能源管理系統是可持續(xù)發(fā)展社會的節(jié)能基礎

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能源管理系統是可持續(xù)發(fā)展社會的節(jié)能基礎

來源：江蘇安科瑞電器制造有限公司 2011年07月04日 16:23

引言

每天消耗的能源是否創(chuàng)造了更多的價值?每月是否知道高昂的能源費用如何產生？持續(xù)發(fā)展的社會需要一個節(jié)能的能源基礎！“可持續(xù)發(fā)展”亦稱“持續(xù)發(fā)展”。1987年挪威首相布倫特蘭夫人在她任主席的聯合國世界環(huán)境與發(fā)展委員會的報告《我們共同的未來》中，把可持續(xù)發(fā)展定義為“既滿足當代人的需要，又不對后代人滿足其需要的能力構成危害的發(fā)展”，這一定義得到廣泛的接受，并在1992年聯合國環(huán)境與發(fā)展大會上取得共識。我國有的學者對這一定義作了如下補充：可持續(xù)發(fā)展是“不斷提高人群生活質量和環(huán)境承載能力的、滿足當代人需求又不損害子孫后代滿足其需求能力的、滿足一個地區(qū)或一個國家需求又不損害別的地區(qū)或人群滿足其需求能力的發(fā)展”。還有從“三維結構復合系統”出發(fā)定義可持續(xù)發(fā)展的。美國世界觀察研究所所長萊斯特R.布朗教授則認為,"持續(xù)發(fā)展是一種具有經濟含義的生態(tài)概念……一個持續(xù)社會的經濟和社會體制的結構，應是自然資源和生命系統能夠持續(xù)維持的結構。

持續(xù)發(fā)展強調對不同屬性的資源，要采取不同的對策。如對礦物、油、氣和煤等非可更新資源，要提高其利用率，加強循環(huán)利用，盡可能用可更新資源代替，以延長其使用的壽命。對可更新資源的利用，要限制在其再生產的承載力限度內，同時采用人工措施促進可更新資源的再生產。要保護生物多樣性及生命的支持系統，保證可更新生物資源的持續(xù)利用?？梢哉f，可持續(xù)發(fā)展社會的能源基礎是建立在對能源率利用的基礎上。

1　 對能源率利用必然需要采用能源管理系統

能源管理工作是整個工廠管理的一個重要組成部分，它又是國家和地方能源管理系統的終端部分。工廠能源管理工作涉及的范圍是很廣泛的，除了做好工廠能源的計劃，儲存和保證供應外，很重要的是做好能源的合理使用和節(jié)約，提高能源的利用率，力求以zui小的能源消耗，取得zui大的生產效果．

2004年夏天，全國出現大面積能源緊缺，各級政府大力倡導建筑節(jié)能降耗，有關專家對工廠、樓宇內整個系統中各項設備進行分析，提出了有可能應用并具有較好周期的管理節(jié)能措施，包括冷凍水泵變頻節(jié)能；冷卻水泵變頻節(jié)能；冷卻塔節(jié)能監(jiān)控；免費冷卻熱回收系統；變風量節(jié)能監(jiān)控；系統能耗測試評估；水／風系統節(jié)能平衡調試；排風余熱回收系統；水蓄冷系統；直燃機煙氣余熱回收；制冷主機變頻節(jié)能；照明節(jié)能管理；電源品質管理系統等，基本囊括了目前建筑能源領域的節(jié)能*技術，他們希望能夠通過有針對性的應用能源管理計劃中的各項方案，顯著降低建筑能耗，做到經濟效益和社會效益的雙重收益。

隨著國民經濟的飛速發(fā)展，電力能源的短缺已成為全國的普遍形勢。

缺電──要求對電力更有效的應用

缺電──要求對負荷進行更嚴格的控制

缺電──要求對電力消耗進行更有效的監(jiān)控

“限電”已經成為絕大多數企業(yè)面臨的實際情況，許多中、大型企業(yè)安裝了電力部門的負荷監(jiān)控儀，電力系統將根據企業(yè)超過規(guī)定負荷的情況進行罰款，甚至斷電。

而在企業(yè)受到嚴格負荷控制的情況下，對能源進行有效監(jiān)控成為企業(yè)必須的手段，否則會造成由于次要負荷超標，連帶重要負荷一起被斷電的不必要的損失。

