淺談配電能效管理系統(tǒng)在企業(yè)中應(yīng)用分析

李艷秋

安科瑞電氣股份有限公司 上海嘉定 201801

摘要：制訂用電管理的規(guī)章制度，加強(qiáng)對(duì)生產(chǎn)用電的考核是提高企業(yè)經(jīng)濟(jì)效益的途徑之一，通過(guò)開(kāi)發(fā)“工廠電能管理系統(tǒng)”,采用峰谷分時(shí)用電，既節(jié)約了電費(fèi)，又提高了經(jīng)濟(jì)效益。

關(guān)鍵詞：用電；管理；開(kāi)發(fā)；調(diào)節(jié)

1前言

隨著企業(yè)改革的不斷深入，對(duì)用電管理的現(xiàn)代化水平要求越來(lái)越高，準(zhǔn)確、快速、經(jīng)濟(jì)地獲得用電管理的各類(lèi)數(shù)據(jù)是進(jìn)行用電分析、負(fù)荷管理、表計(jì)運(yùn)行狀況監(jiān)測(cè)、電費(fèi)自動(dòng)結(jié)算的基礎(chǔ)，同時(shí)也是提高企業(yè)經(jīng)濟(jì)效益的有力手段。

湖鐵集團(tuán)是湖南省的耗電大戶，公司擁有220kV變電站一座，采用一主一備的運(yùn)行方式，由2臺(tái)63000kVA的主變供電，年用電量可達(dá)8.4億kW·h。滿負(fù)荷生產(chǎn)期月電費(fèi)達(dá)2500萬(wàn)元，電費(fèi)成本占公司生產(chǎn)總成本的40%左右，設(shè)法降低電費(fèi)成本支出，是公司一貫的宗旨。從1995年12月起，湖南省對(duì)工業(yè)企業(yè)實(shí)行峰谷分時(shí)電價(jià)政策，分尖、峰、平、谷四段計(jì)算。其中尖峰時(shí)段4h,電價(jià)為1.6倍；高峰時(shí)段7h,電價(jià)為1.4倍；平段5h,電價(jià)為1倍；低谷時(shí)段8h,電價(jià)為0.35倍。如何降低尖、高峰時(shí)段的用電比例，提高低谷時(shí)段的用電比例是降低電費(fèi)生產(chǎn)成本的主要手段。為此，公司先后制訂了一系列用電管理方面的規(guī)章制度，加強(qiáng)對(duì)鐵合金電爐生產(chǎn)用電的考核，在各爐臺(tái)安裝了峰谷分時(shí)計(jì)量電表，對(duì)生產(chǎn)用電按峰谷分時(shí)電價(jià)進(jìn)行內(nèi)部結(jié)算，納人生產(chǎn)成本進(jìn)行綜合考核。但是由于按成本進(jìn)行考核，職工得到的實(shí)惠少，對(duì)用好低谷電的激勵(lì)作用不大，使得尖、高峰的用電量沒(méi)有得到有效控制，低谷用電沒(méi)有充分利用好，每年峰谷電費(fèi)節(jié)約額僅120萬(wàn)元左右，對(duì)生產(chǎn)成本的控制沒(méi)有達(dá)到預(yù)期目的。另外，公司內(nèi)部對(duì)各電爐的用電量、電費(fèi)、電耗的計(jì)算考核，特別是峰谷分時(shí)用電情況采用傳統(tǒng)的人工抄報(bào)式，存在掌握不及時(shí)、勞動(dòng)強(qiáng)度大、時(shí)間不統(tǒng)一、誤差大等缺點(diǎn)。因此，如何利用當(dāng)今先進(jìn)技術(shù)及時(shí)掌握各類(lèi)用電參數(shù)，合理利用好電力負(fù)荷，充分利用好低谷電，降低電費(fèi)支出，保障電氣設(shè)備安全、穩(wěn)定運(yùn)行是我公司當(dāng)務(wù)之急。

針對(duì)以上情況，湖鐵集團(tuán)與長(zhǎng)沙富博科技有限公司組織有關(guān)專(zhuān)家、計(jì)算機(jī)技術(shù)人員成功開(kāi)發(fā)出使用可靠的“工廠電能管理系統(tǒng)”(以下簡(jiǎn)稱(chēng)“系統(tǒng)”)。該系統(tǒng)采用遠(yuǎn)程抄表技術(shù)取得各種表計(jì)的實(shí)時(shí)運(yùn)行參數(shù)(電量、電壓、電流、功率因數(shù)、負(fù)荷等),生成各種表格和曲線，直觀掌握每臺(tái)電爐、每條供電回路的用電參數(shù)。并通過(guò)公司內(nèi)部經(jīng)濟(jì)杠桿的調(diào)節(jié)作用，調(diào)動(dòng)了生產(chǎn)一線職工的積極性，提高了企業(yè)低谷用電量的比例，節(jié)約了電費(fèi)。

