淺談電能管理系統(tǒng)在自來水廠節(jié)能降耗中的應(yīng)用

時間：2023-04-23作者：安科瑞電氣股份有限公司瀏覽：122

楊翠

安科瑞電氣股份有限公司 上海嘉定 201801
摘要：企業(yè)電能管理系統(tǒng)是響應(yīng)國家節(jié)能降耗和精細化能源管理號召的產(chǎn)物，旨在提高終端用電效率和改變用電方式，在滿足同樣用電功能的同時，實現(xiàn)用電和設(shè)備危險預(yù)警、減少電量消耗和電力需求，達到安全用電、節(jié)約資源和保護環(huán)境，實現(xiàn)“安全用電、經(jīng)濟用電、有序用電、智能用電”的用電目標。2014年10月在我*四水廠南站(即*七水廠)啟動電能管理系統(tǒng)科研項目，將廠區(qū)配電網(wǎng)首批建立7個監(jiān)測點，對電能量及電能指標進行集中管理。通過7個監(jiān)控點的采集，實現(xiàn)二十四小時在線監(jiān)測和歷史數(shù)據(jù)的讀取及故障異常報警功能，為安全用電、**正常生產(chǎn)提供準確、有效的數(shù)據(jù)依據(jù)，及時反饋現(xiàn)場電能指標信息;為在水廠推行該系統(tǒng)提供參借鑒。
關(guān)鍵詞：電能管理安全用電在線實時量控
1電能管理系統(tǒng)功能
     該系統(tǒng)包括軟件平臺和硬件采集終端兩個部分，采集終端主要實現(xiàn)遠程抄表功能和防竊電功能，實時測現(xiàn)場電能監(jiān)測儀，采集終端直接將數(shù)據(jù)傳回服務(wù)器并把數(shù)據(jù)保存到數(shù)據(jù)庫，通過C/S或B/S方式可以進行查詢數(shù)據(jù)。概括來說，它主要具有以下幾方面功能:(見圖1)

圖1 北京自來水集團能效管理系統(tǒng)
1.1在線實時監(jiān)控功能
    （1）實現(xiàn)所轄區(qū)域主要用電設(shè)備的遠程用電數(shù)據(jù)(三相電流、線電壓、相電壓、電量、功率因數(shù)、頻率、負荷率、有功功率、無功功率、溫度)采集功能。
    （2）能遠方設(shè)置采集終端設(shè)備參數(shù)，實現(xiàn)軟件自主凍結(jié)數(shù)據(jù)，系統(tǒng)自動每5分鐘自動采取數(shù)據(jù)，以曲線、圖表方式展現(xiàn)。
    （3）具備自動和人工實時召測功能。
    （4）具備全部和分組以及單個主要設(shè)備抄錄功能。
    （5）具有自動路由功能，完成用電終端通信。*人工干預(yù)。
1.2電能質(zhì)量實時監(jiān)控功能
     （1）對企業(yè)電能質(zhì)量實行自動巡查，展現(xiàn)功率因數(shù)、線電壓偏差、相電壓偏差、線(相)電壓不平衡、電流不平衡、頻率偏差、電壓(電流)相位角、電壓(電流)諧波含有率、諧波畸變率等。
     （2）對上述數(shù)據(jù)的統(tǒng)計、分析;以圖表、曲線顯示展現(xiàn)，為電能管理者提供實時數(shù)據(jù)支持，便于掌控企業(yè)電能狀態(tài)及尋找用電短板。
1.3異常報警功能
     （1）為提高供電可靠性，系統(tǒng)自動采集電能指標異常事件(如頻率、溫度、電流越過上限、零線電流、諧波等指標考核)。
     （2）實現(xiàn)大數(shù)據(jù)處理，進行數(shù)據(jù)分析，統(tǒng)計并提交在線故障報警頁面，做到電力安全、可靠。安全就是*大的效益。
     （3）實現(xiàn)電能數(shù)據(jù)的歷史(日、月、年)查詢、統(tǒng)計、分析;電量、電費的統(tǒng)計。(4)
     （4）決策分析及報表功能。
2電能管理系統(tǒng)拓撲結(jié)構(gòu)
      “電能管理系統(tǒng)”由兩個部分組成，其一是電管理數(shù)據(jù)中心，是系統(tǒng)的**部分;其二是配電系統(tǒng)的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)。(見圖2)

