電能管理系統為企業提供用電數據分析

摘要：制訂用電管理的規章制度，加強對生產用電的考核是提高企業經濟效益的途徑之一，通過開發“工廠電能管理系統”,采用峰谷分時用電，既節約了電費，又提高了經濟效益。

關鍵詞：用電；管理；開發；調節

1前言

隨著企業改革的不斷深入，對用電管理的現代化水平要求越來越高，準確、快速、經濟地獲得用電管理的各類數據是進行用電分析、負荷管理、表計運行狀況監測、電費自動結算的基礎，同時也是提高企業經濟效益的有力手段。

湖鐵集團是湖南省的耗電大戶，公司擁有220kV變電站一座，采用一主一備的運行方式，由2臺63000kVA的主變供電，年用電量可達8.4億kW·h。滿負荷生產期月電費達2500萬元，電費成本占公司生產總成本的40%左右，設法降低電費成本支出，是公司一貫的宗旨。從1995年12月起，湖南省對工業企業實行峰谷分時電價政策，分尖、峰、平、谷四段計算。其中尖峰時段4h,電價為1.6倍；高峰時段7h,電價為1.4倍；平段5h,電價為1倍；低谷時段8h,電價為0.35倍。如何降低尖、高峰時段的用電比例，提高低谷時段的用電比例是降低電費生產成本的主要手段。為此，公司先后制訂了一系列用電管理方面的規章制度，加強對鐵合金電爐生產用電的考核，在各爐臺安裝了峰谷分時計量電表，對生產用電按峰谷分時電價進行內部結算，納人生產成本進行綜合考核。但是由于按成本進行考核，職工得到的實惠少，對用好低谷電的激勵作用不大，使得尖、高峰的用電量沒有得到有效控制，低谷用電沒有充分利用好，每年峰谷電費節約額僅120萬元左右，對生產成本的控制沒有達到預期目的。另外，公司內部對各電爐的用電量、電費、電耗的計算考核，特別是峰谷分時用電情況采用傳統的人工抄報式，存在掌握不及時、勞動強度大、時間不統一、誤差大等缺點。因此，如何利用當今技術及時掌握各類用電參數，合理利用好電力負荷，充分利用好低谷電，降低電費支出，保障電氣設備安全、穩定運行是我公司當務之急。

針對以上情況，湖鐵集團與長沙富博科技有限公司組織有關專家、計算機技術人員成功開發出使用可靠的“工廠電能管理系統”(以下簡稱“系統”)。該系統采用遠程抄表技術取得各種表計的實時運行參數(電量、電壓、電流、功率因數、負荷等),生成各種表格和曲線，直觀掌握每臺電爐、每條供電回路的用電參數。并通過公司內部經濟杠桿的調節作用，調動了生產一線職工的積*性，提高了企業低谷用電量的比例，節約了電費。

2系統工作原理

圖中TTU為配電綜合監測終端，可自帶MO-DEM或外加無線數傳電臺，因此計算機主站發出抄錄命令，TTU即將其所存儲的各類用電運行參數通過電話線或外加無線數傳電臺遠傳到計算機主站(注：為節省安裝和運行費用，還可以多個TTU共用一條電話線或外加無線數傳電臺)。

每臺TTU可監測一臺變壓器或一條供電線路的三相電流、電壓、功率因數。監測方式既可以實時也可以定時，時間間隔*短可達秒級，按秒級計算每臺TTU可存儲多達50min的數據，按分鐘級計算每臺TTU可存儲多達50h的數據，按15min級計算，每臺TTU可存儲多達32天的數據。

每臺TTU與主站軟件配合可提供數據超限記錄，為報警系統提供依據。

每臺TTU可以監測許多其他用電指標及事件記錄，詳見系統功能。

每臺數據采集中端*多可以采集16路電能表的電量讀數，并保存，等待數據集中器把該數據抄錄下來，傳回主站。

數據集中器*多可以抄收匯總1000塊電能表的電量數據，通過命令把采集終端采集的電能表碼匯總，并可以按小時保存電能表電量數據，如100塊電能表，每小時保存一個電量數據，*多可以保存7天。

系統主站為計算機系統，由它發出指令并接收各采集點所搜集的用電信息，然后對各類信息進行加工處理，形成所需的各類曲線及表格。此外，計算機還可以以屏幕閃爍方式或音響組成有聲報警系統。多路數據通道為可選件，有了它可以同時并行接收8路數據采集信息。