2系統(tǒng)工作原理

圖中TTU為配電綜合監(jiān)測(cè)終端，可自帶MO-DEM或外加無(wú)線數(shù)傳電臺(tái)，因此計(jì)算機(jī)主站發(fā)出抄錄命令，TTU即將其所存儲(chǔ)的各類(lèi)用電運(yùn)行參數(shù)通過(guò)電話線或外加無(wú)線數(shù)傳電臺(tái)遠(yuǎn)傳到計(jì)算機(jī)主站(注：為節(jié)省安裝和運(yùn)行費(fèi)用，還可以多個(gè)TTU共用一條電話線或外加無(wú)線數(shù)傳電臺(tái))。

每臺(tái)TTU可監(jiān)測(cè)一臺(tái)變壓器或一條供電線路的三相電流、電壓、功率因數(shù)。監(jiān)測(cè)方式既可以實(shí)時(shí)也可以定時(shí)，時(shí)間間隔*短可達(dá)秒級(jí)，按秒級(jí)計(jì)算每臺(tái)TTU可存儲(chǔ)多達(dá)50min的數(shù)據(jù)，按分鐘級(jí)計(jì)算每臺(tái)TTU可存儲(chǔ)多達(dá)50h的數(shù)據(jù)，按15min級(jí)計(jì)算，每臺(tái)TTU可存儲(chǔ)多達(dá)32天的數(shù)據(jù)。

每臺(tái)TTU與主站軟件配合可提供數(shù)據(jù)超限記錄，為報(bào)警系統(tǒng)提供依據(jù)。

每臺(tái)TTU可以監(jiān)測(cè)許多其他用電指標(biāo)及事件記錄，詳見(jiàn)系統(tǒng)功能。

每臺(tái)數(shù)據(jù)采集中端*多可以采集16路電能表的電量讀數(shù)，并保存，等待數(shù)據(jù)集中器把該數(shù)據(jù)抄錄下來(lái)，傳回主站。

數(shù)據(jù)集中器*多可以抄收匯總1000塊電能表的電量數(shù)據(jù)，通過(guò)命令把采集終端采集的電能表碼匯總，并可以按小時(shí)保存電能表電量數(shù)據(jù)，如100塊電能表，每小時(shí)保存一個(gè)電量數(shù)據(jù)，*多可以保存7天。

系統(tǒng)主站為計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，由它發(fā)出指令并接收各采集點(diǎn)所搜集的用電信息，然后對(duì)各類(lèi)信息進(jìn)行加工處理，形成所需的各類(lèi)曲線及表格。此外，計(jì)算機(jī)還可以以屏幕閃爍方式或音響組成有聲報(bào)警系統(tǒng)。多路數(shù)據(jù)通道為可選件，有了它可以同時(shí)并行接收8路數(shù)據(jù)采集信息。

3配電綜合監(jiān)測(cè)終端(TTU)的功能及性能指標(biāo)

配電監(jiān)測(cè)終端具有如下功能：

(1)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)配電設(shè)備運(yùn)行電壓、電流、功率因數(shù)、抄錄電表有功電量、無(wú)功電量等綜合運(yùn)行參數(shù)，并可按設(shè)定間隔定時(shí)存儲(chǔ)以上參數(shù)。

(2)能利用公用電話網(wǎng)或?qū)Ｓ秒p絞線進(jìn)行數(shù)據(jù)遠(yuǎn)傳，其中帶MODEM的為主配電綜合監(jiān)測(cè)終端，帶485接口的為從配電綜合監(jiān)測(cè)終端，因而可構(gòu)成一主從式分布系統(tǒng)，能有效地解決一條電話線抄收多臺(tái)配電綜合監(jiān)測(cè)終端的情況。

(3)記錄供電的停電時(shí)間，運(yùn)行電壓、電流的峰值及峰值發(fā)生時(shí)間，并可按設(shè)定的電壓上、下限值，產(chǎn)生電壓的超上、下限時(shí)間及電壓的超上、下限合格率，并自行在跨月時(shí)刷新以上統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)。

