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智慧空開

電能管理系統在自來水廠節能降耗中的應用

時間：2023/9/11閱讀：847

摘要：企業電能管理系統是響應國家節能降耗和精細化能源管理號召的產物，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，實現用電和設備危險預警、減少電量消耗和電力需求，達到安全用電、節約資源和保護環境，實現“安全用電、經濟用電、有序用電、智能用電"的用電目標。2014年10月在我第四水廠南站(即第七水廠)啟動電能管理系統科研項目，將廠區配電網建立7個監測點，對電能量及電能指標進行集中管理。通過7個監控點的采集，實現二十四小時在線監測和歷史數據的讀取及故障異常報警功能，為安全用電、保障正常生產提供準確、有效的數據依據，及時反饋現場電能指標信息;為在水廠推行該系統提供參借鑒。

關鍵詞：電能管理安全用電在線實時量控

1電能管理系統功能

該系統包括軟件平臺和硬件采集終端兩個部分，采集終端主要實現遠程抄表功能和防竊電功能，實時測現場電能監測儀，采集終端直接將數據傳回服務器并把數據保存到數據庫，通過C/S或B/S方式可以進行查詢數據。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

1.1在線實時監控功能

（1）實現所轄區域主要用電設備的遠程用電數據(三相電流、線電壓、相電壓、電量、功率因數、頻率、負荷率、有功功率、無功功率、溫度)采集功能。

（2）能遠方設置采集終端設備參數，實現軟件自主凍結數據，系統自動每5分鐘自動采取數據，以曲線、圖表方式展現。

（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備抄錄功能。

（5）具有自動路由功能，完成用電終端通信。無需人工干預。

1.2電能質量實時監控功能

（1）對企業電能質量實行自動巡查，展現功率因數、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）對上述數據的統計、分析;以圖表、曲線顯示展現，為電能管理者提供實時數據支持，便于掌控企業電能狀態及尋找用電短板。

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）實現大數據處理，進行數據分析，統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）實現電能數據的歷史(日、月、年)查詢、統計、分析;電量、電費的統計。(4)

（4）決策分析及報表功能。

2電能管理系統拓撲結構

“電能管理系統"由兩個部分組成，其一是電管理數據中心，是系統的核心部分;其二是配電系統的數據采集系統。(見圖2)

圖2 系統邏輯結構圖

（1）電能管理數據中心是系統的核心，包括數據主站系統、數據庫系統和數據處理與信息發布系統，也就是我們通常所說的平臺。數據主站系統:用戶接收配電系統傳感器采集的數據，并進行解析，*終將數據存儲到數據庫;同時向廠內傳感器發布指令，請求所需要的數據。數據庫系統:主要用于存儲電能指標數據和數據處理系統的處理結果。數據處理系統:將采集到的電能數據加工成電能管理信息，系統融現代電能管理思想和電力技術為一體，相當于一個電力用戶的電能ERP。系統包括應用服務器、數據分析模型、信息展示模型、智能用電模型等。信息發布系統:將水廠管理信息發布到Web服務器，相關人員通過登陸互聯網就可以獲取電能管理信息。系統包括Web服務器、Web應用、信息安全系統等。

（2）數據采集系統:收集分布在七廠配電網中的電能數據，將電壓、電流、溫度的擬信號轉換成數字信號，將電能數據傳輸到數據主站;主要設備有電能監測儀、485通信服務器、485通信網絡、GPRS通信網絡等，系統將各種傳感器互聯成網絡與主站系統連接，組成上圖的下半部分。

3電能管理系統軟件

“電能管理系統"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、設備運行管理等主要功能組成，此系統可采取模塊化定制開發，可提供企業ERP系統接口。

“電能管理系統"的功能界面如下:(見圖3)

首頁面展示企業整體配電網運行環境和電能參數檢測配電網是否安全、可靠。顯示異常信息及報警功能，為企業用戶提供可靠的預測數據。

圖3 “電能管理系統"的功能界面

3.1電能運行圖

電能運動圖反映當前配用電區域內電能的運動情況及各取樣點的實時電能指標，如:電量統計，總負荷，總功率因數，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計，通過該頁面可全面了解購入的電能在自己配電網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用電結構圖