3配電綜合監測終端(TTU)的功能及性能指標

配電監測終端具有如下功能：

(1)實時監測配電設備運行電壓、電流、功率因數、抄錄電表有功電量、無功電量等綜合運行參數，并可按設定間隔定時存儲以上參數。

(2)能利用公用電話網或雙絞線進行數據遠傳，其中帶MODEM的為主配電綜合監測終端，帶485接口的為從配電綜合監測終端，因而可構成一主從式分布系統，能有效地解決一條電話線抄收多臺配電綜合監測終端的情況。

(3)記錄供電的停電時間，運行電壓、電流的峰值及峰值發生時間，并可按設定的電壓上、下限值，產生電壓的超上、下限時間及電壓的超上、下限合格率，并自行在跨月時刷新以上統計數據。

(4)能采集2路脈沖輸入量，可接入兩臺脈沖或機械電表，采集的電能量可通過系統數據通道自動遠程傳輸至計算機管理*。

(5)能采集2路遙信輸入量，可接入刀閘開關狀態，采集的遙信輸入量可通過系統數據通道自動遠程傳輸至計算機管理*。

(6)臺區配電綜合監測終端為模塊化結構，可方便用戶的其他各種功能需求。

(7)配電綜合監測端設有本地通訊接口，通過這個接口對配電綜合監測終端進行現場設置或讀取數據。

(8)系統后臺管理軟件能根據記錄的數據進行分析、處理，生成各種綜合參數動態曲線，形成報表，也可在打印機上打印輸出。

(9)配電綜合監測終端分高壓型和低壓型兩種，可選擇使用。

配電綜合監測終端主要技術指標是：

工作電壓：195~265Vx3相或90~120V×3相；

工作電流：0~5A×3相或0~5Ax2相(實際可達10A);

工作頻率：50Hz±5%;

精度：電壓±0.5%,電流±0.5%,有功電量±1.0%;功耗：小于3VA;

環境溫度：-10~+50℃,-45~+55℃;

環境濕度：≤90%;

通訊方式：電話線，RS486,無線；

通訊距離：1200m(RS485)。

4運行方式

手工運行，查看任一時刻、任一回路的數據并按特定時間數據結轉。

自動運行，設定自動數據收集時間，由系統自動搜集數據并按設定時間進行數據結轉和轉存。

5用戶數據界面

系統數據以如下三種方式提供：

(1)以圖表方式動態顯示下列內容：三相電流，三相電壓及三相功率因數曲線；年，月，日用量曲線。

(2)以數據列表方式顯示下列內容：年，月，日臺變統計數據；年，月，日用量及低壓線損統計表(結合集中抄表);停電記錄表；供電可靠性統計表。

(3)打印輸出：除打印上述數據和列表外，還可打印所需求的其他各種列表。

6效果與效益

工廠電能管理系統在湖鐵集團的應用使公司的用電管理水平上了一個新臺階。公司進一步完善內部考核制度，按節約的電費額提取一定比例獎勵給生產一線職工，*大地調動了一線職工自覺避峰填谷的積*性，既節約了電費，又使職工得到了實惠。以前靠行政命令來安排爐臺避峰填谷的被動式作業方式現在得到了根本改變。各單位自覺采用避峰填谷組織生產，主動將檢修時間安排在尖、高峰時段進行。在低谷時段盡量滿負荷生產，在尖、高峰時段盡量控制負荷。生產單位可在該系統上直觀地看出每一天峰谷用電量是多少，電費節約了多少。

從集團公司與電力局結算電費中可看出，安裝使用該系統后，每月低谷用電量比例從34%提高至39%左右，增加近5個百分點，尖、高峰用電量比例下降，月節約電費支出近50萬元，取得了明顯的經濟效益。

7安科瑞電能管理系統

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，*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：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。

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*等）；

（6）交通運輸建筑（機場、車站、碼頭建筑等）。

8系統結構

9系統功能

9.1實時監測

系統人機界面友好，以配電一次圖的形式直觀顯示配電線路的運行狀態，實時監測各回路電壓、電流、功率、功率因數、電能等電參數信息，動態監視各配電回路斷路器、隔離開關、地刀等合、分狀態，以及有關故障、告警等信號。

9.2電能統計報表

系統以豐富的報表支撐計量體系的完整性。系統具備定時抄表匯總統計功能，用戶可以自由查詢自系統正常運行以來任意時間段內各配電節點的用電情況，即該節點進線用電量與各分支回路消耗電量的統計分析報表。該功能使得用電可視透明，并在用電誤差偏大時可分析追溯，維護計量體系的正確性。

