據，由電能表、采集器、集中器構成。主要完成電流、電壓、有功、無功、功率因數、電度量、諧波分量等實時數據的采集、處理及上送主站。
網絡傳輸由信號轉換設備、協議轉換、網絡交換機、無線發射裝置、傳輸電纜等組成。主要完成前端實時數據向站控層傳輸的功能。
站控層有后臺服務器，以及服務層內安裝的應用軟件、操作系統、數據庫、軟件中間件等。主要完成數據的采集、存儲、加工、分析、處理以及報表管理、能耗分析、輔助決策等功能。
2.2 模塊化功能設計
系統軟件功能按模塊化設計，可以根據應用需求對功能模塊進行組合調整，具有較強的擴展及適應性，每一層的模塊可以獨立完成相應的功能，實現功能不會依賴其他模塊或上一部分模塊，功能模塊故障只會影響局部，不會造成系統的崩潰。
系統采用面向對象的數據和程序設計，并且采用三層體系結構和組件化的設計思想，使系統具有更好的開放性和擴展性。
2.3 實時數據庫和商用數據庫的有機結合
實時數據庫主要用于數據的快速響應，存儲原始的采集數據 ；商用數據庫提供數據庫表的定義和歷史數據表生成及數據的存儲。數據庫之間的協調和數據的一致性由專門開發的數據庫管理模塊自動維護，向外提供統一的訪問接口，在系統中劃分數據緩沖區，避免了系統在采集處理數據過程中對商用數據庫的不必要的頻繁存取，降低了商用數據庫的負載，達到數據的快速響應以及提高系統的整體運行性能的目的。
在用戶界面中提供數據庫設置參數，服務器名、數據庫名等，采用列表選擇模式，方便用戶的操作及程序的移植。
2.4 完善的安全管理機制
數據庫劃分為基礎數據和應用數據。系統不允許對原始數據做任何改動，所有的數據處理編輯工作均在應用數據庫中通過授權方式進行，同時所有修改的數據均有相應的標志，具備操作記錄日志備查功能。
2.5 豐富的二次開發接口
系統提供數據庫存儲過程二次開發接口。用戶可自行開發存儲過程實現對電量數據的處理、統計和分析，并可將此存儲過程在線掛接到系統中供系統自動調用。
2.6 良好的通訊適應性
前置采集工作站根據用戶的配置自動選擇不同的通道，如網絡、專線、撥號、GPRS 等，支持主備通道，在主通道異常時，自動選擇備用通道，提高系統的穩定性。
2.7 多種措施保證數據的完整性和準確性
（1）提供斷點自動續傳功能，對未及時采集到的電量原始數據進行自動補采。
（2）提供自動、手工電量原始數據修補的手段，所有修改的電量原始數據均有標記。
（3）對于根據統計公式計算出的統計數據，當統計量公式的某一分量發生變化時，系統將自動觸發該統計量的計算過程，同時也提供手工觸發的手段，以保證統計數據的完整性。
（4）系統中采集的原始電量數據帶時標，一些相關參數，如 CT、PT 變比等，也帶時標，系統可根據當時的采集數據和參數計算出任一段時間內的一次側電量數據。
（5）所有的統計模型也均帶有時標，保證統計數據的正確性和連續性。
（6）系統具有完備的數據校驗手段，如主校表校核、時段數據和總數據校核、越限檢查、是否已經旁路替代等，保證數據的準確可靠性。
2.8 數據的多級存儲及備份
多級存儲 ：前置采集器中保存帶時標原始電量數據，電量數據服務器中保存至少1年帶時標原始電量數據及3年的統計電量數據。通過移動存儲設備存儲5年以上的帶時標原始電量數據和統計電量數據，系統提供離線數據恢復查看的功能。
多級備份：整個系統（操作系統、數據庫、應用程序）備份；數據庫的完整備份 ；新增數據的增量備份 ；區分不同數據類型和時間段的數據備份。
2.9 良好的可維護性
支持遠程對采集器及變送器（電能表）進行遠程維護功能，參數查詢和下載。同時提供對系統工況的監視，對各種異常可以進行定制的告警。
2.10 友好的人機界面
系統可以通過組態工具在線生成各種潮流圖、接線圖、地理信息、曲線、棒圖、餅圖、工況圖等，組態編輯及實時顯示靈活方便的切換，并實現所見即所得的編輯結果生成功能。
2.11 功能強大的報表系統
采用與 EXCEL 兼容的報表系統，界面風格和操作與EXCEL 類似，方便用戶使用，并且支持報表存儲為 EXCEL文件格式。
報表系統功能強大、制表方便，允許圖形和表格混合制作，圖文并茂，并具有打印預覽功能。支持報表模板，同時用戶也可靈活定義報表的格式，并使用各種數學函數、統計函數、時間和日期函數，從而制作各種復雜的報表。
報表系統提供根據管理要求自定義工具，方便用戶自定義報表格式，快捷調用數據庫連接，支持原始數據庫、應用數據庫的任意數據開放定制報表。