(4)能采集2路脈沖輸入量，可接入兩臺(tái)脈沖或機(jī)械電表，采集的電能量可通過(guò)系統(tǒng)數(shù)據(jù)通道自動(dòng)遠(yuǎn)程傳輸至計(jì)算機(jī)管理中心。

(5)能采集2路遙信輸入量，可接入刀閘開(kāi)關(guān)狀態(tài)，采集的遙信輸入量可通過(guò)系統(tǒng)數(shù)據(jù)通道自動(dòng)遠(yuǎn)程傳輸至計(jì)算機(jī)管理中心。

(6)臺(tái)區(qū)配電綜合監(jiān)測(cè)終端為模塊化結(jié)構(gòu)，可方便用戶的其他各種功能需求。

(7)配電綜合監(jiān)測(cè)端設(shè)有本地通訊接口，通過(guò)這個(gè)接口對(duì)配電綜合監(jiān)測(cè)終端進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)設(shè)置或讀取數(shù)據(jù)。

(8)系統(tǒng)后臺(tái)管理軟件能根據(jù)記錄的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析、處理，生成各種綜合參數(shù)動(dòng)態(tài)曲線，形成報(bào)表，也可在打印機(jī)上打印輸出。

(9)配電綜合監(jiān)測(cè)終端分高壓型和低壓型兩種，可選擇使用。

配電綜合監(jiān)測(cè)終端主要技術(shù)指標(biāo)是：

工作電壓：195~265Vx3相或90~120V×3相；

工作電流：0~5A×3相或0~5Ax2相(實(shí)際可達(dá)10A);

工作頻率：50Hz±5%;

精度：電壓±0.5%,電流±0.5%,有功電量±1.0%;功耗：小于3VA;

環(huán)境溫度：-10~+50℃,-45~+55℃;

環(huán)境濕度：≤90%;

通訊方式：電話線，RS486,無(wú)線；

通訊距離：1200m(RS485)。

4運(yùn)行方式

手工運(yùn)行，查看任一時(shí)刻、任一回路的數(shù)據(jù)并按特定時(shí)間數(shù)據(jù)結(jié)轉(zhuǎn)。

自動(dòng)運(yùn)行，設(shè)定自動(dòng)數(shù)據(jù)收集時(shí)間，由系統(tǒng)自動(dòng)搜集數(shù)據(jù)并按設(shè)定時(shí)間進(jìn)行數(shù)據(jù)結(jié)轉(zhuǎn)和轉(zhuǎn)存。

5用戶數(shù)據(jù)界面

系統(tǒng)數(shù)據(jù)以如下三種方式提供：

(1)以圖表方式動(dòng)態(tài)顯示下列內(nèi)容：三相電流，三相電壓及三相功率因數(shù)曲線；年，月，日用量曲線。

(2)以數(shù)據(jù)列表方式顯示下列內(nèi)容：年，月，日臺(tái)變統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)；年，月，日用量及低壓線損統(tǒng)計(jì)表(結(jié)合集中抄表);停電記錄表；供電可靠性統(tǒng)計(jì)表。

(3)打印輸出：除打印上述數(shù)據(jù)和列表外，還可打印所需求的其他各種列表。

6效果與效益

工廠電能管理系統(tǒng)在湖鐵集團(tuán)的應(yīng)用使公司的用電管理水平上了一個(gè)新臺(tái)階。公司進(jìn)一步完善內(nèi)部考核制度，按節(jié)約的電費(fèi)額提取一定比例獎(jiǎng)勵(lì)給生產(chǎn)一線職工，極大地調(diào)動(dòng)了一線職工自覺(jué)避峰填谷的積極性，既節(jié)約了電費(fèi)，又使職工得到了實(shí)惠。以前靠行政命令來(lái)安排爐臺(tái)避峰填谷的被動(dòng)式作業(yè)方式現(xiàn)在得到了根本改變。各單位自覺(jué)采用避峰填谷組織生產(chǎn)，主動(dòng)將檢修時(shí)間安排在尖、高峰時(shí)段進(jìn)行。在低谷時(shí)段盡量滿負(fù)荷生產(chǎn)，在尖、高峰時(shí)段盡量控制負(fù)荷。生產(chǎn)單位可在該系統(tǒng)上直觀地看出每一天峰谷用電量是多少，電費(fèi)節(jié)約了多少。