面對這種情況，企業(yè)對能源管理系統提出了更高的要求：

全面性：要求監(jiān)控到每一個中壓、低壓回路；

經濟性：提供系列產品，可供全面選擇?？蓪﹄娏骰螂娏鳌㈦姸冗M行監(jiān)測；

靈活性：可根據工廠實際及時調整負荷控制方案；

可靠性：性能可靠、少維護。

針對以上情況，上海安科瑞電氣股份有限公司（Acrel）提供的Acrel-3000能源管理系統為能源管理系統提供了全新手段。

2 　Acrel-3000能源管理系統

2.1 概述

當今，隨著計算機網絡技術在各行各業(yè)的深入，配電監(jiān)控功能的集成在廣闊的工業(yè)技術領域和服務部門中的應用日益增多。事實上，配電系統完善的管理已經離不開狀態(tài)監(jiān)控和處理系統。作為電能傳輸、變換與分配的各類變電站、配電室的監(jiān)測、控制管理的自動化問題已經提到了議事日程。其中心管理系統早已納入智能化監(jiān)控管理范疇。

繼第三代控制系統CCS（CCS：Computer Control System*控制計算機系統）之后，為了提高系統的可靠性，人們又研發(fā)推出了第四代控制系統DCS（DCS：Disrtibuted Control System分布式控制系統），DCS系統在過程控制領域獲得了極大的成功。但在變電站配電室所*的變化快，強干擾環(huán)境下，DCS系統使用效果不盡人意。隨著計算機網絡技術的發(fā)展和智能器件研發(fā)的長足進步，第五代控制系統FCS（FCS：Fieldbus Control System現場總線控制系統）在變電站、配電室的監(jiān)控環(huán)境下應運而生。

Acrel-3000能源管理系統（又稱為：智能配電系統）正是這樣一套獨立完整的監(jiān)控系統。整個監(jiān)控網絡就象一臺巨大的計算機，各個網絡節(jié)點間交換信息均采用數字通訊方式，*摒棄了變送器方式下的4~20mA模擬信號，代之以采用RS485、現場總線等接口傳輸數字信號。

比較起DCS系統，Acrel-3000能源管理系統大大減少了現場各種接口的數量和相應的工作量，提高了網絡的智能化程度和信息交換速度，提高了系統的可靠性和抗干擾性。

Acrel公司的Acrel-3000系列能源管理系統以當今變配電領域為基礎，利用當今配電自動化發(fā)展的技術，結合中國配電系統實際情況，集成了許多變配電系統的特點，此外Acrel-3000還在原有基礎上增加了配電設備管理、配電網絡分析和故障定位等功能，為用戶配電自動化提供一套完整的解決方案。

Acrel-3000能源管理系統配合Acrel公司的智能配電儀表可與現場開關柜設備進行信息交換并實施監(jiān)控，可對中、低壓開關設備進行保護、狀態(tài)讀取和對具有電操機構的斷路器進行控制。Acrel公司的Acrel-3000能源管理系統在通訊方面具有開放性（MODBUS－RTU），它向上可連接BA或工廠上層管理系統的高速以太網并提供開放的協議，向下可聯接各種開關器件和各型智能配電儀表。Acrel公司的Acrel-3000能源管理系統還能為用戶提供變電站配電室內的公眾電氣圖紙和全部元器件清單，極大地方便用戶進行技術管理和物料管理。

Acrel公司的Acrel-3000能源管理系統在通訊方面具有開放性（MODBUS－RTU），它與BAS（智能建筑系統）可以非?？煽康倪B接。Acrel-3000能源管理系統可以提供標準的MODBUS－RTU給BAS，也可以提供符合IEC標準的OPC SEVER給BAS（智能建筑系統），這些接口得到了包括JOHNSON CONTROL,HONEYWELL,SIMENS等主流廠商的支持。除此之外，Acrel-3000能源管理系統還提供LONWORKS、PROFIBUS-DP、DEVICENET、ETHERNET等多種現場總線接口。

Acrel公司的Acrel-3000能源管理系統是*的中文操作系統，畫面清晰內容豐富、人機界面友好，使用非常方便。而且該系統的穩(wěn)定性*，硬件系統的抗干擾性能*。另外，Acrel公司的Acrel-3000能源管理系統還具有二次開發(fā)特性，您可以通過系統增減被監(jiān)控對象的數量、電路邏輯關系和負荷能量分配。