3 系統功能
3.1 數據采集與處理
（1）數據采集系統采集電量數據及其他數據（較大需量、瞬時電壓、電流、功率等 YC 信息、通訊中斷、斷相、缺相、失壓、相序等事件信息）。
（2）數據采集支持定時召喚和隨時召喚兩種方式。
（3）對采集的數據進行一次、二次標度轉換，原始碼值與工程值線性轉換、量綱轉換等。
（4）系統將采集的信息分時段、帶時標存儲，時段可由人工設定。
（5）系統可接入不同類型電表及電量采集裝置，適應多通道，多通訊規約的功能，并支持自定義協議。
（6）系統提供多種數據修補手段 ：自動數據補采和人工歷史數據補采等。
（7）系統支持有線和無線等多種通訊手段采集及傳輸數據。
（8）系統有數據校核功能，如 ：主備表校核、時段數據和總數據校核、越限檢查等。
（9）系統方便監視通道原始報文、運行狀態、數據解釋、鏈路狀態等。
（10）系統支持 GPS 對時和網絡對時。
（11）支持主備前置終端自動、手工切換。
3.2 設備狀態信息
針對大型且重要生產設備，需較全掌握其運行狀態及健康狀態，通過設備現地測控裝置處獲取設備的溫度、流量、壓力、振動、電流、電壓、功率等參數，如現地測控裝置所采集的數據不全，則應增設相應的采集元件及監測裝置，將原始數據或統計結果傳輸到電能量及能耗管理系統中，實現設備的健康指標監測，為優化運行及合理安排生產計劃提供參考。
3.3 旁路代供
系統具備旁路替代功能，將旁邊電量加入被替代線路電量，旁路代供過程處理提供了自動、半自動、手工三種方式，可根據實際系統情況選擇其中的一種或多種的組合。
3.3.1 自動方式
系統可以根據當前刀閘和開關狀態同時結合電量變化情況，判斷出被代線路以及旁路代起始時間和終止時間，并將相應時段旁路電量自動歸算到被代線路。
3.2.2 半自動方式
建立旁路表和代供表的拓撲關系，系統定時掃描旁路表的運行情況。發現某旁路表電量不為零時，列出時間較優匹配的電表名稱和順序并給出參考的起始時間和終止時間。
3.3.3 手工方式
手工輸入旁路代的全部信息，系統根據輸入信息進行旁路代的計算。
3.4 數據庫管理
系統數據庫管理包括對歷史數據庫和實時數據庫的管理，歷史數據庫和實時數據庫均支持冗余雙服務器熱備用機制，服務器之間自動保持數據的一致性。
3.4.1 實時數據庫
（1）通過數據庫管理功能完成數據庫管理、數據維護及數據備份、恢復等功能。
（2）B/S 系統結構，實現實時數據、歷史數據、用戶界面全局共享，支持接入網絡的用戶終端完成查詢、調用、參數設置等功能。
（3）具備標準 SQL 訪問機制，方便用戶實現數據的增、刪、改、查。
（4）嚴密的雙服務器一致性。系統支持不同類型的實時數據庫或同一實時數據庫的備份或鏡像，分布在不同的網絡節點上。數據庫的信息通過人機交互界面進行設置。
3.4.2 數據存儲歸檔
存儲的數據類型包括：電能量數據（如正、反向有功和一、二、三、四象限無功，復費率），瞬時量數據（如電壓、電流），失壓、斷相、相序等事件，負荷曲線，統計數據等。
3.4.3 數據安全
系統具有完善的用戶權限管理及訪問機制，只有授權用戶才能進行數據修改。所有修改都記錄在事件登錄中。系統采用防火墻技術，以防止攻擊電能量及能耗管理系統。
3.4.4 數據校驗
（1）對計量終端或其它系統傳送來的電量數據進行合理性及完整性檢驗，對錯誤數據及異常數據能自動辨識、告警并做出標記。
（2）系統提供多種自動或人工的數據修補與矯正方法，確保數據的正確性、完整性和可用性。同時所有修補數據均加以特殊標記，確保原始數據的準確性和不可修改性。
（3）數據校核可包括主備表校核、時段數據和總數據校核、越限檢查、是否已經旁路替代等。
（4）除了對電量數據本身進行校驗外，對其它相關信息也進行處理，如發現電表異常（如 PT 失壓，電表內部故障等）系統給出告警信息，并對相應的電量數據置異常標記。
3.5 系統管理
系統可根據需要配置節點上運行的服務程序及相互依賴性，提供對分布式服務的統一的管理和協調手段。可根據系統的配置自動啟動進程和關閉進程，保證某些進程的連續不間斷運行。系統支持雙網機制，運行時對每個網絡的運行狀態進行監視。同時可對運行在各個節點上的關鍵的服務程序進行監視。能自動查找和定位系統內的服務程序，完成應用程序間的通信。
3.6 事件、報警
