分布式企业级电气监控与能量管理系统的设计与实现

摘要：国家提出了节能减排的战略发展目标，特别是对于我国的工业企业而言，采取何种方式实现节能减排，合理利用电能提高生产效率和经济效益，成为当前工业企业亟待解决的首要问题之一。基于此点，文章就分布式企业级电气监控与能量管理系统的设计与实现进行论述。

关键词：分布式企业级；电气监控；能量管理；电气节能

中图分类号：TM734 文献标识码：A 文章编号：1009-2374（2013）14-0107-02

1 构建分布式企业级电气监控与能量管理系统的必要性

据有关部门的调查统计数据结果显示，我国的能源利用率约为33%，这一数字较之国外发达国家要落后20年左右，由此可见，合理有效利用能源将是我国未来一段时期的重点研究课题。由于电力供应本身具有的一定特殊性，与发电、输电以及供电相比，作为末端环节的用电往往得不到应有的重视，而终端用户群体的能耗与节能是我国当前智能电网建设过程中较为重要的环节之一。就国内的工业企业而言，它们既是用电大户，也是极具节能潜力的一个部分，但是，这些企业获得的能源专业化关怀却十分不足。因此，建立起一个完善的分层分布式企业电气监控与能量管理系统就显得尤为重要。

分布式企业级电气监控与能量管理系统能够为一些大型的工业企业解决以下四个方面的问题：其一，可以为厂房布局较为分散的工业企业的用电能耗设备提供有效的运行监视和管理；其二，借助储能设备以及自备的分布式电源能够进一步确保企业在电网发生故障时给关键负荷提供不间断的电能，有利于确保生产的连续性；其三，该系统的实现可以使企业电网的拓扑结构获得显著优化，并为企业提供更加优质的电能；其四，利用智能优化技术和动态规划可实现生产和能耗管控一体化，从而给企业提供符合国家及行业标准的高效节能生产方案。综上所述，为了实现节约电能的目标，应当构建分布式电气监控与能量管理系统。

2 分布式企业级电气监控与能量管理系统的具体设计

2.1 电气监控与能量系统的总体设计方案

从节约能耗的角度上讲，设计该系统的最终目的就是为了给相关企业一套完善的电气能耗实时监控和电能配电传输电气管理的系统，该系统的总体设计可从以下两个方面予以实现：一方面是功能设计。具体可划分以下几个模块：信息监控及显示模块。该模块的作用是通过合理传感器的配置，实现对企业电气设备能耗的实时监测，并将所获得的数据利用网络传输给控制中心，从而进行实时显示，同时还能根据用户的实际需求进行数据存储及相关曲线的显示；数据查询模块。该模块是借助对各个电气设备能耗数据的存储提供相应的查询功能，并提供数据的曲线显示以及电能消耗时间段分析等，借此来使用户更加直观地了解用电详情，并评估这种用电是否合理；报表生成模块。该模块能够按照用户选定的数据分析功能，自行生成相应的数据报表，连接打印设备后还能自动完成报表打印，可为企业生产负责人提供决策基础信息；另一方面是系统结构的规划设计。该系统的结构规划大体上包括以下几个模块：前端传感器、数据网络、后台控制中心等等，系统开发采用当前主流的B/S架构，系统共分为三个层次，即数据采集层、传输层和管理层，前台配置传感器，主要负责采集相关数据，后台配置管理软件，负责对相关的分析和管理，该系统构建后，能够实现工业企业电气能量的智能化管理，有利于企业实现节能减排的目标。

2.2 系统设计原则

该系统在构建过程中，应当遵循以下三点原则：其一，可靠性原则。这是该系统设计时必须遵循的基本原则之一，系统应当由平台实现服务器运行状态的监控，一旦主服务器发生故障时，能够及时切换到备用服务器上，确保服务始终不间断；其二，开放性原则。系统应当在各层次上实现开放性，软硬件的运行环境也必须符合开放的工业标准和网络架构，同时历史数据和通信也应当处于完全开放状态；其三，国内与国际标准。系统应当采用标准的商业数据库系统，并支持标准的SQL数据库语言，同时还应遵循ISO-OSI网络参考模型，并采用标准的TCP/IP网络协议。此外，在数据通信方面应具备符合国际标准的ICE61850传输规约，并且还应符合国内颁布的DL系列标准。

2.3 关键技术

2.3.1 分布式电气化监控。系统采用超大规模的集成电路，并借助非线性补偿测量、嵌入式多智能体以及分布式故障诊断等技术，有效解决了工业企业用电设备智能化监控保护和电气控制在企业配电所以及生产车间的就地分散，从而实现了设备用电电能的自动调节和安全保护以及用电能耗自动测量等功能。系统采集到的数据信息通过多种传输方式传给通信服务器，确保了企业通信网络的灵活性，对于一些复杂的工业企业而言，可采用周期短、组网方式灵活的无线通信，同时应考虑能够能量管理的实时性要求，采用现场CAN总线，并借助一体化的智能测控和保护装置对耗电设备进行信号采集，然后再通过传输介质，将数据信息传给控制中心。

2.3.2 用电设备监控。利用直观的图显功能，在电气监控管理站便可再现企业配电设备实际运行状态，具体包括实施状态信息、设备历史运行曲线以及电量潮流信息等，并且系统还具有相关的报警功能，对企业生产现场的设备动作、过负荷等情况会做出报警提示，对发生的故障问题可以快速、准确进行定位和排除，同时，系统还能按照配用电系统的实际运行情况，借助远程控制开关对负荷回路进行调度，从而实现了电量峰谷时段的平衡，显著提高了企业配电系统的运行效率。

2.3.3 电量统计与预测。在对配用点设备进行监控的基础上，系统能够对峰谷时段的电量消耗情况进行统计和计算，而且还能对整个企业电量平衡情况进行计算，同时进行负荷分析，进而得出企业的阶段能耗情况，然后按照负荷历史运行曲线，再结合企业预计的生产计划，准确预测出企业未来一天、一周和一月的用电负荷需求，从而为生产安排避开峰谷时段提供依据。

参考文献

[1] 孙继荣，王良勋.更适合于今后电力企业需要的分布式能量管理系统[J].电力系统自动化，2009，（2）.

[2] 王欢，李长亮，王殿龙.工业企业EAM（设备管理）系统的设计与实施[A].全球化制造高级论坛暨21世纪仿真技术研讨会论文集[C].2010，（4）.

[3] 徐彬.电气监控管理系统在皖能马鞍山发电厂的应用[J].黑龙江科技信息，2012，（10）.

[4] 牛培峰，张维平.大型钢铁企业能量管理信息系统的框架结构及组成[A].2012年电力通信管理暨智能电网通信技术论坛论文集[C].2012，（3）.

[5] 马保军.现场总线在发电厂电气监控管理系统应用中若干问题探讨[J].新疆电力技术，2008，（12）.

作者简介：邹秋元（1966—），男，湖南祁东人，湖南衡阳二七二社区电气工程师，硕士，研究方向：电气能源节约和管理、工厂变配电技术、电气自动化。

（责任编辑：赵秀娟）