從集團(tuán)公司與電力局結(jié)算電費(fèi)中可看出，安裝使用該系統(tǒng)后，每月低谷用電量比例從34%提高至39%左右，增加近5個(gè)百分點(diǎn)，尖、高峰用電量比例下降，月節(jié)約電費(fèi)支出近50萬(wàn)元，取得了明顯的經(jīng)濟(jì)效益。

7安科瑞電能管理系統(tǒng)

7.1概述

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

Acrel-3000WEB電能管理解決方案通過(guò)對(duì)用戶端用電情況進(jìn)行細(xì)分和統(tǒng)計(jì)，以直觀的數(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）。

8系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

9系統(tǒng)功能

9.1實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)

系統(tǒng)人機(jī)界面友好，以配電一次圖的形式直觀顯示配電線路的運(yùn)行狀態(tài)，實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)各回路電壓、電流、功率、功率因數(shù)、電能等電參數(shù)信息，動(dòng)態(tài)監(jiān)視各配電回路斷路器、隔離開(kāi)關(guān)、地刀等合、分狀態(tài)，以及有關(guān)故障、告警等信號(hào)。

9.2電能統(tǒng)計(jì)報(bào)表

系統(tǒng)以豐富的報(bào)表支撐計(jì)量體系的完整性。系統(tǒng)具備定時(shí)抄表匯總統(tǒng)計(jì)功能，用戶可以自由查詢(xún)自系統(tǒng)正常運(yùn)行以來(lái)任意時(shí)間段內(nèi)各配電節(jié)點(diǎn)的用電情況，即該節(jié)點(diǎn)進(jìn)線用電量與各分支回路消耗電量的統(tǒng)計(jì)分析報(bào)表。該功能使得用電可視透明，并在用電誤差偏大時(shí)可分析追溯，維護(hù)計(jì)量體系的正確性。

9.3詳細(xì)電參量查詢(xún)

在配電一次圖中，當(dāng)鼠標(biāo)移動(dòng)到每個(gè)回路附近時(shí)，鼠標(biāo)指針變?yōu)槭中?，鼠?biāo)單擊可查看該回路詳細(xì)電參量，包括三相電流、三相電壓、三相總有功功率、總無(wú)功功率、總功率因數(shù)、正向有功電能，并可以查看24小時(shí)相電流趨勢(shì)曲線及24小時(shí)電壓趨勢(shì)曲線。

9.4運(yùn)行報(bào)表

系統(tǒng)具有實(shí)時(shí)電力參數(shù)和歷史電力參數(shù)的存儲(chǔ)和管理功能，所有實(shí)時(shí)采集的數(shù)據(jù)、順序事件記錄等均可保存到數(shù)據(jù)庫(kù)，在查詢(xún)界面中能夠自定義需要查詢(xún)的參數(shù)、指定時(shí)間或選擇查詢(xún)*近更新的記錄數(shù)據(jù)等，并通過(guò)報(bào)表方式顯示出來(lái)。用戶可以根據(jù)需要定制運(yùn)行日?qǐng)?bào)、月報(bào)，支持導(dǎo)出Excel格式文件，還可以根據(jù)用戶要求導(dǎo)出PDF格式文件。

9.5變壓器運(yùn)行監(jiān)視

系統(tǒng)對(duì)配電系統(tǒng)總進(jìn)線、主變壓器、重要負(fù)荷出線的運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行在線實(shí)時(shí)監(jiān)視，用曲線顯示電流、變壓器運(yùn)行溫度、有功需量、有功功率、視在功率、變壓器負(fù)荷率等運(yùn)行趨勢(shì)，分析變壓器負(fù)荷率及損耗，方便運(yùn)行維護(hù)人員及時(shí)掌握運(yùn)行水平和用電需求，確保供電安全可靠。

9.6實(shí)時(shí)報(bào)警

系統(tǒng)具有實(shí)時(shí)報(bào)警功能，系統(tǒng)能夠?qū)ε潆娀芈窋嗦菲?、隔離開(kāi)關(guān)、接地刀分、合動(dòng)作等遙信變位，保護(hù)動(dòng)作、事故跳閘，以及電壓、電流、功率、功率因數(shù)越限等事件進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，并根據(jù)事件等級(jí)發(fā)出告警。系統(tǒng)報(bào)警時(shí)自動(dòng)彈出實(shí)時(shí)報(bào)警窗口，并發(fā)出聲音或語(yǔ)音提醒。

9.7歷史事件查詢(xún)

