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淺談企業(yè)電能量管理系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與應(yīng)用

瀏覽次數(shù):361更新時(shí)間:2024-07-24
一、引言
在當(dāng)今競爭激烈的商業(yè)環(huán)境中,企業(yè)對于能源管理的重視程度日益提高。電能量作為企業(yè)能源消耗的重要組成部分,其有效的管理對于降低成本、提高能源利用效率以及實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展具有關(guān)鍵意義。本文將深入探討企業(yè)電能量管理系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與應(yīng)用,旨在為企業(yè)提供一套科學(xué)、高效的電能量管理解決方案。
二、企業(yè)電能量管理系統(tǒng)的需求分析
  1. 精準(zhǔn)計(jì)量與監(jiān)測
    企業(yè)需要對各個(gè)用電環(huán)節(jié)進(jìn)行精確的電能量計(jì)量和實(shí)時(shí)監(jiān)測,以獲取準(zhǔn)確的用電數(shù)據(jù)。

    • 例如,在生產(chǎn)車間,對每臺設(shè)備的用電情況進(jìn)行單獨(dú)計(jì)量,便于分析設(shè)備的能耗效率。

    • 在辦公區(qū)域,區(qū)分不同樓層或部門的用電計(jì)量,有助于制定針對性的節(jié)能措施。

  2. 數(shù)據(jù)分析與報(bào)表生成
    能夠?qū)κ占降碾娔芰繑?shù)據(jù)進(jìn)行深入分析,生成各類報(bào)表,為管理決策提供依據(jù)。

    • 如月度、季度和年度的用電總量及趨勢分析報(bào)表,幫助企業(yè)了解用電規(guī)律。

    • 分部門或產(chǎn)品線的能耗對比報(bào)表,找出能耗過高的環(huán)節(jié)。

  3. 異常報(bào)警與故障診斷
    及時(shí)發(fā)現(xiàn)電能量異常波動和潛在的電氣故障,保障用電安全。

    • 當(dāng)用電量突然大幅增加或減少時(shí),系統(tǒng)自動發(fā)出報(bào)警,提醒相關(guān)人員排查原因。

    • 對電氣設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)測,提前診斷可能出現(xiàn)的故障。

  4. 能效評估與節(jié)能建議
    通過對電能量數(shù)據(jù)的分析,評估企業(yè)的能源利用效率,并提供節(jié)能建議。

    • 對業(yè)的能效標(biāo)準(zhǔn),指出企業(yè)的優(yōu)勢和不足。

    • 根據(jù)用電情況,推薦合理的節(jié)能設(shè)備或調(diào)整生產(chǎn)流程。

三、企業(yè)電能量管理系統(tǒng)的設(shè)計(jì)架構(gòu)
  1. 數(shù)據(jù)采集層
    通過智能電表、傳感器等設(shè)備,實(shí)時(shí)采集電能量數(shù)據(jù)。

    • 選用高精度、穩(wěn)定性好的智能電表,確保數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性。

    • 合理布局傳感器,覆蓋企業(yè)的各個(gè)用電節(jié)點(diǎn)。

  2. 數(shù)據(jù)傳輸層
    采用有線或無線的通信方式,將采集到的數(shù)據(jù)傳輸至數(shù)據(jù)處理中心。

    • 例如,利用以太網(wǎng)、RS485 等有線通信方式,保證數(shù)據(jù)傳輸?shù)姆€(wěn)定性。

    • 對于難以布線的區(qū)域,可采用 Wi-Fi、Zigbee 等無線通信技術(shù)。

  3. 數(shù)據(jù)處理與存儲層
    對接收的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理、分析和存儲。

    • 運(yùn)用大數(shù)據(jù)處理技術(shù)和數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng),快速處理海量的電能量數(shù)據(jù)。

    • 建立數(shù)據(jù)倉庫,實(shí)現(xiàn)歷史數(shù)據(jù)的長期存儲和查詢。

  4. 應(yīng)用展示層
    通過可視化界面,向用戶展示電能量數(shù)據(jù)和分析結(jié)果。

    • 采用圖表、報(bào)表、地圖等多種形式,直觀呈現(xiàn)用電情況。

    • 提供移動端應(yīng)用,方便用戶隨時(shí)隨地查看。

四、企業(yè)電能量管理系統(tǒng)的功能模塊
  1. 電能量計(jì)量模塊
    實(shí)現(xiàn)對企業(yè)內(nèi)各個(gè)用電點(diǎn)的電能量精確計(jì)量。

