分布式企业级电气化监控和能量管理系统(E3CS)关键模块和技术研究

1、分布式企业级电气化监控和能量管理系统(e3cs)关键模块和技术研究摘要：对分布式企业级电气化监控和能量管理系统 (e3cs)的关键模块和技术进行分析，为在企业层面或者区 域能量监测中心层面实现系统级的能量分析和优化节能提 供依据。关键词：企业级电气化监控；能量管理系统；模块；技 术目前分布式企业级电气化监控和能量管理系统在能源 工业企业的发展中有举足轻重的作用。企业级电气化监控的 任务是实时采集企业电网运行数据并监视其运行状态，必要 时发出控制指令操作终端设备.它向数据平台层提供终端设 备运行的实时数据，数据平台层通过它向企业电网发送控制 信号.综合数据平台利用统一建模技术对企业全局信息建 模

2、，达到信息的充分共享和访问，从而为企业级能量管理奠 定坚实的数据层基础；能量管理层利用企业电网全局信息进 行调度决策，主要目标是提高控制质量(电源控制、负荷控 制)和改善运行的经济性，主要包括负荷预测和管理、动态 无功调度、节能调度和能量平衡4个模块，各模块间既具有 相对的独立性，又在一定程度上保持数据交互.人机界面层 主要提供管理员与系统的联系手段，使管理员能监视、分析 和控制企业电网，并通过图形、报表等形式显示能量管理的 过程和结果，一、系统关键模块和技术分为以下几个方面：1、分布式电气化监控广域电气化监控将输供系统中电力专业化能源管理延 伸到工业企业用电系统中，使终端用户能够安全、可靠和

3、舒 适的用电，其关键是解决空间上广域分布的工业企业各厂区 用电设备的保护和控制。采用超大集成规模电路，利用非线性补偿测量技术、嵌 入式多智能体技术和分布式故障诊断技术方面的最新成果， 开发具有自适应协调控制功能的中低压测控保护一体化控 制装置，解决工业用电设备的智能化测控保护以及电气过程 控制的分布式部署问题.中低压测控保护一体化控制装置在 企业配变所、配电柜及车间或生产线就地分散，实现设备用 电的安全保护、电能调节、运行状态与能耗的测量，完成各 种预制的逻辑或远程指令控制等分散功能，实现就地信息的 数字化远传设备满足国家标准要求的抗干扰能力，适应各 种现场环境使用，安装方便.采集的数据通过多

4、种通信方式传递到通信服务器，对于 布线简单或存在高电磁污染的大型企业，应在企业规划期设 计好有线通信信道，保证企业内部通信网络的灵活性和可扩 展性；对于地势复杂又不存在高电磁污染的大型企业，可考 虑采用建设周期短、组网灵活的无线通信方式考虑到能量 管理的实时性要求，融合工业数据特点的应用层数据交换技 术，开发具备智能、开放及分散的具有自检测机制的can通 信总线，利用一体化智能测控和保护装置对分布在生产现场 的各个用电能耗设备进行信号采集，通过有线或无线通信介 质，运用高性能的工业现场总线技术对测控设备进行分布式 组网，从而建立适合大型工业企业的分布式电气监控系统.2、图模一体化数据平台大型工

5、业企业的生产过程具有严格对象化和流程化特 点，常规的电气监控系统是面向量测点，这和实际的生产过 程不符，如何有效地组织信息、存储和访问信息是当前的技 术难点.通过引入电力企业信息资源规划成果cim模型，扩展建 立用 电企业面向对象的ecim ( enter-prise common information model )电网模型，实现信息的对象化采集、 组织和分层管理，为企业用电信息和生产信息的无缝结合奠 定技术基础企业电气接线图采用可缩放矢量图形svg画面 格式，svg是由w3c组织发布的一种基于xml的开放式二维 图形描述语言，具有标准开放、矢量缩放、平台无关以及网 络发布等特性。为保证企

6、业模型ecim的普遍性，信息模型主要包括： 变压器、开关刀闸等输电设备模型；车床、电炉等耗电 设备的负荷模型；企业内部电厂的小型发电机组、原动机 等电力生产模型；企业电气化监控量测点模型；某类产 品单位耗电量、产量等企业产品模型通过分析svg文件描 述标准，svg对于设备的描述主要集中在组中.0组 中每一个设备对象都可以描述一个id.如果将该id与企业模 型ecim中对象的rdf/id进行关联并保持一致，则可以通过 解析ecim文件中设备的rdf/id，得到svg文件中对应的设 备id,进而得到该设备对象的图形描述，实现图模一体化功 能.在建立统一的图形和数据模型的基础上，根据企业模型 的属性

7、值确定相应的实时数据库和存储数据库的表结构.同 时，为实现企业数据的规划态、实时态和历史态的多态管理， 将实时数据处理和转存至历史数据库，为企业能量分析和管 理提供数据支撑.3、能量分析和管理在掌握了工业企业完整的能量消耗信息后，在企业层面 或者区域能量监测中心层面实现系统级的能量分析和优化 节能是企业能量管理的核心企业集成能量管理系统是建立 在电气监控系统之上的用电状态在线分析、评估与管理系统. 主要包括5个功能模块：企业电网潮流计算、负荷预测和管 理、动态无功优化调度、含分布式电源的企业节能调度以及 企业能量平衡分析.能量平衡分析模块在宏观上通过建立计算机远程信息 采集和监控系统，实时监测

8、并记录企业的用电能时间、设备 运行状态、能源消耗参数等，自动分析对比能源使用状况， 发现问题并提供解决方案，实现企业能源管理的信息化、自 动化；微观上分析潮流分布和设备能耗状况、统计设备投入 产出与能耗效率、确定企业内部准确的电能分配方式，探寻 设备选型、设备配置、设备工作时段和工作周期的科学性和 合理性。通过企业潮流计算分析企业电网潮流分布，发现并纠正 企业电网潮流不合理之处，优化调整网络结构，平衡负荷分 布，高效地利用电力供应，挖掘生产制造潜力，提高生产效 率同时，企业潮流计算也是企业节能调度和动态无功优化 功能实现的基础考虑到部分企业自带分布式电源，采用改 进前推回代法计算含分布式电源且

9、可能存在弱环网的企业 潮流。企业负荷预测结合产品制造过程的各种能源消耗状态、 企业节假日工作安排以及当地的天气环境因素，采用模糊粗 糙集对企业负荷进行聚类分析，以聚类数据作为样本进行神 经网络训练预测，为企业发展提供更精细的负荷预测数据. 负荷管理模块合理调节企业用电的负荷曲线，结合用电峰谷 电价，合理调整主要能耗设备的运行计划、运行参数，降低 生产费用负荷预测结果同时作为企业节能调度和无功优化 的输入条件使用，其预测精度亦会影响企业节能调度和无功 优化的结果。由于用电企业是电能消耗的末端，无功随着生产设备的 运行状态改变变化很多在大电网分析模型的基础成果上， 延伸建立大型工业企业电网仿真模型，结合企业负荷预测数 据，融合模糊控制理论和快速跟踪补偿理论，以企业电网整 体功率因素最大为目标（工业用电的调整电费），建立稳态 补偿和快速跟踪补偿相结合的低压综合无功补偿模型，以达 到优化用电网，实现企业电网的节能降耗。随着分布式电源接入企业电网，原有的单一受电用户将 成为集发电和用电于一体的微型电力网络.以企业负荷预测 数据、分布式电源出力和发电成本数据以及电网分时电价为 初始输入