系統通過聲光報警、消息推送、弱窗、列表、報警打印等手段，對各種異常情況進行報警，提示系統運行人員及維護人員及時對故障進行檢查及處理。
3.6.1 報警情況
（1）通訊異常 ：推送電能表、采集裝置對主站、采集裝置對電能表的通訊失敗及其原因。
（2）設備異常 ：包括后臺主站、采集裝置、電能表、傳輸設備等的軟故障或端口故障提示。
（3）各種事件 ：包括通道的投退、切換等事件 ；采集裝置的重新啟動、關機、配置更改、電源故障、單點信息記錄溢出、參數不匹配、對時等事件 ；電能表失壓、斷相事件等。
（4）遙信變位。
（5）數據異常：包括各種數據校核越限、母線平衡越限等。
（6）數據不全：數據庫原始數據不全和參加計算數據不全。
3.6.2 歷史報警瀏覽
提供較全的報警檢索、查詢、統計及分析功能。
3.7 綜合能耗分析
綜合能耗分析功能通過對各種電量進行實時采集、動態監測、能耗分析、節能計量、計費、成本核算、進行行業對標、生成分析報告等，實現企業能源管理精細化，促進節能降耗；并實時監控設備的用電安全，及時向安全管理人員發送報警信息，指導其開展隱患治理，達到消除潛在的電氣火災危險的目的。
3.8 自動投切
根據場所、時間區間、設備用電負荷、運行時間、運行次數等條件制定用電規則，在用戶授權許可的情況下，實現回路的自動投切，如生產、辦公、路燈照明等按區域、時段進行關閉或啟動，達到節能降耗的目的。
3.9 統計與計算
（1）能夠對不同考核類型（有功、頻率、電壓、力率）、不同考核單位、分時段的電量數據進行統計。
（2）系統根據要求可計算出上網電量、下網電量和穿越電量。
（3）系統可計算出網損、線損、變損、母線平衡及主備表誤差等。
（4）系統能實現對電量數據進行綜合分析、評價功能，為電網運營提供參考信息，以便及時采取措施調整供電方式，提高電網運行的經濟性。
（5）系統提供靈活的自定義統計公式手段，定義的公式具有時間效應，統計公式除簡單累加外，還可考慮變損系數等參數。
（6）系統對計算量分時段帶時標的存儲。
3.10 基礎信息管理
系統具備基礎信息管理功能，對各種用電設備類型、安裝區域、運行參數等資料進行管理，能方便建立、刪除、更改、查詢設備檔案，方便運行人員查詢、統計，為完善及規范管理及用能分析提供參考。
3.11 報表管理
系統具有全圖形、全漢化的顯示和打印功能的報表軟件，人機界面良好。系統報表采用與 EXCEL 兼容的圖文表混排報表管理軟件，操作方式和功能均與 EXCEL 類似，并且支持EXCEL 文件和本系統報表文件的相互轉換。
3.12 圖形人機界面
系統提供友好的圖形人機接口，多窗口技術可同時顯示多個窗口的圖形，人機界面的操作及菜單系統風格統一，符合企業的生產運行習慣。
系統中可以通過圖形工具生成各種潮流圖、接線圖、曲線、棒圖、地理圖、餅圖、工況圖等。
3.13 WEB瀏覽
系統采用 B/S（瀏覽器 / 服務器）結構，提供電量數據的WEB 展示功能，并實現與 SCADA/EMS 系統、MIS 系統等聯網和數據交換。利用 WEB 瀏覽功能，可以實現信息發布，支持業務數據、考核結算數據和市場信息的發布、檢索等，同時系統提供安全訪問機制，即系統對不同類型數據提供不同的訪問權限。
系統對向外發布的信息進行過濾和認可，以防止機密信息的泄漏。各用戶對網頁的訪問也需具備有關的權限。
4 安科瑞工業能源管理系統介紹
安科瑞企業能源管控系統采用自動化、信息化技術和集中管理模式，對企業的生產、輸配和消耗環節實行集中扁平化的動態監控和數據化管理，監測企業電、水、燃氣、蒸汽及壓縮空氣等各類能源的消耗情況，通過數據分析、挖掘和趨勢分析，幫助企業針對各種能源需求及用能情況、能源質量、產品能源單耗、各工序能耗、工藝、車間、產線、班組、重大能耗設備等的能源利用情況等進行能耗統計、同環比分析、能源成本分析、碳排分析，為企業加強能源管理，提高能源利用效率、挖掘節能潛力、節能評估提供基礎數據和支持。
5 應用場所
鋼鐵、石化、冶金、有色金屬、采礦、醫藥、水泥、煤炭、造紙、化工、物流、食品、水廠、電廠、供熱站、軌道交通、航空工業、木材、工業園區、醫院、學校、酒店、寫字樓以及汽車制造、機電設備、電器產品、工器具制造等離散制造業。
6 系統結構
現場通過廠區局域網和平臺通訊，平臺搭建在客戶自己配置的服務器上。搭建完成之后，客戶可以在任意能與局域網聯通的地方，通過有權限的賬號登陸網頁以及手機APP查看各處的運行情況。
