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浅谈电能管理系统在大型企业的设计与应用

文章更新时间:2023-02-24 点击量:182

摘要:本文介绍了一套适合大型企业的电力管理系统。根据节能降耗的系统目标和企业能耗管理人员的使用要求,提出了系统的功能要求,设计了分层分布式系统架构,提出了分时电价、单耗定额、电能质量三种评价模式,为企业节能管理提供数据支持,提高员工节能降耗的自主意识,实现降低企业生产成本、提高经济效益的目标。


关键词:电能监测;能量管理;分层分布式结构

引言

 近年来,中国市场经济的快速发展不仅导致了社会整体用电量的显著增长,而且也造成了越来越严重的能源浪费现象。因此,节能减排工作正逐渐引起社会各行业的关注。

 工业一直是我国能耗支出的大户,能耗总量约占我国资源消耗总量的70%。因此,通过加大工业电气节能科技研发力度,进一步提高能源管理水平,不断完善节能技术,加强企业节能工作,对于减少我国电力供需矛盾,降低工业生产成本,增加我国企业的经济效益和社会利润具有重要意义。由于缺乏全公司统一集成的电能管理体系,大多数企业的能源管理工作仍处于广泛期,节能措施不完善,奖惩措施不完善,员工自主节能意识淡漠,能源利用效率相对落后。因此,有必要利用现代电气、通信和计算机技术,构建全面的电能消耗监测管理体系,有效监控大型企业能耗设施的运行,为大型企业的电能管理提供有效的决策支持。

一系统功能需求

 为完成全厂电能数据的实时监控和集成管理,实现节能降耗的系统目标企业电能管理系统具有以下功能要求。①数据采集。采用多线程数据采集技术,完成全厂电气设备实时工作状态信息的采集。采集各生产设备的电参,主要包括电压、电流、有功率、无功率、断路器刀闸状态等模拟量和数字量信息,不断刷新数据库,并对这些数据进行必要的预处理和数据分析。②数据展现。采用直观丰富的图形显示功能,可真实显示各种设备的当前工作状态,包括断路器的开合信号、趋势信息和负载曲线。显示模块分为图形显示、数据显示、波形显示和状态量显示。③事故预警。设置各电源参数的上下限值,实现越限监控和报警,事故发生前提前预警,识别隐患。④报表管理。统计全厂用电设备的功耗,生成各种形式的日报、月报,如数据报表、图形报表等。报表管理子系统不仅支持历史数据查询和报表打印,还支持人工修改数据缺失值。⑤用户管理。对企业不同用户给予不同层次的权限,高权限用户账号可管理低权限用户账号,分级操作。高权限用户具有权限设置功能,所有用户均具有登录认证、账户信息维护等功能。⑥负荷管理。在用电监测的基础上,对峰谷电量进行统计分析和测量,绘制负荷曲线。通过对年、月、日负荷数据的统计分析,结合团队生产安排计划,对未来一段时间的用电需求进行合理估计,及时调整优化生产策略,达到削峰填谷、节约成本的目的。⑦电能质量管理。实时检测电网供电质量,包括电压偏差、三相不平衡、频率偏差、谐波畸变率和电压波动。⑧考核管理。制定分时电价、单耗定额、电能质量三种评价模式,为管理层制定评价体系提供决策依据,节约奖金,充分调动全厂员工的自主节能意识,形成良性竞争机制。⑨班组管理。通过值班记录,统计各部门团队能耗数据,根据实际电价计算电费,便于决策者实时掌握各团队的能耗,实现精细化管理的目的。⑩Web发布。利用网络发布技术,用户可以在任何网络终端访问电能管理系统,依次提高管理信息的透明度,增强企业管理决策的可信度。

二系统设计

1系统结构

 随着现代电子技术、计算机技术、通信技术和信号处理技术的不断发展,企业电力管理系统的系统结构也在不断创新,主要经历了集中系统结构、分布式系统结构和分层分布式系统结三个发展阶段。三个结构如图1所示、图2和图3所示。

图1.png

图1集中式结构图

图2.png


图2分布式结构图

图3.png


图3分层分布式结构图

 对三种结构形式进行综合比较,分层分布式结构的优点主要有以下四点。①系统整体安全性较高,任何部位的故障只危及局部。②组态灵活。③有效减少二次生产设备,节约大部分二次电缆,生产成本低,操作维护简单。④抗干扰能力强。

 系统数据丰富,主要体现在收集点多、保存信息量大等方面。该系统的功能不仅涵盖了电力数据收集、监控和网络开发的基本应用,还具有检索、分类和管理电力数据的功能。由于电力数据处理与工业生产直接相关,综合考虑安全性、实时性、准确性等因素,企业电力管理系统采用分层分布式架构,如图4所示。

图4.png

图4分层分布式系统结构

2考核模型

 为了提高员工的自主节能意识,完善考核制度,为管理者提供奖惩依据,需要建立科学的考核模式,为企业电力管理体系的制定提供决策支持。

(1)分时电价评估

(2)单耗定额评估

(3)电能质量评估

3系统软件设计

 采用面向对象的软件编程方法和模块化设计,利用不同的功能模块实现系统的不同功能。每个单元相互独立,有机地形成一个整体,使软件具有灵活多样、可修改、易于后期扩展的特点。图5显示了系统的软件框图。

图5.png

图5系统软件框图

三安科瑞Acrel-3000WEB电能管理解决方案

1概述

 用户端消耗整个电网80%的电能,用户端智能用电管理对用户可靠、安全、节约用电具有重要意义。构建智能用电服务体系,全面推进用户端智能仪表、智能用电管理终端等设备用电管理解决方案,实现电网与用户的双向良性互动。用户端急需解决的研究内容主要包括:先进的计算机、智能建筑、智能电器、增值服务、客户用电管理系统、需求侧管理等。

 通过对用户端用电情况的细分和统计,安科瑞Acrel-3000WEB电能管理解决方案以直观的数据和图表向管理人员或决策层展示各种用电消耗情况,便于找出高能耗点或不合理的能耗习惯,有效节约用电,为用户进一步节能改造或设备升级提供准确的数据支持。

2应用场所

(1)办公楼

(2)商业建筑

(3)旅游建筑

(4)科教文卫建筑

(5)通信建筑

3系统结构

结构.png

4系统功能

(1)电能统计报表

(2)详细电参查询详细电参查询

(3)操作报表

(4)变压器运行监控监控

(5)实时报警

(6)查询历史事件

(7)电能质量监测

(8)遥控操作

(9)用户报告

(10)APP支持

5系统硬件配置清单

四结语

本文设计了一套适合大型企业的分层分布式电力管理系统。通过智能硬件平台和模块化系统软件,企业管理者可以立即、直观、清晰地掌握全公司的电力消耗情况,并在此基础上建立相应的电力管理决策,实现企业各部门用电的精细化管理,达到节能降耗的目的。


[参考文献]

[1]大型企业电能管理系统的开发。刘玉苹、刘双安.

[2]隋新华。企业节能管理[D].合肥:合肥理工大学,2004.

[3]刘玉苹。企业电能监测管理系统的研发[D].长沙:湖南大学,2011.

[4]黄亮亮。大型企业电气管理节能先进技术及工程应用[D].长沙:湖南大学,2010.

[5]杨新民。电力系统综合自动化[M].2版北京:中国电力出版社,2008.

[6]安科瑞企业微电网设计与应用手册2022.05版

作者简介:涂志燕,现任安科瑞电气有限公司,主要从事数据中心相关产品的研发和应用。