企業(yè)智慧能源管理系統(tǒng)的應(yīng)用與展望 |
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安科瑞電氣股份有限公司
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摘要:在信息化技術(shù)應(yīng)用日益發(fā)展的今天,各類用電企業(yè)對(duì)于電能的管理已經(jīng)不僅局限于按月的電能計(jì)量結(jié)算了,對(duì)供電系統(tǒng)運(yùn)行的實(shí)時(shí)監(jiān)測、對(duì)電能量按工序或設(shè)備的考核、甚至是按單爐單機(jī)的成本核算,都需要建立起動(dòng)態(tài)實(shí)時(shí)的電能管理系統(tǒng)。本文介紹了基于實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)采集的電能管理系統(tǒng)的設(shè)計(jì)及應(yīng)用情況,對(duì)實(shí)時(shí)電能管理系統(tǒng)的總體結(jié)構(gòu)、數(shù)據(jù)模型、功能結(jié)構(gòu)及各環(huán)節(jié)的應(yīng)用要點(diǎn)進(jìn)行了分析研究。 關(guān)鍵詞:用電企業(yè);電能管理;實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫數(shù)據(jù)采集; 0引言 電能管理系統(tǒng)以智能電表(以下簡稱電能表)為數(shù)據(jù)采集的源頭,利用互聯(lián)網(wǎng)、工業(yè)以太網(wǎng)等各種網(wǎng)絡(luò)通訊方式與實(shí)時(shí)電能數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)相連接,實(shí)時(shí)電能數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)將處于分散狀態(tài)的電能數(shù)據(jù)讀取到實(shí)時(shí)電能采集數(shù)據(jù)庫;依靠實(shí)時(shí)電能采集數(shù)據(jù)庫,電能采集監(jiān)測系統(tǒng)可以提供動(dòng)態(tài)實(shí)時(shí)的電能采集網(wǎng)絡(luò)監(jiān)測功能;再通過電能數(shù)據(jù)上傳接口定時(shí)將電能管理數(shù)據(jù)保存到電能數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)的數(shù)據(jù)庫,按照設(shè)定的處理周期進(jìn)行電量結(jié)算,后利用電能管理信息系統(tǒng)提供電能管理信息。根據(jù)不同類型企業(yè)的需要,通過電能數(shù)據(jù)服務(wù)接口可以為ERP等信息化系統(tǒng)提供電能網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行和電量數(shù)據(jù),為生產(chǎn)管理與成本管理提供電力系統(tǒng)的數(shù)據(jù);根據(jù)電能管理用戶的需要,還可以通過外部數(shù)據(jù)接口接受來自企業(yè)內(nèi)部其它信息系統(tǒng)的數(shù)據(jù),例如有關(guān)計(jì)劃數(shù)據(jù)、生產(chǎn)實(shí)績數(shù)據(jù)等。系統(tǒng)的總體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)如圖1所示。
圖1電能管理系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu) 1實(shí)時(shí)電能數(shù)據(jù)采集系統(tǒng) 實(shí)時(shí)電能采集系統(tǒng)是以實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫技術(shù)為基礎(chǔ),建立起實(shí)時(shí)電能采集數(shù)據(jù)庫,采集的主要步驟是:
實(shí)時(shí)電能數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的采樣周期通?梢栽O(shè)置為500ms。 2電能采集監(jiān)測系統(tǒng) 電能采集監(jiān)測系統(tǒng)是一套有動(dòng)態(tài)實(shí)時(shí)功能的Web應(yīng)用軟件系統(tǒng),它首先提供一套反映系統(tǒng)內(nèi)所管理變電所、開關(guān)站或配電室等電網(wǎng)結(jié)點(diǎn)分布情況和當(dāng)前運(yùn)行狀態(tài)的“電能采集系統(tǒng)總體監(jiān)測圖”,圖中可以根據(jù)用戶需要設(shè)置各結(jié)點(diǎn)設(shè)備的狀態(tài),例如:正常運(yùn)行為“綠色”、故障或檢修停運(yùn)狀態(tài)為“紅色”、備用狀態(tài)為“灰色”。點(diǎn)擊圖上的某一結(jié)點(diǎn)設(shè)備,可以按電能網(wǎng)絡(luò)圖或電能數(shù)據(jù)表的形式動(dòng)態(tài)的顯示該結(jié)點(diǎn)內(nèi)部所屬的各個(gè)用電部位的電能數(shù)據(jù)。