為了供配電網絡的安全、可靠與供電連續(xù)性，對電力質量必須進行有效的監(jiān)控。在智能化電力管理系統中，Acrel公司的Acrel-3000能源管理系統是實施企業(yè)變電站配電室監(jiān)控管理的理想工具。

Acrel-3000型電能管理系統可對低壓設備消耗的電能進行分項計量。其軟件運行于windows操作系統，包括windows2000、windows NT、windowsXP等windows系列操作系統。系統除了與本公司自主研發(fā)的儀表良好兼容外，還支持數百種硬件設備，包括目前流行的各種板卡、儀表、PLC等。支持各種常用電力通信規(guī)約，如部頒CDT規(guī)約、POLLING、1801、101、DNP等電力規(guī)約。

按照國家對電能計量的相關要求，本系統對耗電量進行分項計量，包括：

（1）照明插座用電：為建筑物主要功能區(qū)域的照明、插座等室內設備用電。主要包括建筑物內的照明和插座用電、應急照明用電、室外景觀照明用電等。

（2）空調用電：主要包括冷熱站用電、空調末端用電。

（3）動力用電：主要包括電梯用電、水泵用電、通風機用電等。

（4）特殊用電：主要包括信息中心、洗衣房、廚房餐廳、游泳池、健身房或者其他特殊用電。

2.2 功能

Acrel-3000能源管理系統是專業(yè)應用于變電站配電室的電力軟件。是專業(yè)解決企業(yè)對供電質量和可靠性的高要求，以及巨大的電費支出不透明等情況而開發(fā)的軟件。該系統具備如下功能：

·系統采用全中文的界面。操作方便、實用性好、抗*力強。

·系統不但能將強干擾抑制在變電站網絡內、而且還能確保干擾信號不向系統外傳輸，保障高層系統網絡安全。

·系統有良好開放性，連接多種系統。支持雙網雙主機，可連接多臺前端機。

·系統即能提供管理信息又能提供實時信息。

·用戶在系統中可對任意型號開關建立邏輯互鎖關系以及能量管理邏輯關系。

·系統可為用戶輸出各種電參量數據，并能對分用戶進行負荷分配和能量管理。

·系統為用戶提供分級管理，對用戶可以依據級別規(guī)定其操作權限。

·對于中壓配電系統能實現完整的SCADA功能。

·對于低壓配電系統能完成各種監(jiān)控以及保護功能。

·系統支持各種類型的PLC組件和相關的通訊系統。

Acrel-3000能源管理系統是集監(jiān)視、測量、控制和通信等多種功能于一體的智能監(jiān)控系統，是一種開放式、網絡化、單元化，可擴展化的能源管理系統。

前臺人機交互界面

設計適合客戶要求的交互界面；標準圖元庫，方便調用組合；實時數據采集和顯示；數據信息的自動邏輯計算和處理；設備參數遠程更改設定；合、分閘狀態(tài)顯示和強制操作。

曲線及報表管理設置

客戶要求的電參量的趨勢曲線；正/反向有/無功電度的歷史趨勢；設計滿足客戶需求的各種報表；自動生成電能計量的日、月、年報表；可根據常用的MS Excel設置模板并生成相應報表，使用戶輕松使用；查詢任意時刻報表、顯示并打印。

后臺數據庫管理

應用廣泛的數據庫軟件如Access、MSSQL；建立開放式、網絡化數據庫；存儲年限或所有的數據信息；軟件系統實現的動態(tài)鏈接庫；實時數據信息更新安全可靠；支持C/S、B/S方式，實現數據遠傳。

多級權限用戶管理

密碼登錄后臺，保證設置安全；高權限對低權限管理，分級操作，各權限均具修改密碼功能。

通訊管理設置

各串口自主配置，操作方便；不同設備的通訊協議選擇；通訊波特率自主選擇；系統根據選擇結果自動對該前置機某端口所連各設備進行統一的遙控配置。

網絡功能

雙機熱備功能，支持雙機、雙網、雙設備等冗余，并采用熱備份的形式確保系統穩(wěn)定可靠的運行，配置簡單、方便。網絡上任意一臺機器可為I/O服務器（即前置機），網絡上的其他機器可方便地從該機器上獲取數據。

