能源系统监控与节能技术的探讨.doc

能源系统监控与节能技术的探讨陆晓君上海安科瑞电气股份有限公司 嘉定 2018011 概述随着全球能源供应的日趋紧张，各种能源费用都呈上升趋势，成为企业成本的重要组成部分，在今后企业的发展和生存中将成为一个决定性因素。另外能源动力系统的安全运行，是企业正常生产、经营的重要保证。因此，建立企业能源动力系统的综合监控，在保证能源动力供给安全可靠的基础上，通过对能源动力系统的自动化监控、信息化管理，降低产品能源成本，对企业的经营发展和提高经济效益具有重要意义；通过节能技术的引进，大幅度降低企业能源消耗，不仅具有经济意义，而且具有更大的社会效益。根据Acrel(安科瑞)在电力自动化、工业自动化及节能技术领域的研究和多年工程实践，开发设计了智能电力监控与电能管理系统，提出一系列相关的节能技术。Acrel-2000电力监控系统是基于10kV及以下变配电系统的监测与管理，该系统由管理层（站控层）、通信层（中间层）、间隔层（现场监控层）三部分组成，见下图。1）站控管理层站控管理层针对电力监控系统的管理人员，是人机交互的直接窗口，也是系统的最上层部分。主要由系统软件和必要的硬件设备，如工业级计算机、打印机、UPS 电源等组成。监测系统软件具有良好的人机交互界面，对采集的现场各类数据信息计算、分析与处理，并以图形、数显、声音等方式反映现场的运行状况。监控主机：用于数据采集、处理和数据转发。为系统内或外部提供数据接口，进行系统管理、维护和分析工作。打印机：系统召唤打印或自动打印图形、报表等。UPS：保证计算机监测系统的正常供电，在整个系统发生供电问题时，保证站控管理层设备的正常运行，提供足够的时间进行数据存储。2）网络通讯层通讯层设备为由串口扩展卡。该层是数据信息交换的桥梁，负责对现场设备回送的数据信息进行采集、分类和传送等工作的同时，转达上位机对现场设备的各种控制命令。通讯介质：系统主要采用屏蔽双绞线，以RS485 接口，MODBUS 通讯协议实现现场设备与上位机的实时通讯。3）现场设备层现场设备层是数据采集终端，主要由智能仪表组成，采用具有高可靠性、带有现场总线连接的分布式I/O 控制器构成数据采集终端，向数据中心上传采集的数据。测量仪表担负着最基层的数据采集任务，其监测的数据必须完整、准确并实时传送至监控主机。2 系统特点电力能源监控：采用自主研发的高性能ACR系列网络电力仪表、M系列微机保护装置、温湿控制器、电动机保护器和集成化监控系统软件包，实现变配电系统的综合自动化监控。非电类能源监控：采用国内外先进的过程仪表和控制器，实现对锅炉及蒸汽系统、空压站及压缩空气系统、水泵房及供水系统、换热站、空调系统的智能控制、工艺流程监控、运行状态监控、故障报警、历史数据记录等功能。安防监控：建立完善的安防监控系统，在重要设备或部门设置视频监控、红外线探测报警、门禁等设备，可以提供重要设备实时的、直观的视频监控，对重要部门或设备布防，有效阻止非法人员的闯入，采用数字化视频技术将安防系统与能源管理信息系统联网，支持管理者在网络上任何站点浏览和监控。分层分布式网络结构：采用分层分布式网络结构，监控管理层采用先进的冗余光纤环网结构，便于将分散在企业各处的水、电、汽、气等子系统集成为一体，现地监控层各子系统采用现场总线与各种检测仪表和智能装置连接，具有良好的适应能力和强大的扩展能力。能源计量与统计考核：通过能源动力监控系统实时采集各种能源信息，取代手工抄表、人工统计、手工录入、计算机打印报表的落后模式，自动完成记录、计量、统计、考核等功能。经济运行分析：通过对动力设备运行状态信息的采集、记录、统计，分析设备运行效率，自动控制系统负荷和工况的转换，实现动力系统优化运行。能源决策分析：通过一定时间的数据累积，从不同角度对能源消耗进行分析预测，提供防止能源浪费、降低能源消耗、合理规划使用能源的决策支持。系统管理与信息发布：能源信息管理系统，可以全面提供实时、可靠、有效的各种能源信息，支持WEB发布，可以通过企业信息管理网络实现能源信息的浏览和查询。3 主要监控与计量表计3.1 高压回路或低压进线回路选ACR330ELH仪表图1 ACR330ELH电力仪表该表为电能质量分析仪表，主要功能有：LCD显示、全电参量测量（U、I、P、Q、PF、F、S）；四象限电能计量、复费率电能统计；THDu，THDi、2-31次各次谐波分量；电压波峰系数、电话波形因子、电流K系数、电压与电流不平衡度计算；电网电压电流正、负、零序分量（含负序电流）测量；4DI+3DO（DO3做过压、欠压、过流、不平衡报警）；RS485通讯接口、Modbus协议或DL/T645规约。外形尺寸：120120mm，开孔尺寸：108108mm。适用于高压重要回路或低压进线柜，见图1。3.2 低压联络或出线回路选ACR220EL电力仪表图2 ACR220EL电力仪表该表主要功能有：LCD显示、全电参量测量（U、I、P、Q、PF、F）；四象限电能计量、复费率电能统计、最大需量统计；4DI+2DO；RS485通讯接口、Modbus协议。外形尺寸：9696mm，开孔尺寸：8888mm。适用于低压联络柜、出线柜，见图2。3.3 动力柜、照明箱选ACR120EL电力仪表或导轨式电表 图3 ACR120EL电力仪表ACR120EL电力仪表主要功能有：LCD显示、全电参量测量（U、I、P、Q、PF、F）；四象限电能计量、复费率电能统计、最大需量统计；2DI+2DO；RS485通讯接口、Modbus协议。