基于電能管理型斷路器的能源管理系統(tǒng)

管瑞良 陳 平 沈閏龍

（常熟開關制造有限公司（原常熟開關廠），江蘇 常熟 215500）

中國是一個發(fā)展中國家，人口眾多，人均能源資源相對匾乏。人均耕地只有世界人均耕地的1/3，水資源只有世界人均占有量的1/4，已探明的煤炭儲量只占世界儲量的11%，原油占2.4%。同時，中國的用電量保持攀升，但是效率低下，據(jù)國際能源署報告，從一次能源到有效電力消費的價值鏈上，損耗接近80%。

因此，積極提高能源使用效率，就能夠大大緩解國家能源緊缺狀況，促進中國國民經(jīng)濟建設的發(fā)展。而且提倡節(jié)能是貫徹可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略、實現(xiàn)國家節(jié)能規(guī)劃目標、減排溫室氣體的重要措施，符合全球發(fā)展趨勢。

1 能源管理系統(tǒng)

能源的計量、監(jiān)測與管理，是實現(xiàn)節(jié)能減排的基礎。因此，在國家的各種相關政策中，均對能源管理提出了明確的要求，例如，按照《中華人民共和國節(jié)約能源法》的規(guī)定，用能單位應當加強能源計量管理，建立能源消費統(tǒng)計和能源利用狀況分析制度，對各類能源的消費實行分類計量和統(tǒng)計。

能源管理系統(tǒng)是信息化系統(tǒng)的一個重要組成部分，實時監(jiān)控企業(yè)各種能源的詳細使用情況，為節(jié)能降耗提供直觀科學的依據(jù)，為用戶查找能耗弱點，促進企業(yè)管理水平的進一步提高及運營成本的進一步降低。使能源使用合理，控制浪費，達到節(jié)能減排，節(jié)能降耗，再創(chuàng)造效益的目的。通過數(shù)據(jù)分析，可以幫助用戶對每個用電區(qū)域以及主要耗能設備進行實時考核，杜絕浪費，并可以幫助用戶進一步優(yōu)化工藝，以降低單位能耗成本。

對于大多數(shù)用戶來說，能源消耗大部分為電能消耗，因此能源管理系統(tǒng)主要面向的是電能管理。而電能管理的第一步就是實現(xiàn)監(jiān)測功能，通過智能化的監(jiān)測設備實現(xiàn)對現(xiàn)場層用電數(shù)據(jù)的采集。

常熟開關制造有限公司最新研發(fā)的電能管理型斷路器產品，就是專門應對能源管理系統(tǒng)的需要而開發(fā)的，并且相比傳統(tǒng)的儀表監(jiān)測方案有很大的改進。

2 電能管理型斷路器介紹

1）CW3電能管理型智能萬能式斷路器

常熟開關制造有限公司全新推出的 CW3系列智能型萬能式斷路器，該斷路器是本公司設計人員把豐富的斷路器研發(fā)經(jīng)驗、成熟的配電技術與人性化設計相結合的新一代產品，斷路器可應用于各種低壓配電領域，不但可實現(xiàn)對線路的保護，還可實現(xiàn)對電動機（斷路器滿足GB50055對電動機保護要求）、發(fā)電機（斷路器滿足 GB755對發(fā)電機保護要求）等設備的保護，為用戶提供了更安全、更可靠、更全面的低壓配電保護方案。

CW3在性能上相比以往產品有了較大提升， Icu（額定極限短路分斷能力）=Ics（額定運行短路分斷能力）=Icw（額定短時耐受電流），部分指標甚至超過國外同類產品，確保系統(tǒng)選擇性，提高了運行可靠性。

CW3導入最先進的斷路器智能化管理理念，斷路器可監(jiān)測內部溫度、內部附件、本體、抽屜座運行狀態(tài)（專利技術），提供全面電力運行智能管理和保護，控制器種類多樣化，方便用戶選擇。其中EQ型智能脫扣器具備電能管理功能，擁有電流、電壓、功率、頻率、電能、相序、需用值測量以及附加保護功能，參數(shù)可進行連續(xù)設定，同時還具備諧波分析和故障波形捕捉功能。

CW3電量參數(shù)采用有效值測量，測量精度高，電壓精度0.5% ，電流精度1.5%，功率精度2.5%。CW3智能型萬能式斷路器及配套的EQ型智能脫扣器如圖1所示。

2）CM5電能管理型智能塑殼斷路器

更好地適應智能電網(wǎng)的發(fā)展，常熟開關制造有限公司在國內塑殼斷路器上率先實現(xiàn)能量管理、功率測量、電能測量、諧波分析，并內置通信功能，這就是最新型的CM5能量管理型智能塑殼斷路器。

CM5電能管理型智能塑殼斷路器全系列采用雙斷點結構、高限流性能、專利技術確保大電流高電壓（AC690V）的分斷與保護的穩(wěn)定可靠，全系列分斷能力最高至 Icu=Ics=150kA/AC400V，AC690V可達40kA，相比傳統(tǒng)產品在性能上實現(xiàn)了成倍的飛躍。

CM5電能管理型智能塑殼斷路器配備了最新的IP型控制器，使其在測量方式上有了重大的改進，互感器采用雙線圈結構，增加了更多的測量功能，可測量電流、電壓、頻率、功率、諧波等，電流精度1.5%、電壓精度0.5%、頻率精度0.1Hz、功率精度 2.5%、諧波精度 5%，實現(xiàn)了在緊湊體積下的高精度測量。CM5采用全范圍有效值電流測量，可有效提高電流測量的準確性和抗諧波能力。CM5電能管理型智能塑殼斷路器（IP型控制器）如圖2所示。