2.3 Acrel-3000能源管理系統網絡拓撲圖

通過上層以太網，網絡中的任何具有權限的監(jiān)控站均可與Acrel-3000監(jiān)控總站連接并且交換信息和傳遞控制命令。

Acrel-3000變電站監(jiān)控中心是數據和信息的加工處理中心，所有信息均保存在系統數據庫中，數據庫中的數據保存時間依據硬盤的大小而定。

Acrel-3000變電站監(jiān)控中心主機與系統前端機的通信接口符合RS485規(guī)約，網線長度小于1200米。若長度超過1200米需要引入調制解調器或安裝中繼裝置。前端機安裝于現場。

前端機對配電網的中壓和低壓部分眾多的開關狀態(tài)和各種電參量數，根據回路地址進行實時掃描和交換信息，所獲得的信息發(fā)往系統監(jiān)控主機。

前端機就是一個信息的搜集和中轉站，同時完成并實現對各種不同的通信協議進行轉換的功能。用戶能在前端機的界面上對各回路實施控制和參數設置。

2.4 Acrel-3000能源管理系統*性

·實現企業(yè)供電線路的故障診斷及非故障區(qū)域的恢復供電；

·實現以地理信息為支撐的配電系統設備管理、運行管理、提高供配電管理水平；

·提供EMS（能源管理系統）系統生產成本核算數據及負荷分配管理；

·掌握電力費用支出情況，為生產成本核算提供重要依據；

·可通過對電力參數的曲線變化監(jiān)視設備運行狀況；

·提高工作效率，縮短巡檢時間，增加巡檢次數；

·提高供電可靠性，降低人為事故發(fā)生機率；

·實現預警報告，防患于未然；

·提供準確數據，提高事故處理效率；

·減少工作量，實現真正意義上的減員增效；

軟件界面

數據采集

可采集和處理電力系統常用的各種遙測量、遙信量、脈沖量等。如：遙測量：電壓、電流、有功、無功等；遙信量：開關狀態(tài)、刀閘位置、保護動作信號、事故跳閘總信號、預告信號等；脈沖量：電度量、周波、時間量、設備參數、保護定值等；非電量：溫度、壓力、濕度、火災報警、防盜報警等。

主界面顯示

可根據現場的設備安裝情況及布局將其用圖形界面形象的表示出來，圖為低壓系統的配電圖。

月抄表數據的查詢

顯示某個月的電表數據，可進行自定義查詢，打印輸出。

系統運行狀況圖

系統開關量、模擬量、脈沖量一覽表，記錄開關量變位動作次數，系統各保護裝置保護投退表、保護定值表、各微機裝置內信號表，系統安全運行天數。系統各脈沖電量讀取，日、月、年統計一覽表等。

3 　能源管理表計的選型方案

3.1 高壓回路或低壓進線回路選ACR330ELH儀表

該表為電能質量分析儀表，主要功能有：LCD顯示、全電參量測量（U、I、P、Q、PF、F、S）；四象限電能計量、復費率電能統計；THDu，THDi、2-31次各次諧波分量；電壓波峰系數、電話波形因子、電流K系數、電壓與電流不平衡度計算；電網電壓電流正、負、零序分量（含負序電流）測量；4DI+3DO（DO3做過壓、欠壓、過流、不平衡報警）；RS485通訊接口、Modbus協議或DL/T645規(guī)約。外形尺寸：120×120mm，開孔尺寸：108×108mm。適用于高壓重要回路或低壓進線柜，見圖1。

圖1 ACR330ELH電力儀表

3.2 低壓聯絡或出線回路

選ACR220EL電力儀表

該表主要功能有：LCD顯示、全電參量測量（U、I、P、Q、PF、F）；四象限電能計量、復費率電能統計、zui大需量統計；4DI+2DO；RS485通訊接口、Modbus協議。外形尺寸：96×96mm，開孔尺寸：88×88mm。適用于低壓聯絡柜、出線柜，見圖2。

圖2 ACR220EL電力儀表

3.3 動力柜、照明箱選AC

R120EL電力儀表或導軌式電表

ACR120EL電力儀表主要功能有：LCD顯示、全電參量測量（U、I、P、Q、PF、F）；四象限電能計量、復費率電能統計、zui大需量統計；2DI+2DO；RS485通訊接口、Modbus協議。外形尺寸：開孔尺寸80×80mm，開孔尺寸72×72mm。適用于動力柜，見圖3。