系統可分為三層：即現場設備層、網絡通訊層和平臺管理層。
現場設備層：主要是連接于網絡中用于水、電、氣等參量采集測量的各類型的儀表等，也是構建該配電、耗水、耗氣系統必要的基本組成元素。肩負著采集數據的重任，這些設備可為本公司各系列帶通訊網絡電力儀表、溫濕度控制器、開關量監測模塊以及合格供應商的水表、氣表、冷熱量表等。
網絡通訊層：包含現場智能網關、網絡交換機等設備。智能網關主動采集現場設備層設備的數據，并可進行規約轉換，數據存儲，并通過網絡把數據上傳至搭建好的數據庫服務器，智能網關可在網絡故障時將數據存儲在本地，待網絡恢復時從中斷的位置繼續上傳數據，保證服務器端數據不丟失。
平臺管理層：包含應用服務器、WEB服務器和數據服務器，一般應用服務器和WEB服務器可以合一配置。
平臺采用分層分布式結構進行設計，詳細拓撲結構如下：
7 系統功能
平臺采用自動化、信息化技術和集中管理模式，對企業的生產、輸配和消耗環節實行集中扁平化的動態監控和數據化管理。實時監測企業各類能源的消耗情況，通過數據分析、挖掘和趨勢分析，幫助企業加強能源管理，提高能源利用效率和節能潛力，為節能改造提供數據依據。
在瀏覽器打開云平臺鏈接、輸入賬戶名和權限密碼，進行登錄，防止未授權人員瀏覽有關信息。
7.2大屏展示
用戶登錄成功之后進入大屏展示頁面，展示企業及各區域的能耗折標、產值、異常、排名、占比、通訊情況，點擊區域展示該區域的分類能耗、產值等相關信息。
7.3首頁
首頁展示峰谷平用電、變壓器情況、年能耗趨勢、單耗趨勢、分類能耗等企業級統計數據。
對企業各點位的能源使用、報警等情況進行實時的監控。以便企業用戶能夠實時的監測各個點位的運作情況，同時能更快的掌握點位的報警，并為企業削峰填谷、調整負載等技改措施提供數據支撐。
能源實時監控：對于水、電、氣等能源消耗進行實時監測，確保用能環節的持續穩定運行，顯示配電圖、能流圖、能源平衡網絡圖、能源計量網絡圖等功能。
能流圖：需要在能流圖上對水、電、氣的消耗情況進行實時展示；當能源參數越限報警，可提供報警重要性等級分類，同時支持APP推送、手機短信、郵件、釘釘、語音播報、系統彈窗報警提示等；
配電圖：將配電房真實情況畫入配電圖，實時展示接入的門禁、水浸、電水氣等儀表的實時參數、門禁水浸狀態及能耗數據。
實時統計：實時統計工廠、車間、工序、設備的當年、季度、月、周、日、班次等能耗值；
數據展示：通過實時曲線和歷史曲線展示不同區域、不同設備的不同的能耗參數；
檢測：對能源報警信息進行集中顯示，可以對報警閾值信息進行相關處理操作，可以對報警參數進行在線設置，當能源參數越限報警，可提供報警重要性等級分類，具備APP推送、手機短信、郵件、釘釘、語音播報、系統彈窗等報警提示；
接入攝像頭，實時掌控企業內實際情況。
展示各電壓器的負載情況，從而可以為變壓器配備情況進行科學合理的規劃。通過各種運行參數狀態下用電效能的對比分析，找出更好的運行模式。根據運行模式調整負載，從而降低用電單耗，使電能損失降低。
展示各個水電氣儀表的實時參數變化，以曲線圖的方式展示。
將所有有關能源的能源參數集中在一個看板中，能從多個維度對比分析，實現各個產業線的對比，幫助領導掌控整個工廠的能源消耗，能源成本，標煤排放等的情況。
從能源使用種類、監測區域、車間、生產工藝、工序、工段時間、設備、班組、分項等維度，采用曲線、餅圖、直方圖、累積圖、數字表等方式對企業用能統計、同比、環比分析、實績分析，折標對比、單位產品能耗、單位產值能耗統計，找出能源使用過程中的漏洞和不合理地方，從而調整能源分配策略，減少能源使用過程中的浪費。
統計各個監測節點（工廠、車間）的當年、季度、月、周、日各類能源消耗費用，其中電包括峰電量、峰電費、谷電量、谷電費以及平均電量和平均電費。
與企業MES系統對接，通過產品產量以及系統采集的能耗數據，在產品單耗中生成產品單耗趨勢圖，并進行同比和環比分析。同時將產品單耗與行業/國家/國際指標對標，以便企業能夠根據產品單耗情況來調整生產工藝，從而降低能耗。
對各類能源使用、消耗、轉換，按班組、區域、車間，產線、工段、設備等進行日、周、月、年、時段績效統計按照能源計劃或定額制定的績效指標進行KPI比較考核，幫助企業了解內部能效水平和節能潛力，評定能源消耗是否合理。