圖2 CM5電能管理型智能塑殼斷路器（IP型控制器）

3 基于電能管理型斷路器的能源管理系統(tǒng)的優(yōu)勢

基于電能管理型斷路器的能源管理系統(tǒng)相比傳統(tǒng)基本儀表的能源管理系統(tǒng)具有非常大的優(yōu)勢，主要表現(xiàn)在：

1）使用電能管理型斷路器設備更精簡，組網(wǎng)更方便，可靠性更高

傳統(tǒng)的斷路器回路要實現(xiàn)電能監(jiān)測需另外加裝測量儀表及電流互感器，如果需要對斷路器的狀態(tài)進行采集的話，還需要安裝斷路器輔助，并連接到儀表的數(shù)字輸入端子，相比直接使用電能管理型斷路器的方案，不僅設備數(shù)量多，而且安裝得二次線路繁多，可靠性也收到影響。

而使用電能管理型斷路器的話，由于電能管理型斷路器已經(jīng)內置高精度互感器，并且集成了現(xiàn)場總線通信接口，因此只需要將一根通信線與該斷路器相連接，就可以實現(xiàn)對該回路的各種電力參數(shù)的測量以及該回路的控制，簡單實用，可靠性高。

2）實現(xiàn)電能管理型斷路器還能完美兼容配電監(jiān)控系統(tǒng)功能，實現(xiàn)完整的四遙功能。

電能管理型斷路器是在智能可通信斷路器的基礎上發(fā)展起來的，因此，電能管理型斷路器具備全部智能可通信斷路器的監(jiān)控功能。

電能管理型斷路器可以實現(xiàn)斷路器合分閘、報警故障狀態(tài)的實時上傳；當斷路器發(fā)生跳閘時，能存儲相應的故障記錄以供追溯（CW3 EQ型還能提供故障波形的錄波功能）；可以在上位機上進行參數(shù)的遠程整定；在遠程操作斷路器合分閘。這些功能，是傳統(tǒng)的儀表加斷路器方案無法完整提供的。

近年來，能源管理系統(tǒng)得到了飛速發(fā)展，和配電監(jiān)控系統(tǒng)之間其實已經(jīng)不再獨立，兩個系統(tǒng)有互相融合的趨勢，而電能管理型斷路器恰恰符合這一發(fā)展趨勢。

3）使用電能管理型斷路器能實現(xiàn)更高級的電能管理功能

能源管理系統(tǒng)的除了常規(guī)的監(jiān)測、記錄功能外，更主要也更具備一定技術難度的是分析、指導功能，而使用電能管理型斷路器可以讓能源管理系統(tǒng)實現(xiàn)更多的相關功能。

例如，當主電源發(fā)生停電時，備用電源投入工作，但是由于備用電源的容量有限，因此需要對備用電源的供電回路進行智能化的選擇。選擇的依據(jù)首先是該回路的優(yōu)先級，并追溯該回路在停電前以及近期的用電歷史數(shù)據(jù)，確定是否能將該回路投入使用，確定完成后對該回路進行遙控操作，操作完成后需要馬上進行第二次確認，比較該回路當前實際的用電是否超標，判斷備用電源的剩余容量，多次確認后再進行下一回路的投切處理。

這種自動化投切需要對斷路器狀態(tài)進行實時的監(jiān)測，為了確保可靠性，在執(zhí)行的過程中需要對各種參數(shù)進行多次確認，而電能管理型斷路器完全可以滿足這些需求，并且可靠性高。使用電能管理型斷路器的現(xiàn)場更精簡，如圖3所示。

圖3 使用電能管理型斷路器的現(xiàn)場更精簡

4 基于電能管理型斷路器的能源管理系統(tǒng)

綜上所述，基于電能管理型斷路器的能源管理系統(tǒng)能夠比傳統(tǒng)的能源管理系統(tǒng)實現(xiàn)更多的功能，并且大大提高系統(tǒng)的可靠性。

基于電能管理型斷路器的能源管理系統(tǒng)組網(wǎng)也更加的靈活，大大減少了現(xiàn)場連接線的數(shù)量，做到了簡單可靠。可以方便的通過 RS-485、以太網(wǎng)、Zigbee等多種形式進行組網(wǎng)，方便上位計算機進行通信處理。

基于電能管理型斷路器的能源管理系統(tǒng)可以很方便的實現(xiàn)對配電系統(tǒng)的監(jiān)控管理，借助電能管理型斷路器的四遙功能，實現(xiàn)對配電系統(tǒng)狀態(tài)的完全控制。

基于電能管理型斷路器的能源管理系統(tǒng)能夠實現(xiàn)更加高級的管理功能，可以實現(xiàn)自動化負載投切管理功能，大大提高用電效率。基于電能管理型斷路器的能源管理系統(tǒng)網(wǎng)絡圖如圖5所示。

圖5 基于電能管理型斷路器的能源管理系統(tǒng)網(wǎng)絡圖

5 結論

節(jié)約電能是當今大勢所趨，隨著相關政策的不斷出臺，以及用戶對節(jié)能方面觀念的不斷更新，能源管理系統(tǒng)會有巨大的發(fā)展空間，而常熟開關制造有限公司將繼續(xù)秉承科技興企、以用戶為本的指導思想，致力于優(yōu)質斷路器產品的研發(fā)、生產及銷售，努力為能源管理系統(tǒng)提供完善的解決方案。