反映了各用電點的用電結構，就是該監測點的生產、辦公、生活和其他用電的比例，通該圖表可客觀反映監測點用電結構的合理性并指導合理分配用電，使其用電更加合理，有序。以下為圖例:(見圖5)

圖5 用電結構圖

3.3電力實時運行圖表

通過對電能數據的實時采集、分析和統計，從負荷、功率因數、電流、電壓方面，分別反映出用電點的電力指標、電能質量指標的變化情況和異常情況以及監測點的電量消耗情況，為電能管人員提供用電安全的標準以及檢修的依據，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第七水廠電能管理系統工作目標

第七水廠位于豐臺區馬家堡以西，日供水能力2.2萬立方米，保障南城東到方莊西到洋橋區域的供水壓力。在第七水廠建立電能管理體系，實現電能管理可測量，可評價，可考核，可持續改進，切通過數據說話，通過與自身歷史情況比較與能效標比較，實現“量控"。

5工作內容

第七水廠供電系統為10KV高壓兩路供電，共2臺SCB9-800/10變壓器，報裝容量850KVA。電能管理系統在第七水廠建立7個監測點，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。通過有線網絡通道對54個運行參數進行數據采集(電流、電壓、功率、溫度等)，然后通過無線GPRS把采集到的據傳輸到第四水廠服務器上，保存到oracle數據庫中，實現二十四小時在線監測和歷史數據的讀取及故障異常報警功能，采用B/S結構實現手機、電腦在任何地點登陸軟件系統。(見圖7)

圖7 第七水廠供電系統

6系統效果分析

6.1提高用電管理水平

管理系統可監測廠區用電負荷。根據管理系統平臺統計的數據，變壓器的負載率比較低(負荷分析)，廠區總的*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

從平臺運行數據顯示得知:第七水廠的峰、平、谷用電方式結合實際生產工藝及需求可考慮或改進是否有合理利用空間。北京現行電價政策為:峰電價:1.0044元/kWh、平電價:0.695元/kWh、谷電價:0.3946元/kWh。通過平臺預演優化功能如下:將高峰用電負荷轉移20%至谷電，將平段用電負荷轉移10%至谷電，電費降低17%。(見圖9)

圖9 平臺預演優化對比圖

6.1.2有序用電分析

通過平臺監測，可以發現動力用電為主的系統占得比例關系，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安全生產用電分析

6.2.1功率因素分析

根據平臺數據分析，廠區供電供電公司考核標準為:0.9，實際平臺監測為:0.92。運行情況較好，供電局減免電費300元/月左右。(圖10)

圖10 三相功率因數記錄圖

6.2.2電流不平衡度分析

根據數據平臺分析可以得知，電流不平衡度*大值達到多少，以及可能會帶來電氣火災和電能浪費兩大問題。根據實際情況提出處理建議，并進行現場排查并處理，防范于未然，供水安全就是*大的效益。

6.2.3電能運行環境異常報告分析

根據平臺二十四小時對現場用電環境的實時檢測，自動生成異常報告文檔。為電能管理人員提供科學、有效、及時的數據，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80%的電能，用戶端智能化用電管理對用戶可靠、安全、節約用電有十分重要的意義。構建智能用電服務體系，全面推廣用戶端智能儀表、智能用電管理終端等設備用電管理解決方案，實現電網與用戶的雙向良性互動。用戶端急需解決的研究內容主要包括：*的表計，智能樓宇、智能電器、增值服務、客戶用電管理系統、需求側管理等課題。

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計，以直觀的數據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慣，有效節約電能，為用戶進一步節能改造或設備升級提供準確的數據支撐。

7.2應用場所

（1）辦公建筑（商務辦公、大型公共建筑等）；

（2）商業建筑（商場、金融機構建筑等）；

（3）旅游建筑（賓館飯店、娛樂場所等）；

（4）科教文衛建筑（文化、教育、科研、醫療衛生、體育建筑等）；

（5）通信建筑（郵電、通信、廣播、電視、數據中心等）；

（6）交通運輸建筑（機場、車站、碼頭建筑等）。

7.3系統結構