系統對區域、工段、設備能源消耗進行數據采集，監測設備及工藝運行狀態，如溫度、濕度、流量、壓力、速度等，并支持變配電系統一次運行監視。可直接從動態監測平面圖快速瀏覽到所管理的能耗數據，支持按能源種類、車間、工段、時間等維度查詢相關能源用量。
用戶可通過自定義報表頭與列，靈活生產各種報表，查看企業各個節點的能耗，單耗，成本，綜合能耗等信息，并同比、環比報表，支持導出報表。
提供能耗成本的圖形對比分析，包括分時段（日、月、年）的同比、環比分析，分類、分時段、分項（地點、機構、設備）統計圖形對比分析（柱狀圖、餅圖、堆積圖等）。
同比
環比
以年、月、日對企業的能源利用情況、線路損耗情況、設備運行情況、運維情況等進行仔細的統計分析，讓用戶更加了解系統的運行情況，并為用戶提供數據基礎，方便用戶發現設備異常，從而找出改善點，以及針對用能情況挖掘節能潛力。
監控耗能設備運行、停機及異常狀態，及時解決設備故障停運導致無法正常生產。
根據節點、能源分類，查詢各個節點線路上的能源損耗數據，及時發現能量在使用過程中的跑冒滴漏和異常用能等浪費的問題，提醒用戶及時進行干預。
按照區域對碳排放總量的變化趨勢進行統計，并進行同環比分析。對單位產值碳排放量進行計算，并結合減排指標實現超標預警，提升區域減排水平，促進碳達峰目標實現。
實時監測諧波含量、三相不平衡度、功率因數等，確保功率因數不低于供電局考核指標，避免被罰款和設備出現故障。
系統支持設備日常巡檢計劃、派工、消缺、報修、派工等設備運維管理，方便運行管理人員的制定巡檢計劃、派工，巡檢人員執行巡檢、完成工單、巡檢發現問題消缺，進行故障報修、跟進維修進度，滿足日常巡檢、設備維修保養需要。
針對于電氣正常開展、限電和能耗雙控，實現電參量異常報警、電氣火災隱患報警、能耗超標報警、限電報警等，幫助企業提前預警，避免發生火災事故和被罰款導致用能成本過高。支持分級分類報警，可對報警進行派發與閉環處理。
可自定義時間段抄儀表的抄表值以及差值，可自定義抄表的分類分項。
可自定義時間段內各個拓撲節點的能耗值，可自定義抄表能耗值的的分類分項。
提供容需量報表，實時展示容量需量價格的變化情況，幫助企業實現容改需，降低基本電費。
對尖、峰、平、谷用電量及成本費用進行統計分析，為企業分時用電，優化成本效益提供數據支持。
對國標、能源管理制度、能源指標體系等文件進行歸檔，可快速查詢相關文檔。對儀表臺賬進行系統管理，支持文件的上傳和下載。
對場景進行虛擬仿真，展示各區域運行及能源消耗情況，可實現分層預覽、轉場展示、風格切換、智能巡檢等效果，支持模型與監測點位的自定義綁定。
對各動力子系統進行虛擬仿真，展示子系統的動力管線、設備的實時狀態及能源消耗情況，可實現動態的能源流向效果。
可通過圖形化的編輯方式自定義組態圖，展示設備運行狀態及能源消耗情況，可上傳自定義素材及綁定監測數據。
可通過圖形化的操作方式自定義駕駛艙，以折線圖、餅圖、表格等圖形展示采集數據及各類統計數據，數據源包括API、數據庫查詢、MQTT、Excel等方式。
對系統的項目、探測器、設備型號、電參量、節點、能源、公示、及相關參數進行配置、修改、刪除等管理、進行用戶添加和授權管理、合同管理。
APP支持Android、iOS操作系統，方便用戶按能源分類、區域、車間、工序、班組、設備等不同維度掌握企業能源消耗、產線比對、效率分析、同環比分析、能耗折標、事件記錄、運行監視、異常報警、配電圖、工藝流程圖、能流圖。
8 系統硬件配置
應用場景 | 型號 | 圖 片 | 保護功能 |
企業能源管控平臺 | Acrel-7000 |
| 安科瑞企業能源管控平臺采用自動化、信息化技術和集中管理模式，對企業的生產、輸配和消耗環節實行集中扁平化的動態監控和數據化管理，監測企業電、水、燃氣、蒸汽及壓縮空氣等各類能源的消耗情況。 |
智能網關 | Anet-2E8S1 |
| 8路RS485串口，光耦隔離，2路以太網接口，支持ModbusRtu、ModbusTCP、DL/T645-1997、DL/T645-2007、CJT188-2004、OPC UA等協議的數據接入，ModbusTCP（主、從）、104（主、從）、建筑能耗、SNMP、MQTT 等協議上傳，支持不同協議向多平臺轉發數據；輸入電源：AC/DC 220V，導軌式安裝。 |
ANet-2E4SM |