圖2 系統(tǒng)邏輯結(jié)構(gòu)圖
      （1）電能管理數(shù)據(jù)中心是系統(tǒng)的**，包括數(shù)據(jù)主站系統(tǒng)、數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)和數(shù)據(jù)處理與信息發(fā)布系統(tǒng)，也就是我們通常所說的平臺。數(shù)據(jù)主站系統(tǒng):用戶接收配電系統(tǒng)傳感器采集的數(shù)據(jù)，并進行解析，*終將數(shù)據(jù)存儲到數(shù)據(jù)庫;同時向廠內(nèi)傳感器發(fā)布指令，請求所需要的數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)庫系統(tǒng):主要用于存儲電能指標數(shù)據(jù)和數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)的處理結(jié)果。數(shù)據(jù)處理系統(tǒng):將采集到的電能數(shù)據(jù)加工成電能管理信息，系統(tǒng)融現(xiàn)代電能管理思想和電力技術(shù)為一體，相當(dāng)于一個電力用戶的電能ERP。系統(tǒng)包括應(yīng)用服務(wù)器、數(shù)據(jù)分析模型、信息展示模型、智能用電模型等。信息發(fā)布系統(tǒng):將水廠管理信息發(fā)布到Web服務(wù)器，相關(guān)人員通過登陸互聯(lián)網(wǎng)就可以獲取電能管理信息。系統(tǒng)包括Web服務(wù)器、Web應(yīng)用、信息安全系統(tǒng)等。
      （2）數(shù)據(jù)采集系統(tǒng):收集分布在七廠配電網(wǎng)中的電能數(shù)據(jù)，將電壓、電流、溫度的擬信號轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號，將電能到數(shù)據(jù)主站;主要設(shè)備有電能監(jiān)測儀、485通信服務(wù)器、485通信網(wǎng)絡(luò)、GPRS通信網(wǎng)絡(luò)等，系統(tǒng)將各種傳感器互聯(lián)成網(wǎng)絡(luò)與主站系統(tǒng)連接，組成上圖的下半部分。
3電能管理系統(tǒng)軟件
     “電能管理系統(tǒng)”軟件功能主要包括，電能在線(實時)管理、用電分析、輔助決策、有序用電、設(shè)備運行管理等主要功能組成，此系統(tǒng)可采取模塊化定制開發(fā)，可提供企業(yè)ERP系統(tǒng)接口。
     “電能管理系統(tǒng)”的功能界面如下:(見圖3)
      首頁面展示企業(yè)整體配電網(wǎng)運行環(huán)境和電能參數(shù)檢測配電網(wǎng)是否安全、可靠。顯示異常信息及報警功能，為企業(yè)用戶提供可靠的預(yù)測數(shù)據(jù)。

圖3 “電能管理系統(tǒng)”的功能界面
3.1電能運行圖
      電能運動圖反映當(dāng)前配用電區(qū)域內(nèi)電能的運動情況及各取樣點的實時電能指標，如:電量統(tǒng)計，總負荷，總功率因數(shù)，負荷率，三相電流、電壓、零線電流以及所帶負載的用電實時統(tǒng)計，通過該頁面可全面了解購入的電能在自己配電網(wǎng)中的傳遞與運動情況。以下為圖例:(見圖4)

圖4 電能運行圖
3.2用電結(jié)構(gòu)圖
      反映了各用電點的用電結(jié)構(gòu)，就是該監(jiān)測點的生產(chǎn)、辦公、生活和其他用電的比例，通該圖表可客觀反映監(jiān)測點用電結(jié)構(gòu)的合理性并指導(dǎo)合理分配用電，使其用電較加合理，有序。以下為圖例:(見圖5)

圖5 用電結(jié)構(gòu)圖
3.3電力實時運行圖表  
     通過對電能數(shù)據(jù)的實時采集、分析和統(tǒng)計，從負荷、功率因數(shù)、電流、電壓方面，分別反映出用電點的電力指標、電能質(zhì)量指標的變化情況和異常情況以及監(jiān)測點的電量消耗情況，為電能管提供用電安全的標準以及檢修的依據(jù)，做到安全用電，防范于未然。以下為圖例:(見圖6)