    • 支持多種計(jì)量方式,如有功電能、無功電能、視在電能等。

    • 具備分時(shí)計(jì)量功能,便于執(zhí)行峰谷電價(jià)政策。

  2. 數(shù)據(jù)監(jiān)測與分析模塊
    實(shí)時(shí)監(jiān)測電能量數(shù)據(jù),并進(jìn)行深入分析。

    • 提供實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)曲線和歷史數(shù)據(jù)趨勢分析。

    • 運(yùn)用數(shù)據(jù)挖掘技術(shù),發(fā)現(xiàn)潛在的用電規(guī)律和問題。

  3. 報(bào)警管理模塊
    設(shè)置電能量異常報(bào)警閾值,及時(shí)發(fā)出警報(bào)。

    • 如電流過載、電壓異常、功率因數(shù)過低等報(bào)警。

    • 支持多種報(bào)警方式,如短信、郵件、系統(tǒng)彈窗等。

  4. 能效評估模塊
    依據(jù)國家標(biāo)準(zhǔn)和行業(yè)規(guī)范,對企業(yè)的能效進(jìn)行評估。

    • 生成能效評估報(bào)告,明確能效等級和改進(jìn)方向。

    • 對比企業(yè)自身不同時(shí)期的能效水平,評估節(jié)能措施的效果。

  5. 節(jié)能管理模塊
    根據(jù)能效評估結(jié)果,提供節(jié)能建議和方案。

    • 推薦節(jié)能設(shè)備和技術(shù)改造措施。

    • 制定節(jié)能目標(biāo)和考核機(jī)制,推動節(jié)能工作的持續(xù)開展。

五、企業(yè)電能量管理系統(tǒng)的應(yīng)用案例
  1. 某制造企業(yè)
    通過安裝電能量管理系統(tǒng),實(shí)現(xiàn)了對生產(chǎn)車間設(shè)備用電的實(shí)時(shí)監(jiān)測和分析。發(fā)現(xiàn)部分設(shè)備存在空轉(zhuǎn)和待機(jī)能耗過高的問題,采取優(yōu)化生產(chǎn)流程和設(shè)備定時(shí)開關(guān)機(jī)等措施,每月節(jié)約用電約 10%。

  2. 某商業(yè)綜合體
    利用電能量管理系統(tǒng)對商場、寫字樓和酒店的用電進(jìn)行分類計(jì)量和分析。根據(jù)不同區(qū)域的用電特點(diǎn),調(diào)整了空調(diào)系統(tǒng)和照明系統(tǒng)的運(yùn)行策略,年度電費(fèi)支出降低了 15%。

  3. 某數(shù)據(jù)中心
    借助電能量管理系統(tǒng)對服務(wù)器、制冷設(shè)備等的用電進(jìn)行精細(xì)化管理。通過優(yōu)化設(shè)備布局和負(fù)載均衡,提高了能源利用效率,減少了 PUE 值(電能使用效率),降低了運(yùn)營成本。

六、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。用戶端急需解決的研究內(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。安科瑞Acrel-3000WEB電能管理解決方案通過對用戶端用電情況進(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)中心等);

(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)

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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。

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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。

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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。

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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。

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6.4.5變壓器運(yùn)行監(jiān)視

系統(tǒng)對配電系統(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。

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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潆娀芈窋嗦菲鳌⒏綦x開關(guān)、接地刀分、合動作等遙信變位,保護(hù)動作、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)事件等級發(fā)出告警。系統(tǒng)報(bào)警時(shí)自動彈出實(shí)時(shí)報(bào)警窗口,并發(fā)出聲音或語音提醒。

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6.4.7歷史事件查詢

系統(tǒng)能夠?qū)b信變位,保護(hù)動作、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)行存儲和管理,方便用戶對系統(tǒng)事件和報(bào)警進(jìn)行歷史追溯,查詢統(tǒng)計(jì)、事故分析。

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6.4.8電能質(zhì)量監(jiān)測

系統(tǒng)可以對整個(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。

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6.4.9遙控操作

系統(tǒng)支持對斷路器、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,對于每次遙控操作,系統(tǒng)自動生成操作記錄,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。

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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。

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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。

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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。

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6.4.13用戶報(bào)告

用戶報(bào)告頁面主要用于對選定的變配電站自動匯總一個(gè)月的運(yùn)行數(shù)據(jù),對變壓器負(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。

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6.4.14 APP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。

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6.5系統(tǒng)硬件配置清單

 

淺談企業(yè)電能量管理系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與應(yīng)用

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七、結(jié)論

企業(yè)電能量管理系統(tǒng)作為實(shí)現(xiàn)能源精細(xì)化管理和節(jié)能減排的重要手段,其設(shè)計(jì)與應(yīng)用對于企業(yè)的可持續(xù)發(fā)展具有重要意義。通過準(zhǔn)確的需求分析、合理的架構(gòu)設(shè)計(jì)和完善的功能模塊,能夠幫助企業(yè)提高能源利用效率、降低成本、保障用電安全,并為企業(yè)在日益激烈的市場競爭中贏得優(yōu)勢。未來,隨著技術(shù)的不斷進(jìn)步和企業(yè)對能源管理要求的不斷提高,電能量管理系統(tǒng)將不斷發(fā)展和完善,為企業(yè)創(chuàng)造更大的價(jià)值。

參考文獻(xiàn)

[1]李正軍.計(jì)算機(jī)測控系統(tǒng)設(shè)計(jì)與應(yīng)用[M].北京:機(jī)械工業(yè)出版社,2004.

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[3]企業(yè)電能量管理系統(tǒng)的研制.曹銳

[4]安科瑞企業(yè)微電網(wǎng)設(shè)計(jì)與應(yīng)用手冊2020.06

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