能源監控系統在塞維斯公司的設計及應用

摘 ?要：介紹塞維斯公司能源管理系統，采用智能能源儀表，采集配電、天然氣、空氣等現場的各種用能參量。系統采用現場就地組網的方式，組網后通過現場總線通訊并遠傳至集中控制室的數據采集器，通過Acrel-3000監控系統實現全公司用能回路的用電，天然氣，工藝空氣以及其它需要監控的參數的實時監控和管理，達到對能源的管控，從而實現節能的目的。

關鍵詞：工廠能源管理系統;智能電力儀表;總線;通訊

1概述

上海塞維斯公司主要為集團各個組裝廠進行絕緣子玻璃件的配套制造，生產用于國內外電網高壓輸配電的玻璃絕緣子，能源使用主要有電、天然氣、壓縮空氣等，基于國家能源管理政策的要求，節能減排要求越來越高，塞維斯公司決定對全公司的所有能源進行系統管理，塞維斯公司電力系統是從上海星火站引入35KV線路一條，配電室兩臺35/10KV變壓器，然后多臺10/0.4KV變壓器的配電方式，變配電站內多功能儀表采用施耐德PM1200和安科瑞ACR系列儀表，合計電能表48臺。天然氣由奉賢區燃氣公司接入兩路天然氣分別用于玻璃窯爐和壓制工藝生產線，配備2臺入戶燃氣表，窯爐熔化和后道共有4臺分支燃氣表;壓制工藝生產線共使用10臺燃氣表分別滿足不同的工藝需求，共16臺燃氣表采用的是埃爾斯特EK220型帶積算儀的燃氣表。各壓力等級空壓機出口流量計使用的是VPS R200流量計，合計14臺。所有儀表采用RS485總線組網接入控制室內的數據采集器。進而接入值班室監控主機。

2能源在線監測系統的設計

監測系統需要完成公司內部能耗計量儀表和能耗數據采集裝置的安裝，實現從生產現場采集能耗數據，遠程傳輸數據，數據統計與展示的功能。整個系統包括能耗數據的原始采集、能耗數據的在線傳輸、能耗數據的在線分析診斷等，通過能耗計量裝置的安裝，實現能耗數據的原始采集;通過通訊管理機的安裝，實現能耗數據的在線傳輸;通過能耗數據的采集存儲，形成可視化趨勢，確定較高能耗范圍 診斷形成高能耗的原因;通過后期的配置節能節電產品 改進運營管理模式，進行節能降耗;通過節能降耗前后數據對比，查看節能降耗實施效果。

對各回路的參數集抄功能，并可生成時間段內符合管理需求的各參數報表。

各回路儀表進行實時通訊狀態顯示。

多用戶權限管理，便于分級操作。

2.1 原始數據的采集

能耗數據的原始采集是整個能耗在線監測系統的基礎，是整個能耗在線監測系統的基本構成元素。塞維斯公司能耗包括耗電量，耗天然氣量，耗氣量等等，分項能耗數據是指分類能耗數據中的一類或多類再細分為若干項。在各分支上安裝相應的儀表實現分項目采集。

多功能電表采用交流采樣技術，能分別測量電網中的電流、電壓、功率、功率因數和電能等參數。帶RS-485通訊接口，采用Modbus-RTU通信協議，所有多功能電表有功電度計量精度達到0.5級。

多功能天然氣和空氣流量計能分別測量介質的瞬時流量、累計流量、壓力、溫度等參數。

2.2數據傳輸

數據傳輸是指原始分類分項數據經由數據采集器通過Internet或GPRS等遠程通訊方式將能耗原始數據從有離散分布的工廠上傳到數據中心，并將數據進行處理，完成原始數據存儲的過程。整個系統的數據傳輸網絡包括現場計量采集裝置與采集器之間的485網絡以及采集器與數據中心之間以太網，現場計量采集裝置與采集器之間通過RS-485的總線方式。采集器與數據中心之間通過工廠內部智能化網絡實現數據的遠傳傳輸，整個系統的網絡結構（如圖1）所示：

2.2.1站控管理層

站控管理層針對監控系統的管理人員，是人機交互的直接窗口。在主要指置于值班室的工控機、顯示器、UPS等。

2.2.2網絡通訊層

通訊層主要是由數據采集器及總線網絡組成。數據采集器主要功能是監測現場智能儀表;總線網絡的主要功能是實現數據交互，使配電系統管理集中化、信息化、智能化，提高了配電系統的安全性、可靠性和穩定性，真正達到了無人值守的目的。