實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)顯示的刷新頻率可以與實(shí)時(shí)電能數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的采樣周期相同。 這一系統(tǒng)的功能主要是為電能管理系統(tǒng)提供基礎(chǔ)的運(yùn)行管理服務(wù),也為現(xiàn)場電能表的運(yùn)行維護(hù)提供服務(wù),同時(shí)還可以間接的為電能表所測量的供電、用戶設(shè)備的運(yùn)行維護(hù)提供參考信息。 3電能數(shù)據(jù)上傳接口 按照設(shè)定的數(shù)據(jù)上傳周期,定時(shí)由實(shí)時(shí)電能數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)提取電能管理需要的數(shù)據(jù),保存到電能數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)。依據(jù)一個(gè)企業(yè)對(duì)電能數(shù)據(jù)所需要的小時(shí)間粒度,上傳周期可以為1分鐘到60分鐘設(shè)置,例如化工企業(yè)若以滿足生產(chǎn)日報(bào)為小時(shí)間要求,則設(shè)置為10分到60分鐘都可以,但若想滿足轉(zhuǎn)爐煉鋼按爐次計(jì)算成本的要求,就設(shè)置為不大于2分鐘。總之上傳周期的設(shè)置,就是以企業(yè)對(duì)通電數(shù)據(jù)的需要為前提,根據(jù)系統(tǒng)存儲(chǔ)能力、考慮數(shù)據(jù)的處理效率來確定,設(shè)置時(shí)還要兼顧數(shù)據(jù)的保存期限要求。 4電能數(shù)據(jù)管理系統(tǒng) 電能數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)以關(guān)系數(shù)據(jù)庫為基礎(chǔ),針對(duì)電量計(jì)算數(shù)據(jù)和電力系統(tǒng)運(yùn)行數(shù)據(jù)兩個(gè)種類分別構(gòu)建出按時(shí)間分層的電能數(shù)據(jù)模型如圖2所示。其中:
這種數(shù)據(jù)的分類存儲(chǔ)策略,主要是用來滿足用戶的不同管理需求;而分層的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)策略則是為了更好的滿足數(shù)據(jù)的處理效率要求。 數(shù)據(jù)在按設(shè)定的采集周期形成采集基礎(chǔ)數(shù)據(jù)的同時(shí),按時(shí)自動(dòng)進(jìn)行各時(shí)間層面數(shù)據(jù)的歸集處理,并且可以根據(jù)不同層面數(shù)據(jù)的使用有效期限設(shè)置自動(dòng)轉(zhuǎn)儲(chǔ)與清理策略。例如,電能采集原始數(shù)據(jù)、電量計(jì)算采集數(shù)據(jù)和電力運(yùn)行采集數(shù)據(jù)可以設(shè)置為保存3個(gè)月到12個(gè)月,小時(shí)數(shù)據(jù)、班數(shù)據(jù)和運(yùn)行統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)可以保存為3年,日數(shù)據(jù)可以保存10年等。超過保存期限的數(shù)據(jù)自動(dòng)進(jìn)行轉(zhuǎn)儲(chǔ)與刪除,這樣能夠在滿足使用要求的前提下盡量減少在線存儲(chǔ)空間的占用,目的就是為了提高處理效率。
圖2電能數(shù)據(jù)模型 5電能管理信息系統(tǒng) 電能管理信息系統(tǒng)是一個(gè)面向管理與服務(wù)的Web應(yīng)用軟件系統(tǒng),它主要由運(yùn)行管理、計(jì)量管理、綜合管理、信息服務(wù)和系統(tǒng)管理五大功能項(xiàng)目構(gòu)成,電能管理信息系統(tǒng)的主功能結(jié)構(gòu)如圖3所示。
圖3電能管理信息系統(tǒng)主功能結(jié)構(gòu) 6安科瑞Acrel-3000WEB電能管理解決方案 6.1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內(nèi)容主要包括: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。 安科瑞Acrel-3000WEB電能管理解決方案通過對(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。 6.2應(yīng)用場所 (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、金融機(jī)構(gòu)建筑等); (3)旅游建筑(賓館飯店、娛樂場所等); (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)等); (6)交通運(yùn)輸建筑(機(jī)場、車站、碼頭建筑等)。 6.3系統(tǒng)結(jié)構(gòu)