| 4路RS485 串口，光耦隔離，2路以太網接口，支持ModbusRtu、ModbusTCP、DL/T645-1997、DL/T645-2007、CJT188-2004、OPC UA、ModbusTCP（主、從）、104（主、從）、建筑能耗、SNMP、MQTT；（主模塊）輸入電源：DC 12 V ～36 V 。支持4G擴展模塊，485擴展模塊。 | |
ANet-485 | M485模塊：4路光耦隔離RS485 | ||
ANet-M4G | M4G模塊：支持4G全網通 | ||
35kV/10kV/6kV進線 | AM5SE-F |
| 三段式過流保護、反時限過流保護、兩段式零序101過流/反時限過流保護、兩段式零序102過流/反時限過流保護、重合閘、后加速過流保護、過負荷保護、PT斷線告警、控制回路故障告警、頻率保護、FC閉鎖、失壓跳閘、逆功率保護、過電壓保護、零序過壓保護；斷路器遙控分/合閘操作；故障錄波；獨立的操作回路；檢同期；U、I、P、Q、Ep、Eq等電參量測量。 |
35kV/10kV/6kV饋線 | |||
配電變壓器 | AM5SE-T | 三段式過流保護、反時限過流保護、兩段式零序101過流保護、兩段式零序102過流保護、101反時限過流保護、102反時限過流保護、過負荷保護、PT斷線告警、控制回路故障告警、非電量保護、FC 閉鎖；斷路器遙控分/合閘操作；故障錄波；獨立的操作回路；U、I、P、Q、Ep、Eq等電參量測量。 | |
電動機（2000KW以下） | AM5SE-M | 過流一段保護（啟動中、已運行）、過流二段 保護、反時限過流保護、兩段式負序過流/負序 反時限過流保護、兩段式零序過流保護、熱過載保護、過負荷保護、堵轉保護、啟動時間過長保護、低電壓保護、非電量保護、PT斷線告警、控制回路故障告警、零序過壓告警、FC閉 鎖、電壓不平衡保護、相序保護、電壓斷相保 護、過電壓保護；斷路器遙控分/合閘操作；故 障錄波；獨立的操作回路；U、I、P、Q、Ep、 Eq等電參量測量。 | |
35kV/10kV/6kV母聯 | AM5SE-B | 兩段式過流保護、反時限過流保護、后加速過流保護、進線備投/母聯備投/聯切備投/自適應備投、PT斷線告警、控制回路故障告警、母線充電保護；斷路器遙控分/合閘操作；故障錄波；獨立的操作回路檢同期。 | |
35KV/10kV/6kV電容器 | AM5SE-C | 兩段式定時限過流保護、反時限過流保護、兩段式零序過流保護、欠電壓保護、過電壓保護、零序過電壓保護、不平衡電壓保護、不平衡電流保護、非電量保護、PT斷線告警、控制回路故障告警；斷路器遙控分/合閘操作；故障錄波；獨立的操作回路；U、I、P、Q、Ep、Eq等電參量測量。 | |
主變 | AM5SE-D2 | 兩圈變差動速斷保護、比率制動差動保護 | |
主變 | AM5SE-TB | 三段式過流保護（帶復合電壓、帶方向閉鎖）、反時限過流保護、零序過流保護、間隙零序電流保護、零序電壓保護、過負荷保護、啟動通風、閉鎖有載調壓、斷路器遙控分合 閘、故障錄波、全電量測量、獨立操作回路、遙控升檔/降檔/急停、變壓器檔位測量；U、1、P、Q、Ep、Eq等電參量測量。 | |
PT并列監測 | AM5SE-UB |
| PT并列、低電壓告警、PT斷線告警、過電壓告警、零序過壓告警 |
大功率異步電機 | AM5SE-MD | 電機差動速斷保護、比率差動保護、啟動中過流一段保護、已運行定時限過流保護、過負荷保護、零序過流保護、過熱保護、堵轉保護、低電壓保護、斷路器遙控分合閘、獨立操作回路、故障錄波、全電量測量；U、I、P、Q、Ep、Eq等電參量測量。 | |
主變保護 | AM5SE-D3 | 三圈變差動速斷保護、比率制動差動保護 | |
主變公共測控、進線公共測控 | AM5SE-K | 20路遙信、10路開出、遙測 | |
35kV/10kV/6kV 弧光保護 | ARB5-M |
| 測量所有的常用電力參數，如三相電流、電壓，有功、無功功率，電度，諧波等，并具備完善的通信聯網功能，非常適合于實時電力監控系統。 |
ARB5-E |