2.2.3現場設備層

現場設備層是數據采集終端，智能儀表通過屏蔽雙絞線RS485接口，采用MODBUS通訊協議總線型連接接入數據采集器，經數據采集器到達該配電間監控主機進行組網，實現遠程監控。

2.3 監測系統軟件功能設計

2.3.1分項用能數據統計

將電耗、燃氣和空氣消耗等進行逐時、逐日、逐月、逐年統計。統計數據采用餅圖、柱狀圖、線圖、區域圖等各種圖形展示方式，直觀反映各項統計數據的數值、趨勢和分布情況。（如圖2）

2.3.2用能支路趨勢分析

統計各區域、各設備電能，燃氣和空氣的消耗，準確定位用能源消耗回路，制定節能績效考核制度，推動節能降耗的有效執行。為用能設備建立運行記錄檔案，長期跟蹤記錄設備運行過程中的能效分析評估結果，結合設備維護保養記錄，為設備的運行維護提供依據。（如圖3）

2.3.3能耗數據同環比分析

將各種類型和各主要耗能設備的能耗與去年同期值和上月值進行同比環比分析，檢驗節能效果，根據分析結果執行節能績效考核，以及節能目標的修正。

2.3.4能耗數據分時統計

將能源類型、負荷類型、區域能耗按照時間區分，按時、天、月、年、工作日、非工作日等對用能數據進行對比分析，掌握能源具體消耗情況。可將每天用能按時段設置峰、平、谷，統計各時段能耗，降低閑時能耗。（如圖4）

通過高精度智能儀表以技術手段實現自動化全實時、高密度的實時用能監測，減少用能的“跑、冒、滴、漏”和計量誤差。實時監視現場儀表的回傳數據，對能源進行合理的管控和預警，及時發現并改正運行中存在的用能異常，隨時處理。按需設置重要設備的超標預警值，超標時醒目提醒并主動記錄。

3 軟件組態

能源監控系統的組態是在基本硬件架構安裝完成后重要的步驟，是實現上述功能的必要條件，否則即使有再好的硬件設施也不能監控任何數據。軟件組態主要包括：控制回路組態、實時數據庫生成、通訊及相關畫面的生成、歷史數據庫的生成、報表生成等數據庫組態包含I/O設備組態和數據庫兩部分，是整個組態的基礎，數據庫里建立起與現場每個儀表的聯系，組態時首先要在建立模板，模板要與現場儀表的各參數對應，如對施耐德PM1200電能表的組態模板，要與各個電力參數對應地址一致（如圖5），否則讀不到數據。然后在軟件的I/O設備里進行各個點的組態，需要注意的是I/O設備組態的485通訊IP地址要與現場設置一致，設備端口與采集器設置端口與每個端口所鏈接儀表對應，每個端口理論上可以接248臺儀表，同一條總線上的儀表的端口是一樣的。其它的組態還包括波特率、奇偶檢驗、通訊方式、掃描周期、數據顯示形式等等，與所使用的現場儀表不同做相應的組態，每一臺儀表也就是設備名稱是唯一的，全系統內不得重復。

通訊及畫面的組態是提供直觀的所需要信息的重要環節，組態完成后打開該畫面就可以一目了然的看到所需要的通訊狀態等信息。在畫面項目欄可以添加或者刪除所需要的畫面，靜態畫面完成后鏈接所需要的條件以達到與實際情況一致的變化。

4能耗在線監測系統實施總結

在當今用能設施的應用中，用能設備的安全性至關重要，本文介紹的Acrel-3000能源監控系統在塞維斯公司的應用，可以實現對全廠所有用能回路用能的實時監控，不僅能顯示回路用能狀況，還具有網絡通訊功能，可以與數據采集器、計算機等組成能源監控系統。系統實現對采集數據的分析、處理，實時顯示工廠用能回路的運行狀態，可生成各種用能報表、分析曲線、圖形等，便于能源的遠程抄表以及分析、研究，該系統運行安全、可靠、穩定，為解決用電問題提供了真實可靠的依據。通過能源綜合管理系統軟件對各用能計量點的用能實施在線計量、動態監測、集中管理、科學考核，通過有效的末端監控管理，綜合性地實現整體節能，為公司的進一步節能改造提供依據。這種監控系統設計組態簡單、系統穩定、功能強大，在其它行業也可以推廣使用。

參考文獻

[1] ?《國家機關辦公建筑和大型公共建筑能耗監測系統分項能耗數據傳輸技術導則》 2008（06）

作者簡介：張殿樹，男，1972.7，工程師，畢業于南京師范大學，主要從事儀表自動控制方面的工作。