1 引言

  能源是社会发展不可或缺的动力来源,但在资源紧张的当今社会,能源的高效利用已成为迫切要求,成为衡量企业乃至国家综合竞争力的重要指标。能源管理事关国家和企业的兴衰。

2 设计依据

ISO/IEC11801        《国际综合布线标准》

GB/50198            《监控系统工程技术规范》

GB50052-2009        《供配电系统设计规范》

GB50054-2011        《低压配电设计规范》

GBT 50063-2008     《电力装置的电测量仪表装置设计规范》

IEC 61587           《电子设备机械结构系列》

DL/T448-2000        《电能计量装置技术管理规程》

中华人民共和国节约能源法

GB/T23331-2009 能源管理体系要求

GB/T15316-2009 节能检测技术通则

GB/T15587-2008 工业企业能源管理导则

GB/T17167-2006 用能单位能源计量器具配置和管理通则

GB/T50034-2004 建筑照明设计标准

GB/T3485 评价企业合理用电技术导则

GB/T13234-2009 企业节能量计算方法

GB/T 6422-2009 用能设备能量测试导则

GB/T17166 企业能源审计技术通则

GB/T50093 自动化仪表工程施工及验收规范

DL/T 645-1997多功能电能表通信规约

DL/T 645-2007多功能电能表通信规约

GB/T 778 冷水表

CJ/T 188-2004 户用计量仪表数据传输技术条件

GB/T 19582-2008 基于Modbus协议的工业自动化网络规范

3 项目概况

  该工厂在规划时就考虑到能源计量系统的建立，为大部分设备配备了智能化能源计量设备，并预留了通讯接口，现希望在此基础上建立一套完整的、具有较高水平的能源管理系统。

  目的是通过应用先进的、成熟可靠的硬件、软件和网络技术，准确、快速的记录能源消耗相关数据，并提供能源数据监控、查询、分析工具，供各相关部门查询分析能源相关信息。

  根据工厂需求，安科瑞电气股份有限公司为其搭建了一套能源管理系统。

4 系统架构

  根据工厂实际情况进行组网，如系统结构图所示：该能源管理系统设置一套能源主机和两套能源区域分机，根据各个区域的权限进行能源监视和管理。

系统结构图

5 系统软件模块

• 配电监测

  该能源管理系统能够以配电一次干线图的形式直观显示配电线路的分布情况，同时将实时采集的各回路的电参量信息，以及配电回路开关的分合闸状态，接地刀闸状态及相关故障、告警信号，实时显示在系统界面中。

  功能要求：高压回路的一次图界面应显示回路名称、三相电流、三相线电压、总有功功率、总无功功率、总功率因数、频率和开关量光字牌。10kV配电系统中所需要监测的开关量为：断路器分合闸信号、手车工作/试验位置信号、远方/就地切换位置信号、弹簧储能位信号、接地刀信号、超高温跳闸信号、高温报警信号、事故信号和预告报警信号；低压进线回路电参量界面显示：回路名称、开关状态、三相电流、三相电压、总有功功率、总无功功率、总功率因数、频率和正向有功电能累计值。低压出线回路界面显示：回路名称、开关状态、三相（单相）电流。每个回路旁设置详细参数按钮，通过点击可查看该回路详细电参量，包括三相电流、三相电压、总有功功率、分相有功功率、总无功功率、分相无功功率、总功率因数、分相功率因数、频率、正向有功电能、反向有功电能、感性无功电能、容性无功电能。

• 电能报表

  系统以丰富的数据报表体现计量体系的完整性。系统具备各回路定时抄表汇总统计功能，用户可以自由查询自系统正常运行以来任意时间段内各配电节点的用电情况，即该节点进线用电量与各分支回路消耗电量的统计分析报表。该功能使得用电可视透明，并在用电误差偏大时可追溯，维护计量体系的正确性。

• 负荷曲线

  系统对配电系统总进线回路（或重要负荷的出线）设计了负荷趋势曲线。便于配电维护人员及时掌握用电需求与供电系统负荷占比，确保供电可靠性，为用户单位的用能权益提供保障。借助该功能，还可分析用能需量的增长趋势，适时调整需量申报，减少因需量偏差过大造成的多余缴费。

• 电参量报表

  安科瑞能源管理系统具有对实时电力参数和历史电力参数的存储和管理功能，所有实时采集的数据、顺序事件记录等均可保存到实时数据库。在监控画面中能够自定义需要查询的参数、查询的时间段或选择查询最近更新的记录数等，并通过报表方式显示出来。该功能方便用户进行事故追溯查询。