圖6 電力實時運行圖表
4*七水廠電能管理系統(tǒng)工作目標
      *七水廠位于豐臺區(qū)馬家堡以西，日供水能力2.2萬立方米，**南城東到方莊西到洋橋區(qū)域的供水壓力。在*七水廠建立電能管理體系，實現(xiàn)電能管理可測量，可評價，可考核，可持續(xù)改進，切通過數(shù)據(jù)說話，通過與自身歷史情況比較與能效標比較，實現(xiàn)“量控”。
5工作內(nèi)容
      *七水廠供電系統(tǒng)為10KV高壓兩路供電，共2臺SCB9-800/10變壓器，報裝容量850KVA。電能管理系統(tǒng)在*七水廠建立7個監(jiān)測點，分別為413(辦公照明總)、414-1(1"配水機電源)、414-2(2*配水機電源)、423-1(3"配水機電源)、423-2(熱泵)401(進線)、402(進線)對電能量及電能指標進行集中管理。通過有線網(wǎng)絡(luò)通道對54個運行參數(shù)進行數(shù)據(jù)采集(電流、電壓、功率、溫度等)，然后通過無線GPRS把采集到的據(jù)傳輸?shù)?四水廠服務(wù)器上，保存到oracle數(shù)據(jù)庫中，實現(xiàn)二十四小時在線監(jiān)測和歷史數(shù)據(jù)的讀取及故障異常報警功能，采用B/S結(jié)構(gòu)實現(xiàn)手機、電腦在任何地點登陸軟件系統(tǒng)。(見圖7)

圖7 *七水廠供電系統(tǒng)
 
6系統(tǒng)效果分析
6.1提高用電管理水平
      管理系統(tǒng)可監(jiān)測廠區(qū)用電負荷。根據(jù)管理系統(tǒng)平臺統(tǒng)計的數(shù)據(jù)，變壓器的負載率比較低(負荷分析)，廠區(qū)總的*大負荷率為:54.12%(平均負荷/*大荷)。

圖8 峰、谷、平用電分析
6.1.1峰、谷、平用電分析 
      從平臺運行數(shù)據(jù)顯示得知:*七水廠的峰、平、谷用電方式結(jié)合實際生產(chǎn)工藝及需求可考慮或改進是否有合理利用空間。北京現(xiàn)行電價政策為:峰電價:1.0044元/kWh、平電價:0.695元/kWh、谷電價:0.3946元/kWh。通過平臺預(yù)演優(yōu)化功能如下:將高峰用電負荷轉(zhuǎn)移20%至谷電，將平段用電負荷轉(zhuǎn)移10%至谷電，電費降低17%。(見圖9)

圖9 平臺預(yù)演優(yōu)化對比圖
6.1.2有序用電分析
      通過平臺監(jiān)測，可以發(fā)現(xiàn)動力用電為主的系統(tǒng)占得比例關(guān)系，例如:“413照明”用電日均達到100kWh左右，占1”變壓器總用電量10%左右。
6.2安全生產(chǎn)用電分析
6.2.1功率因素分析
      根據(jù)平臺數(shù)據(jù)分析，廠區(qū)供電供電公司考核標準為:0.9，實際平臺監(jiān)測為:0.92。運行情況較好，供電局減免電費300元/月左右。(圖10)

圖10 三相功率因數(shù)記錄圖
6.2.2電流不平衡度分析
     根據(jù)數(shù)據(jù)平臺分析可以得知，電流不平衡度*大值達到多少，以及可能會帶來電氣火災(zāi)和電能浪費兩大問題。根據(jù)實際情況提出處理建議，并進行現(xiàn)場排查并處理，防范于未然，供水安全就是*大的效益。
6.2.3電能運行環(huán)境異常報告分析
     根據(jù)平臺二十四小時對現(xiàn)場用電環(huán)境的實時檢測，自動生成異常報告文檔。為電能管理提供科學(xué)、有效、及時的數(shù)據(jù)，使其快捷的排查故障。
7 安科瑞Acrel-3000WEB電能管理解決方案
7.1概述
    用戶端消耗著整個電網(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：**的表計，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行細分和統(tǒng)計，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用電的使用消耗情況，便于找出高耗能點或不合理的耗能習(xí)慣，有效節(jié)約電能，為用戶進一步節(jié)能改造或設(shè)備升級提供準確的數(shù)據(jù)支撐。



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