6.4系統(tǒng)功能 6.4.1實(shí)時(shí)監(jiān)測 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、隔離開關(guān)、地刀等合、分狀態(tài),以及有關(guān)故障、告警等信號(hào)。
6.4.2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,用戶可以自由查詢自系統(tǒng)正常運(yùn)行以來任意時(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。
6.4.3詳細(xì)電參量查詢 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)相電流趨勢曲線及24小時(shí)電壓趨勢曲線。
6.4.4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,在查詢界面中能夠自定義需要查詢的參數(shù)、時(shí)間或選擇查詢更新的記錄數(shù)據(jù)等,并通過報(bào)表方式顯示出來。用戶可以根據(jù)需要定制運(yùn)行日報(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。
6.4.5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,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。
6.4.6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,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)出聲音或語音提醒。
6.4.7歷史事件查詢 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,查詢統(tǒng)計(jì)、事故分析。
6.4.8電能質(zhì)量監(jiān)測 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,運(yùn)行維護(hù)人員可以通過諧波分析棒圖、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)測功能的電力儀表,不需要可刪除。
6.4.9遙控操作 系統(tǒng)支持對(duì)斷路器、隔離開關(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)保測控裝置具備遙控功能等硬件設(shè)備的支持。
6.4.10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(如配電回路名稱修改等)?梢远x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。
6.4.11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。
6.4.12視頻監(jiān)控 視頻監(jiān)控展示了當(dāng)前實(shí)時(shí)畫面(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。
6.4.13用戶報(bào)告 用戶報(bào)告頁面主要用于對(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。
6.4.14APP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、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,設(shè)備檔案查詢、待辦事件處理、巡檢記錄查詢等。
6.5系統(tǒng)硬件配置清單
7結(jié)束語 用電企業(yè)通過電能管理系統(tǒng)的應(yīng)用,不但要解決傳統(tǒng)的電能計(jì)量結(jié)算問題,更重要的是要實(shí)現(xiàn)面向重要工序和重點(diǎn)設(shè)備的電能成本考核管理,真正使節(jié)能降耗從管理層的行為變?yōu)槠髽I(yè)職工全員的自覺行動(dòng)。一套實(shí)時(shí)采集、自動(dòng)結(jié)算、動(dòng)態(tài)完整的反映電能消耗詳細(xì)過程與 綜合狀況的電能信息服務(wù)體系,為企業(yè)的這些需求提供了有力的工具。這種基于實(shí)時(shí)采集的電能管理系統(tǒng),還為企業(yè)供電系統(tǒng)的運(yùn)行管理提供了網(wǎng)絡(luò)化的監(jiān)測管理工具。同時(shí),電能管理系統(tǒng)的實(shí)施,也可為企業(yè)ERP等其它信息化系統(tǒng)提供電能數(shù)據(jù)共享。 【參考文獻(xiàn)】
[4] 安科瑞企業(yè)微電網(wǎng)設(shè)計(jì)與應(yīng)用手冊2022.05版.
作者簡介:龔永波,安科瑞電氣股份有限公司,主要研究方向?yàn)橹悄茈娋W(wǎng)供配電,Email: 28801392115@qq.com QQ:2881392115 |
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