• 综合能耗主界面

  反映企业当年用能各分类能耗和折算为标准煤的综合能耗，并计算得到单位面积能耗；

  企业中的能耗分类虽然较多，但是能通过表计计量的主要有电、水能源。

• 分类能耗主界面

  反映某分类能耗（例如电）当日及昨日同期、当月及上月同期、当年及上年同期的用能及对比，增长百分比及增加值；

  反映某分类能耗过去48小时、过去31天、过去12个月、过去3年的用能趋势；

  反映某分项能耗的当月用能饼图；

  反映某分类能耗当年各月用能同比分析图；

• 计划与实绩管理

  Acrel-5000能耗管理系统的能源计划管理基于生产需要和能源指标要求，综合考虑按产线/生产设备、车间、班组等实际需求，可手动输入/获取适合用能单位的能耗基础数据，形成年、季、月、日的曲线图，其中年、季、月、日显示方式可选择,和国家以及行业标准形成能耗对标；

• 部门统计

  统计各个部门的用电，用水等能耗

• 用能排名

  可以统计各个车间，办公室等等的用能排名，支持正序和逆序排序，也可作为考核的一个依据；

• 同环比分析

  Acrel-5000能耗管理系统可将各种类型（电、水、气）和各主要耗能设备的能耗与去年同期值和上月值进行同比环比分析，检验节能效果，根据分析结果执行节能绩效考核，以及节能目标的修正；

  时间精度到分钟；

• 区域用电统计

  统计各个车间，办公室等区域的用能;

• 能耗折标统计

  Acrel-5000能耗管理系统建立能耗折标系统，将各类能源消耗折算成标准煤或CO2排放量，配置各类能源消耗的费率，设置不同能源类型的不同时间段的能源单价，将能源消耗折算为标准煤、费用金额后进行综合比较

• 单耗管理

  根据配置相关信息，合计出各类产品单耗，用能成本统计，各个用能计量等

  系统亦可实现产线能耗、班组能耗及车间能耗统计。

• 用户管理

  本系统软件设置多达上百种密码分区和密码设置，为系统管理员、后勤管理人员、设备维护人员等提供分级密码，并对所有操作自动进行带时标事件记录，可建立良好的反事故措施。

  为了使实时系统能够安全稳定运行，整个系统提供可靠的安全保护措施，所有的系统操作员能够根据权限大小赋予某特性，这些特性规定了各个操作员对系统及各种活动的适用范围，如用户名，口令字，操作权限及操作范围等特性。

6 能源系统搭建的意义

  根据企业能耗运行效果分析，建立典型能耗分析模型，统一分析。

• 梳理配电结构、完善计量及生产过程数据

  企业能源相关数据在线采集是企业能源管理系统建设的基础，根据企业自身需求完善一、二、三级能源器具的配备，并根据生产要求，完善其他不可采集数据（如手工录入产量等）。

• 能效监控与能耗预警

  能效监控是企业能源精细化管理的重要手段。能源系统能实现对主要生产线能源消耗数量和质量、能耗相关工艺设定值及产品产量监控；可实时监控中电能耗设备运行状态；对主要能耗工序班组或产品实施统计过程分析管理，发挥信息系统扁平化管理优势，根据能耗预警指标体系，设计能耗预警机制，定制能源预警功能，便于企业及时发现处理能源浪费现象，帮助企业实现能源优化调度及使用。

• 能效分析

  能效分析时能源管理中心挖掘企业节能潜力的重要抓手。通过对全厂能量平衡分析、能效分析、能效对标管理、KPI相关性分析等手段，系统地分析企业能效水平及其影响因素，有效评估节能技改效果，为企业持续提高能效水平提供有力支撑。

• 能效绩效考核

  能效绩效考核是企业能源管理系统实现能源管理闭环管控的重要环节，企业必须对生产线、重点耗能生产工序和重点耗能设备的能效进行分析，科学制定绩效考核指标体系，将企业的奖惩制度与能效绩效考核挂钩。通过能源管理系统计算个生产班次能效绩效水平达标情况，实现能效绩效考核的合理、公正、全面和及时。

• 全厂能量系统的优化调度

  对于具有复杂能量系统的重点用能单位，如涉及能量转换、利用和回收等环节耦合问题，考虑能量在转换、利用和回收过程有大滞后和强耦合的特性，可以对各环节关键操作变量进行在线监控，实现动态优化控制，以实现全厂能效实时运行的最大化。

8 结束语

  通过对全厂各区域电、水等能源介质的统一综合管理，使得车间能对各区域设备能源使用情况进行查询分析，帮助车间人员发现潜在的节能机会，最大限度地提高企业的能源利用效率，科学有效地管理企业的能源使用，从而降低能源使用费用，为建立节约型社会发挥作用。

参考文献：

[1].任致程 周中. 电力电测数字仪表原理与应用指南[M]. 北京. 中国电力出版社. 2007. 4

[2].周中.电力仪表在大型公共建筑电能分项计量中的应用[J].现代建筑电气 2010. 6

作者简介：

任华，男，本科。任职单位：现任职于安科瑞电气股份有限公司

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