| DIN35mm導軌式安裝結構，體積小巧，能測量電能及其他電參量，可進行時鐘、費率時段等參數設置，精度高、可靠性好、性能指標符合國標GB/T17215-2002、GB/T17883-1999和電力行業標準DL/T614-2007對電能表的各項技術要求，并且具有電能脈沖輸出功能；可用RS485通訊接口與上位機實現數據交換。 | |
ARB5-S |
| 三相全電量測量，剩余電流、2-63次諧波，支持付費率，量值、電纜溫度，可選2G/4G通訊。 | |
35kV/10kV/6kV進線柜電能質量在線監測 | APView500 |
| 相電壓電流+零序電壓零序電流，電壓電流不平衡度，有功無功功率及電能、事件告警及故障錄波，諧波（電壓/電流 63 次諧波、50 組間諧波、35 組高次諧波、諧波含有率、諧波功率、諧波畸變率、K因子）、波動/閃變、電壓暫升、電壓暫降（故障源定位）、電壓中斷、沖擊電流、1024點波形采樣、定時錄波、電能質量合格率統計，波形實時顯示及故障波形查看，內存32G，16DO+22DI,2RS485+1RS232+1GPS,+3以太網接口+1WiFi+1USB接口支持U盤到處數據，支持61850協議。 |
35kV/10kV/6kV間隔智能操控、節點測溫 | ASD500 |
| 液晶屏顯示一次回路動態模擬圖、彈簧儲能指示、高壓帶電顯示及閉鎖、驗電、核相、3路溫濕度控制及顯示、遠方/就地、分合閘、儲能旋鈕、預分預合閃光指示、分合閘完好指示、分合閘回路電壓測量、人體感應、柜內照明控制、1路以太網、2路RS485、1路USB接口、GPS對時、高壓柜內電氣接點無線測溫、全電參量測溫、脈沖輸出、4~20mA輸出 |
35kV/10kV/6kV傳感器 | ATE400 |
| 合金片固定，CT感應取電，啟動電流大于5安培，測溫范圍-50-125℃，測量精度±1℃；傳輸距離空曠150米 |
35kV/10kV/6kV間隔 電參量測量 | APM810 |
| 三相（I、U、kW、kvar、kWh、kvarh、Hz、cosΦ），零序電流In，四象限電能，實時及需量，本月和上月峰值，電流、電壓不平衡度，66種報警類型及外部事件（SOE）各16條事件記錄，支持SD卡擴展記錄，2-63次諧波，2DI+2DO，RS485/Modbus，LCD顯示 |
低壓進線 | APM810 | 三相（I、U、kW、kvar、kWh、kvarh、Hz、cosΦ），零序電流In；四象限電能；實時及需量；本月和上月峰值；電流、電壓不平衡度；負載電流柱狀圖顯示；66種報警類型及外部事件（SOE）各16條事件記錄，支持SD卡擴展記錄；2-63次諧波；2DI+2DO RS485/Modbus；LCD顯示 | |
AEM96 |
| 三相電參量U、I、P、Q、S、PF、F測量，總正反向有功電能統計，正反向無功電能統計；2-31次分次諧波及總諧波含量分析、分相諧波及基波電參量（電壓、電流、功率）；電流規格3×1.5(6)A，有功電能精度0.5S級,無功電能精度2級 | |
0.4kV無功補償 | ARC |
| 測量I、U、Hz、cosΦ，具備過電壓保護、欠流鎖定、電網諧波過大保護功能,可控制電容器的投切，RS485/Modbus協議 |
APM810 |
| 三相（I、U、kW、kvar、kWh、kvarh、Hz、cosΦ），零序電流In，四象限電能，實時及需量，本月和上月峰值，電流、電壓不平衡度，66種報警類型及外部事件（SOE）各16條事件記錄，支持SD卡擴展記錄，2-63次諧波，2DI+2DO，RS485/Modbus，LCD顯示 | |
ANSVC |
| ANSVC低壓無功功率補償裝置并聯在整個供電系統中，能根據電網中負載功率因數的變化控制電力電容器投切進行補償，具有多種補償形式，可根據電網的實際情況，合理選用補償形式。 | |
0.4kV有源濾波 | AnSin-□-M Ⅰ型 |
| 采用DSP+FPGA全數字控制方式，并聯在系統中，兼補諧波和無功；可對2～51次諧波進行全補償或特定次諧波進行補償；具備完善的橋臂過流保護、直流過壓保護、裝置過溫保護功能；基于谷歌Fliutter框架構建的遙信、遙控軟件平臺，具備遠程服務與數據處理功能；支持IOS、安卓、PC多平臺交互；具備超前和滯后的功率因數校正功能，可將三相不平衡負荷調整至平衡；具備動態過溫降載功能，較大限度的保證濾波器的持續運行；具備智能風扇轉速控制功能，根據負荷率和環境溫度智能控制風扇轉速，降低損耗；具備動態擴容功能。 |