9.3詳細電參量查詢

在配電一次圖中，當鼠標移動到每個回路附近時，鼠標指針變為手形，鼠標單擊可查看該回路詳細電參量，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、正向有功電能，并可以查看24小時相電流趨勢曲線及24小時電壓趨勢曲線。

9.4運行報表

系統具有實時電力參數和歷史電力參數的存儲和管理功能，所有實時采集的數據、順序事件記錄等均可保存到數據庫，在查詢界面中能夠自定義需要查詢的參數、*時間或選擇查詢*近更新的記錄數據等，并通過報表方式顯示出來。用戶可以根據需要定制運行日報、月報，支持導出Excel格式文件，還可以根據用戶要求導出PDF格式文件。

9.5變壓器運行監視

系統對配電系統總進線、主變壓器、重要負荷出線的運行狀態進行在線實時監視，用曲線顯示電流、變壓器運行溫度、有功需量、有功功率、視在功率、變壓器負荷率等運行趨勢，分析變壓器負荷率及損耗，方便運行維護人員及時掌握運行水平和用電需求，確保供電安全可靠。

9.6實時報警

系統具有實時報警功能，系統能夠對配電回路斷路器、隔離開關、接地刀分、合動作等遙信變位，保護動作、事故跳閘，以及電壓、電流、功率、功率因數越限等事件進行實時監測，并根據事件等級發出告警。系統報警時自動彈出實時報警窗口，并發出聲音或語音提醒。

9.7歷史事件查詢

系統能夠對遙信變位，保護動作、事故跳閘，以及電壓、電流、功率、功率因數越限等事件記錄進行存儲和管理，方便用戶對系統事件和報警進行歷史追溯，查詢統計、事故分析。

9.8電能質量監測

系統可以對整個配電系統范圍內的電能質量進行持續性的監測，運行維護人員可以通過諧波分析棒圖、報表掌握進線、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，及時采取相應的措施，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測功能的電力儀表，不需要可刪除。

9.9遙控操作

系統支持對斷路器、隔離開關、接地刀等進行分、合遙控操作。系統具有嚴格的密碼保護和操作權限管理功能，對于每次遙控操作，系統自動生成操作記錄，記錄內容包含操作人、操作時間、操作類型等。實現該功能需要斷路器本身具有電操機構及保護保測控裝置具備遙控功能等硬件設備的支持。

9.10用戶權限管理

系統為保障系統安全穩定運行，設置了用戶權限管理功能。通過用戶權限管理能夠防止未經授權的操作（如配電回路名稱修改等）。可以定義不同級別用戶的登錄名、密碼及操作權限，為系統運行、維護、管理提供可靠的安全保障。

9.11通訊狀態圖

系統支持實時監視接入系統的各設備的通訊狀態，能夠完整的顯示整個系統網絡結構；可在線診斷設備通訊狀態，發生網絡異常時能自動在界面上顯示故障設備或元件及其故障部位。從而方便運行維護人員實時掌握現場各設備的通訊狀態，及時維護出現異常的設備，保證系統的穩定運行。

9.12視頻監控

視頻監控展示了當前實時畫面（視頻直播），選中某一個變配電站，即可查看該變配電站內視頻信息。

3.13用戶報告

用戶報告頁面主要用于對選定的變配電站自動匯總一個月的運行數據，對變壓器負荷、配電回路用電量、功率因數、報警事件等進行統計分析。

9.14APP支持

電力運維手機支持“監控系統”、“設備檔案”、“待辦事項”、“巡檢記錄”和“缺陷記錄”五大模塊，支持一次圖、需量、*值、用電量、視頻、曲線、溫濕度、同比、環比、電能質量、各種事件報警查詢，設備檔案查詢、待辦事件處理、巡檢記錄查詢等。

10系統硬件配置

11結語

工廠電能管理系統在湖鐵集團的應用成功，給企業帶來了可觀的經濟效益。該系統如能增加電壓波形、諧波分量等運行參數分析，這將更進一步提高企業的用電管理水平，為電氣設備事故分析提供更加有力的數據，確保企業安全可靠供電。

參考文獻：

[1]王啟志.李紅華.電能管理系統在企業中的應用

[2]安科瑞企業微電網設計與應用手冊2022.05版.