外形尺寸：开孔尺寸8080mm，开孔尺寸7272mm。适用于动力柜，见图3。图4 DTSD1352导轨式电表DTSD1352导轨式电表主要功能：LCD显示、全电参量测量（U、I、P、Q、PF、F、S）；四象限电能计量、复费率电能统计、最大需量统计；电流规格1.5(6)A、5(20)A、10(40)A、20(80)A可选、RS485通讯接口、Modbus协议或DL/T 645规约可选。外形尺寸：1268974mm，7模数。适用于动力柜，见图4。图5 DTSF1352导轨式电表DTSF1352导轨式电表主要功能：电流规格1.5(6)A、5(20)A、10(40)A、20(80)A可选、复费率电能统计、电能脉冲输出、RS485通讯接口、Modbus协议或DL/T 645规约可选。外形尺寸：1268974mm，7模数。适用于照明箱的三相电能计量，见图5。图6 DDSF1352导轨式电表照明箱DDSF1352电表主要功能：电流规格1.5(6)A、5(20)A、10(40)A、20(80)A可选、复费率电能统计、电能脉冲输出、RS485通讯接口、Modbus协议或DL/T 645规约可选。外形尺寸：768974mm，4模数。适用于照明箱的电流、电压测量；单相电能计量，见图6。4 节能技术除了通过能源动力监控与能源信息管理系统实现能源系统的节能运行外，还可以通过各种节能技术的应用达到节能目的。企业可以通过节能技术改造达到大幅节能效果，以下是我公司近期重点研究和推广的节能技术：变频节能技术还有许多企业在进行系统设计时，为了保证生产的可靠性，各种生产机械在设计配用动力时，都留有一定的富余量。这时如果采用变频调速技术，使电机输出功率与负载匹配，就可以达到节能目的。特别是水泵、风机类变转矩设备，电机功率消耗与转速的3次方成正比，所以通过变频技术节能非常有效。考虑减速后效率下降和调速装置的附加损耗，通过实践的统计，风机泵类通过调速控制可节能2050，有些风机负载节能比例达60%以上。电力系统优化节能技术Acrel(安科瑞)公司在多年电力自动化系统研发、设计和工程实施的基础上，推出一系列用于企业供配电系统的优化节能技术，目前，我们重点研究推广的主要节能技术如下：动态无功补偿SVC：基于TCR技术，采用DSP/CPLD/FPGA全数字化控制系统，可以实现供配电系统的动态无功补偿、抑制谐波、消除三相不平衡，保证电气设备安全运行，减少对弱电设备的干扰，从而达到优化供电质量、节能降耗的目的。变压器经济运行：在传输电量相同的条件下，通过择优选取最佳运行方式和调整负载，使变压器电能损失最低。我们根据变压器运行的这一特点，开发了变压器经济运行分析软件，能够对变压器器的运行效率进行实时分析、跟踪，并可以根据分析结果自动控制变压器的投切，使系统尽可能运行在高效率状态，从而达到节约电能、降低能源成本的目的。空调系统优化节能技术我们认为一个建筑物只有一个特定的空调系统能满足它的要求（最舒适、最节能），而不是所有类型的空调系统都能满足它的要求。在进行空调系统设计时要根据当地能源结构、经济政策、建筑物周边自然环境、管理方式和使用者的需求，采用合理节能技术手段，才能达到节能与节约能源成本的目的。目前，我们重点研究推广的主要节能技术如下：温湿度独立(控制)技术；新风余热回收及CO2浓度控制技术；复式水泵应用及采暖水泵最低单位制冷成本控制趋势化预测控制专家诊断系统5 监控系统报价单位：元（RMB）名称型号单位面价备注监控主机IPC610H/PIV2.8G/1G/120G/166x DVD/KB+MS/D-Link530+外设台8500均可用户自备，以当时市场价格为准，该报价仅供参考显示器三星19寸液晶显示器台3000三星22寸液晶显示器台3800打印机HP LaserJet 1020 A4台2500EPSON-LQ1600KIIIH A3台4000UPS电源山特C1KS台5000山特C2KS台6500通讯线缆五类线米4.6屏蔽双绞线RVVP 21.0米5.6光纤（多模）米6.6通讯机柜1200600600面30002200600600面5000光电转换HTB-1000只750远距离传输终端盒只60尾纤面50耦合器面50熔接点个50通讯转换扩展卡ACRNET-PCI/4块3000扩展卡串口服务器ACRNET-PORT(2口)只3000串口服务器串口服务器ACRNET-PORT(4口)只5500通讯前置机ACRNET-UC02(2口)只4000通讯前置机通讯前置机ACRNET-UC04(4口)只6000通讯前置机ACRNET-UC08(8口)只11500通讯管理机ACRHMI台30000人机界面组网设备网络交换机EDS-208台3000局域组网网络交换机EDS-408台8500监控软件Acrel监控组态软件V6.0系统组态软件图形组态软件电能管理软件数据库软件套3万设备数量1104万设备数量11206万设备数量21408万设备数量418010万元以上设备数量80以上双机版套单机价格1.5数据转发每+1用户套3000Web发布每+1用户（总用户数5）套5000电力仪表ACR330ELH台4860ACR220ELH台4280ACR120EL台3580导轨式电表DTSD1