0.4kV出線 | AEM72 |
| 三相電參量U、I、P、Q、S、PF、F測量，總正反向有功電能統計，正反向無功電能統計；2-31次分次諧波及總諧波含量分析、分相諧波及基波電參量（電壓、電流、功率）；電流規格3×1.5(6)A，有功電能精度0.5S級,無功電能精度2級 |
ARD3M |
| ARD3智能電動機保護器適用于額定電壓至AC690V、額定電流至AC800A、額定頻率為50/60Hz的電動機，可與接觸器、電動機起動器等電器元件構成電動機控制保護單元，有遠程自動控制、現場直接控制、面板指示、信號報警、現場總線通信等功能。 | |
ANHPD300 |
| 對用電設備產生的隨機高次諧波、脈沖尖峰、電涌等具有吸收作用，能濾除電壓尖峰雜波、矯正畸變的電壓波形，對諧波噪聲進行消化和吸收，防止保護裝置誤跳閘，保證用電設備正常運行。 | |
DTSD1352 |
| 三相電參量U、I、P、Q、S、PF、F測量，分相正向有功電能統計，總正反向有功電能統計，總正反向無功電能統計；紅外通訊；電流規格：經互感器接入3×1(6)A,直接接入3×10(80)A，有功電能精度0.5S級,無功電能精度2級 | |
變壓器繞組溫度檢測 | ARTM-8 |
| 8路溫度巡檢，熱電阻信號輸入，RS485接口，2路繼電器輸出，預埋PT100 |
變壓器接頭測溫 低壓進出線柜接頭測溫 | ARTM-Pn-E |
| 可以嵌入式安裝低壓柜面板上，每臺裝置可以接收60個無線傳感器的數據。裝置帶有一路485接口，可將采集到的溫度數據上傳到監控。2路告警出口，全電參量測量 |
ATE400 |
| 合金片固定，CT感應取電，啟動電流大于5（A），測溫范圍-50-125℃，測量精度±1℃；傳輸距離空曠150米 | |
配套附件 | AKH-0.66 |
| 測量型互感器，采集交流電流信號 |
AKH-0.66L |
| 剩余電流互感器，采集剩余電流信號。 | |
柜內環境溫濕度 | AHE |
| 無線溫濕度傳感器，溫度精度：±1℃，濕度精度：±百分之3RH，發射頻率：5min，傳輸距離:200m，電池壽命：≥3年（可更換） |
ATC600 |
| 兩種工作模式：終端、中繼。ATC600-Z做中繼透傳，ATC600-Z到ATC600-C的傳輸距離空曠1000m，ATC600-C可接收AHE傳輸的數據，1路485,2路報警出口。 | |
智能遠傳水表 | 物聯網水表 LXSY-O-M/NB |
| 電子直讀式，高清晰液晶顯示，具備誤差自動修正功能；各參數可設；斷電后數據可保存10年以上；可根據需要擴展遠程控制閥門開關功能；可在120℃下長期工作，水解穩定；抗酸堿腐蝕性強不易被腐蝕，阻燃性能好；水資源免遭二次污染 |
智能遠傳 燃氣表 | 燃氣表 |
| 直接讀取燃氣表的窗口值，無累計誤差；電子部分平時可不工作，可在讀表瞬間工作；直讀燃氣表無需初始化；表計地址可以靈活設定 |
冷熱量表 | 冷熱量表 |
| 流量計量無機械齒輪，無磁傳感器，耐磨、耐腐蝕、防攻擊；電壓低或受到攻擊破壞時自動報警；溫度傳感器斷路、短路時自動報警；流量和溫度分段，準確度高；溫度的冷熱端采用數字方法修正和校準，誤差接近于0；根據流速智能降耗；數據多重備份自動糾錯技術；低功耗 |
9 結語
電能量及能耗管理系統實現生產企業用電量的實時采集、數據處理、能耗分析，實現數據透明化，并結合設備用電計劃及用電情況，對用電回路進行自動投切，為達到節能降耗指標要求，制定合理的運行方式，優化運行模式，提高了生產企業用電效率，減少浪費及損耗。本文僅涉及對智能電能儀表及相關設備狀態的監測，通過對功能的擴充，可以方便接入對智能水表、熱量儀表、環境監測終端等的監測，實現綜合性的能耗管理。提高生產企業的自動化水平及管理效能，達到實際意義上的節能降耗，能為生產企業帶來可持續的經濟效益。
參考文獻
[1]楊莉.淺談電能量及能耗管理系統設計[J].電力系統裝備,2019:226-228.
[2]郭飛.電廠電能計量管理系統的研究與實現[D]鄭州:鄭州大學碩士學位論文,2007.
[3]安科瑞企業微電網設計與選型手冊.2022.05版.
[4]安科瑞企業能源管控平臺.2020.08版.
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