分布式企業級電氣監控與能量管理系統的設計與實現

摘要：國家提出了節能減排的戰略發展目標，特別是對于我國的工業企業而言，采取何種方式實現節能減排，合理利用電能提高生產效率和經濟效益，成為當前工業企業亟待解決的首要問題之一?；诖它c，文章就分布式企業級電氣監控與能量管理系統的設計與實現進行論述。

關鍵詞：分布式企業級；電氣監控；能量管理；電氣節能

中圖分類號：TM734 文獻標識碼：A 文章編號：1009-2374（2013）14-0107-02

1 構建分布式企業級電氣監控與能量管理系統的必要性

據有關部門的調查統計數據結果顯示，我國的能源利用率約為33%，這一數字較之國外發達國家要落后20年左右，由此可見，合理有效利用能源將是我國未來一段時期的重點研究課題。由于電力供應本身具有的一定特殊性，與發電、輸電以及供電相比，作為末端環節的用電往往得不到應有的重視，而終端用戶群體的能耗與節能是我國當前智能電網建設過程中較為重要的環節之一。就國內的工業企業而言，它們既是用電大戶，也是極具節能潛力的一個部分，但是，這些企業獲得的能源專業化關懷卻十分不足。因此，建立起一個完善的分層分布式企業電氣監控與能量管理系統就顯得尤為重要。

分布式企業級電氣監控與能量管理系統能夠為一些大型的工業企業解決以下四個方面的問題：其一，可以為廠房布局較為分散的工業企業的用電能耗設備提供有效的運行監視和管理；其二，借助儲能設備以及自備的分布式電源能夠進一步確保企業在電網發生故障時給關鍵負荷提供不間斷的電能，有利于確保生產的連續性；其三，該系統的實現可以使企業電網的拓撲結構獲得顯著優化，并為企業提供更加優質的電能；其四，利用智能優化技術和動態規劃可實現生產和能耗管控一體化，從而給企業提供符合國家及行業標準的高效節能生產方案。綜上所述，為了實現節約電能的目標，應當構建分布式電氣監控與能量管理系統。

2 分布式企業級電氣監控與能量管理系統的具體設計

2.1 電氣監控與能量系統的總體設計方案

從節約能耗的角度上講，設計該系統的最終目的就是為了給相關企業一套完善的電氣能耗實時監控和電能配電傳輸電氣管理的系統，該系統的總體設計可從以下兩個方面予以實現：一方面是功能設計。具體可劃分以下幾個模塊：信息監控及顯示模塊。該模塊的作用是通過合理傳感器的配置，實現對企業電氣設備能耗的實時監測，并將所獲得的數據利用網絡傳輸給控制中心，從而進行實時顯示，同時還能根據用戶的實際需求進行數據存儲及相關曲線的顯示；數據查詢模塊。該模塊是借助對各個電氣設備能耗數據的存儲提供相應的查詢功能，并提供數據的曲線顯示以及電能消耗時間段分析等，借此來使用戶更加直觀地了解用電詳情，并評估這種用電是否合理；報表生成模塊。該模塊能夠按照用戶選定的數據分析功能，自行生成相應的數據報表，連接打印設備后還能自動完成報表打印，可為企業生產負責人提供決策基礎信息；另一方面是系統結構的規劃設計。該系統的結構規劃大體上包括以下幾個模塊：前端傳感器、數據網絡、后臺控制中心等等，系統開發采用當前主流的B/S架構，系統共分為三個層次，即數據采集層、傳輸層和管理層，前臺配置傳感器，主要負責采集相關數據，后臺配置管理軟件，負責對相關的分析和管理，該系統構建后，能夠實現工業企業電氣能量的智能化管理，有利于企業實現節能減排的目標。

2.2 系統設計原則

該系統在構建過程中，應當遵循以下三點原則：其一，可靠性原則。這是該系統設計時必須遵循的基本原則之一，系統應當由平臺實現服務器運行狀態的監控，一旦主服務器發生故障時，能夠及時切換到備用服務器上，確保服務始終不間斷；其二，開放性原則。系統應當在各層次上實現開放性，軟硬件的運行環境也必須符合開放的工業標準和網絡架構，同時歷史數據和通信也應當處于完全開放狀態；其三，國內與國際標準。系統應當采用標準的商業數據庫系統，并支持標準的SQL數據庫語言，同時還應遵循ISO-OSI網絡參考模型，并采用標準的TCP/IP網絡協議。此外，在數據通信方面應具備符合國際標準的ICE61850傳輸規約，并且還應符合國內頒布的DL系列標準。

2.3 關鍵技術

2.3.1 分布式電氣化監控。系統采用超大規模的集成電路，并借助非線性補償測量、嵌入式多智能體以及分布式故障診斷等技術，有效解決了工業企業用電設備智能化監控保護和電氣控制在企業配電所以及生產車間的就地分散，從而實現了設備用電電能的自動調節和安全保護以及用電能耗自動測量等功能。系統采集到的數據信息通過多種傳輸方式傳給通信服務器，確保了企業通信網絡的靈活性，對于一些復雜的工業企業而言，可采用周期短、組網方式靈活的無線通信，同時應考慮能夠能量管理的實時性要求，采用現場CAN總線，并借助一體化的智能測控和保護裝置對耗電設備進行信號采集，然后再通過傳輸介質，將數據信息傳給控制中心。

2.3.2 用電設備監控。利用直觀的圖顯功能，在電氣監控管理站便可再現企業配電設備實際運行狀態，具體包括實施狀態信息、設備歷史運行曲線以及電量潮流信息等，并且系統還具有相關的報警功能，對企業生產現場的設備動作、過負荷等情況會做出報警提示，對發生的故障問題可以快速、準確進行定位和排除，同時，系統還能按照配用電系統的實際運行情況，借助遠程控制開關對負荷回路進行調度，從而實現了電量峰谷時段的平衡，顯著提高了企業配電系統的運行效率。

2.3.3 電量統計與預測。在對配用點設備進行監控的基礎上，系統能夠對峰谷時段的電量消耗情況進行統計和計算，而且還能對整個企業電量平衡情況進行計算，同時進行負荷分析，進而得出企業的階段能耗情況，然后按照負荷歷史運行曲線，再結合企業預計的生產計劃，準確預測出企業未來一天、一周和一月的用電負荷需求，從而為生產安排避開峰谷時段提供依據。

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作者簡介：鄒秋元（1966—），男，湖南祁東人，湖南衡陽二七二社區電氣工程師，碩士，研究方向：電氣能源節約和管理、工廠變配電技術、電氣自動化。

（責任編輯：趙秀娟）