智能用户端能源管理系统

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1 　简介

电网是由“发电、输电、变电、配电、用电”五个环节组成，“配电、用电”即是电网的用户端，电能80%是由用户端消耗的。用户端主要有工矿企业、建筑楼宇、基础设施三大块。

用户端能源管理系统是以帮助工业生产企业在扩大生产的同时，合理计划和利用能源，降低单位产品能源消耗，提高经济效益为目的信息化管控系统。

通过能源计划，能源监控，能源统计，能源消费分析，重点能耗设备管理，能源计量设备管理等多种手段，使企业管理者对企业的能源成本比重，发展趋势有准确的掌握，并将企业的能源消费计划任务分解到各个生产部门车间，使节能工作责任明确，促进企业健康稳定发展。


2 　基本管理职能

2.1能源系统主设备运行状态的监视

2.2能源系统主设备的集中控制、操作、调整和参数的设定

2.3实现能源系统的综合平衡、合理分配、优化调度

2.4异常、故障和事故处理

2.5基础能源管理

2.6能源运行潮流数据的实时短时归档、数据库归档和即时查询


3 　系统拓扑图



1）现场层

　　采集原始计量数据，包含各类能源计量装置，如：电能表（含单相电能表、三相电能表、多功能电能表）、水表、冷量表等。计量装置具有数据远传功能，通过现场总线与数据采集器连接，可以采用多种通讯协议将数据输出；

2)通讯层

　　对采集数据进行汇总，同时将汇总完毕的数据发往管理层；

3)管理层

　　对数据进行分析综合，并将分析结果提交决策层用来做决策的参考。厦门大学还能将能耗数据远传至上层的教育管理部门。



4 　主要计量表计

4.1 高压回路或低压进线回路选ACR330ELH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：120×120mm，开孔尺寸：108×108mm。适用于高压重要回路或低压进线柜。

4.2 低压联络或出线回路选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：96×96mm，开孔尺寸：88×88mm。适用于低压联络柜、出线柜。

4.3 动力柜、照明箱选ACR120EL电力仪表或导轨式电表

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80×80mm，开孔尺寸72×72mm。适用于动力柜。

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：126×89×74mm，7模数。适用于动力柜。

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：126×89×74mm，7模数。适用于照明箱的三相电能计量。

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：76×89×74mm，4模数。适用于照明箱的电流、电压测量；单相电能计量。


4.4低压配电终端电流、电能采集、开关量采集及自动控制

ARTU-K32遥信单元：32路开关量采集、SOE事件记录、RS485通讯接口、Modbus协议；

ARTU-J16遥控单元：16路继电器输出、SOE事件记录、RS485通讯接口、Modbus协议；

ARTU-P32遥脉单元：32路脉冲量采集、RS485通讯接口、Modbus协议；

ARTU-M32遥测单元：交、直流0-20mA、4-20mA，32路模拟量信号采集、RS485通讯接口、Modbus协议。



5 　系统应用

　　在我国的能源消耗中，工业是我国能源消耗的大户，能源消耗量占全国能源消耗总量的70%左右，而不同类型工业企业的工艺流程，装置情况、产品类型、能源管理水平对能源消耗都会产生不同的影响。建设一个全厂级的集中统一的能源管理系统可以完成对能源数据进行在线的采集、计算、分析及处理从而实现对能源物料平衡、调度与优化、能源设备运行与管理等方面发挥着重要的作用。

　　能源管理系统（简称EMS）是企业信息化系统的一个重要组成部分，因此在企业信息化系统的架构中，把能源管理作为MES系统中的一个基本应用构件，作为大型企业自动化和信息化的重要组成部分，Acrel(安科瑞)产品以实时数据库系统为核心可以从数据采集、联网、能源数据海量存储、统计分析、查询等提供一个EMS的整体解决方案，达到公司调度管理人员在能源管控中心实时对系统的动态平衡进行直接控制和调整，达到节能降耗的目的。
典型能源系统架构包括能源调度管理中心、通讯网络、远程数据采集单元等三级物理结构，符合基于基础自动化向信息化建设发展的原则。


6 　达成的目标

建筑与工业设施整体能耗状况的实时监测和细致化管理；电力、燃气、水等分类能耗数据和电量各分项能耗数据的透明化；为其他高级应用提供设施各类能耗的全方位实时高精度数据；为用户建筑与工业设施能源系统精细设计和节能改造提供依据；能耗总量统计和趋势分析；能耗成本结构优化；电力、燃气、水等能源供应中断、事故跳闸、故障原因分析；趋势记录帮助优化资源和业务模式规划升级后的能源管理系统- 全时动态能源管理系统（@EMS）　全时动态能源管理智能化专家-- @EMS， 架构于国际开放软硬件控制平台，以高开放性、兼容性和可靠性为基础，利用现代测控技术、数据处理与通讯技术，基于完善的能耗监测管理手段，采用分散控制器和交流采样技术，凭借功能强大的大流量高可靠性通讯网络，为工业民用建筑、生产企业和大型基础设施等的能源设施的全时动态的能源管理控制提供全面专业的解决方案,达到对用户能耗设施能耗细节和能耗过程的完全掌握。

参考文献：
[1]上海安科瑞电气股份有限公司产品手册.2010.08版.


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