圖3 ACR120EL電力儀表

DTSD1352導軌式電表主要功能：LCD顯示、全電參量測量（U、I、P、Q、PF、F、S）；四象限電能計量、復費率電能統計、zui大需量統計；電流規(guī)格1.5（6）A、5（20）A、10（40）A、20（80）A可選、RS485通訊接口、Modbus協議或DL/T 645規(guī)約可選。外形尺寸：126×89×74mm，7模數。適用于動力柜，見圖4。

圖4 DTSD1352導軌式電表

DTSF1352導軌式電表主要功能：電流規(guī)格1.5（6）A、5（20）A、10（40）A、20（80）A可選、復費率電能統計、電能脈沖輸出、RS485通訊接口、Modbus協議或DL/T 645規(guī)約可選。外形尺寸：126×89×74mm，7模數。適用于照明箱的三相電能計量，見圖5。

圖5 DTSF1352導軌式電表

照明箱DDSF1352電表主要功能：電流規(guī)格1.5（6）A、5（20）A、10（40）A、20（80）A可選、復費率電能統計、電能脈沖輸出、RS485通訊接口、Modbus協議或DL/T 645規(guī)約可選。外形尺寸：76×89×74mm，4模數。適用于照明箱的電流、電壓測量；單相電能計量，見圖6。

圖6 DDSF1352導軌式電表

4 　系統報價

單位：元（RMB）

名稱	型號		單位	面價	備注
監(jiān)控主機	IPC610H/PIV2.8G/1G/120G/166x DVD/KB+MS/D-Link530+外設		臺	8500	均可用戶自備，以當時市場價格為準，該報價僅供參考
顯示器	三星19寸液晶顯示器		臺	3000
	三星22寸液晶顯示器		臺	3800
打印機	HP LaserJet 1020 A4		臺	2500
	EPSON-LQ1600KIIIH A3		臺	4000
UPS電源	山特C1KS		臺	5000
	山特C2KS		臺	6500
通訊線纜	五類線		米	4.6
	屏蔽雙絞線RVVP 2×1.0		米	5.6
	光纖（多模）		米	6.6
通訊機柜	1200×600×600		面	3000
	2200×600×600		面	5000
光電轉換	HTB-1000		只	750	遠距離傳輸
	終端盒		只	60
	尾纖		面	50
	耦合器		面	50
	熔接點		個	50
通訊轉換	擴展卡ACRNET-PCI/4		塊	3000	擴展卡
	串口服務器ACRNET-PORT（2口）		只	3000	串口服務器
	串口服務器ACRNET-PORT（4口）		只	5500
	通訊前置機ACRNET-UC02（2口）		只	4000	通訊前置機
	通訊前置機ACRNET-UC04（4口）		只	6000
	通訊前置機ACRNET-UC08（8口）		只	11500
	通訊管理機ACRHMI		臺	30000	人機界面
組網設備	網絡交換機EDS-208		臺	3000	局域組網
	網絡交換機EDS-408		臺	8500
監(jiān)控軟件	Acrel監(jiān)控組態(tài)軟件V6.0	系統組態(tài)軟件圖形組態(tài)軟件電能管理軟件數據庫軟件	套	3萬	設備數量1～10
				4萬	設備數量11～20
				6萬	設備數量21～40
				8萬	設備數量41～80
				10萬元以上	設備數量80以上
	雙機版		套		單機價格×1.5
	數據轉發(fā)	每+1用戶	套	3000
	Web發(fā)布	每+1用戶（總用戶數≤5）	套	5000
電力儀表	ACR330ELH		臺	4860
	ACR220ELH		臺	4280
	ACR120EL		臺	3580
導軌式電表	DTSD1352		臺	2050
	DTSF1352		臺	1200
	DDSF1352		臺	600

注：電力儀表和導軌式安裝電表可按上述報價的70%優(yōu)惠供應。

5 　結束語

本文介紹的基于ACREL-3000能源管理系統，不僅可以實時顯示電力運行狀態(tài)及用電狀況，還能對數據進行分析處理，以用戶適用的方式展現出來，滿足用戶的需求，實現對采集數據的分析、處理，其生成各種電能報表、分析曲線、圖形等，極大的方便了用戶的使用，便于配電系統的實時監(jiān)控與電能的遠程抄表與分析研究，為智能建筑的節(jié)能技術提供參考。

參考文獻

[1]上海安科瑞電氣股份有限公司產品手冊.2010.08版.

[2]美國能源控制公司（AEC）AECONTROL能源管理系統產品手冊.

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