系統(tǒng)能夠?qū)b信變位，保護(hù)動(dòng)作、事故跳閘，以及電壓、電流、功率、功率因數(shù)越限等事件記錄進(jìn)行存儲(chǔ)和管理，方便用戶對(duì)系統(tǒng)事件和報(bào)警進(jìn)行歷史追溯，查詢(xún)統(tǒng)計(jì)、事故分析。

9.8電能質(zhì)量監(jiān)測(cè)

系統(tǒng)可以對(duì)整個(gè)配電系統(tǒng)范圍內(nèi)的電能質(zhì)量進(jìn)行持續(xù)性的監(jiān)測(cè)，運(yùn)行維護(hù)人員可以通過(guò)諧波分析棒圖、報(bào)表掌握進(jìn)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(shí)采取相應(yīng)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(jiān)測(cè)功能的電力儀表，不需要可刪除。

9.9遙控操作

系統(tǒng)支持對(duì)斷路器、隔離開(kāi)關(guān)、接地刀等進(jìn)行分、合遙控操作。系統(tǒng)具有嚴(yán)格的密碼保護(hù)和操作權(quán)限管理功能，對(duì)于每次遙控操作，系統(tǒng)自動(dòng)生成操作記錄，記錄內(nèi)容包含操作人、操作時(shí)間、操作類(lèi)型等。實(shí)現(xiàn)該功能需要斷路器本身具有電操機(jī)構(gòu)及保護(hù)保測(cè)控裝置具備遙控功能等硬件設(shè)備的支持。

9.10用戶權(quán)限管理

系統(tǒng)為保障系統(tǒng)安全穩(wěn)定運(yùn)行，設(shè)置了用戶權(quán)限管理功能。通過(guò)用戶權(quán)限管理能夠防止未經(jīng)授權(quán)的操作（如配電回路名稱(chēng)修改等）。可以定義不同級(jí)別用戶的登錄名、密碼及操作權(quán)限，為系統(tǒng)運(yùn)行、維護(hù)、管理提供可靠的安全保障。

9.11通訊狀態(tài)圖

系統(tǒng)支持實(shí)時(shí)監(jiān)視接入系統(tǒng)的各設(shè)備的通訊狀態(tài)，能夠完整的顯示整個(gè)系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)；可在線診斷設(shè)備通訊狀態(tài)，發(fā)生網(wǎng)絡(luò)異常時(shí)能自動(dòng)在界面上顯示故障設(shè)備或元件及其故障部位。從而方便運(yùn)行維護(hù)人員實(shí)時(shí)掌握現(xiàn)場(chǎng)各設(shè)備的通訊狀態(tài)，及時(shí)維護(hù)出現(xiàn)異常的設(shè)備，保證系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行。

9.12視頻監(jiān)控

視頻監(jiān)控展示了當(dāng)前實(shí)時(shí)畫(huà)面（視頻直播），選中某一個(gè)變配電站，即可查看該變配電站內(nèi)視頻信息。

3.13用戶報(bào)告

用戶報(bào)告頁(yè)面主要用于對(duì)選定的變配電站自動(dòng)匯總一個(gè)月的運(yùn)行數(shù)據(jù)，對(duì)變壓器負(fù)荷、配電回路用電量、功率因數(shù)、報(bào)警事件等進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析。

9.14APP支持

電力運(yùn)維手機(jī)支持“監(jiān)控系統(tǒng)”、“設(shè)備檔案”、“待辦事項(xiàng)”、“巡檢記錄”和“缺陷記錄”五大模塊，支持一次圖、需量、極值、用電量、視頻、曲線、溫濕度、同比、環(huán)比、電能質(zhì)量、各種事件報(bào)警查詢(xún)，設(shè)備檔案查詢(xún)、待辦事件處理、巡檢記錄查詢(xún)等。

10系統(tǒng)硬件配置

11結(jié)語(yǔ)

工廠電能管理系統(tǒng)在湖鐵集團(tuán)的應(yīng)用成功，給企業(yè)帶來(lái)了可觀的經(jīng)濟(jì)效益。該系統(tǒng)如能增加電壓波形、諧波分量等運(yùn)行參數(shù)分析，這將更進(jìn)一步提高企業(yè)的用電管理水平，為電氣設(shè)備事故分析提供更加有力的數(shù)據(jù)，確保企業(yè)安全可靠供電。

參考文獻(xiàn)：

[1]王啟志.李紅華.電能管理系統(tǒng)在企業(yè)中的應(yīng)用

[2]安科瑞企業(yè)微電網(wǎng)設(shè)計(jì)與應(yīng)用手冊(cè)2022.05版.

審核編輯 黃宇