能效管理系统在化工企业中的应用

张娜

[摘    要 ]能效管理系统为重点用能行业提供精细化的能源管理模式。通过部署能效管理系统，可实现能耗数据的自动采集、统计、分析和发布。文章从用能企业的需求出发，对企业集抄系统升级、改进，提高企业用能管理水平，降低运营管理成本。

[关键词]能效管理系统;能耗诊断;断点续传;实时传输

[中图分类号]F426.7 [文献标志码]A [文章编号]2095–6487（2021）06–0–03

[Abstract]Energy management system provides refined energy management mode for key energy consumption industries. Through the deployment of energy efficiency management system， energy consumption data can be automatically collected， counted， analyzed and released. This paper starts from the needs of energy consuming enterprises， upgrades and improves the centralized reading system of enterprises， improves the management level of energy consumption of enterprises， and reduces the cost of operation and management.

[Keywords]energy management system; energy consumption diagnosis;breakpoint resume;real-time transmission

随着中国经济的高速发展，用电的安全性、可靠性、稳定性以及与其直接挂钩的社会政治影响、经济效益、管理效率和运行成本日益成为社会各方考虑的问题。随着科技的不断进步，由于计算机、通信、互联网及云计算等技术的广泛应用，各行各业的发展开始越来越趋于方便快捷的自动模式，基于企业网、广域网的电力集抄及能效管理系统是新时期电力系统的新发展，是电力系统的自动化智能化的体现，这不仅为电力系统管理者减轻了压力，同时保障了企业用电的安全性、准确性、便捷性。

1 实施背景

某煤化工企业煤间接液化项目是国家“十二五规划”重点项目。项目主要原料为煤，主要产品为油品，油品设计产量为110万t/a;同时利用副产蒸汽、驰放气发电，发电除厂内自用外还与当地电网并网，实现对外售电。厂内设置1座110 kV变电所，15座10 kV变电所，全厂集抄能效管理系统主站设置在总变电所值班室内，实现全厂的电力数据实时采集、统计分析及精细化管理。2015年5月投入运行的一期集抄管理系统整体虽然运行稳定，但也存在问题与不足，针对一期系统进行测试分析，提出了升级扩容改造方案，以满足新的应用需要，原系统存在问题及不足如下。

（1）Web浏览需增加。实现企业局域网内，通过IE浏览器实现数据的远程查询，方便用电单位查询与数据分析。

（2）集中与分散存储。集抄系统共計20多个站，站内设备采用RS-485通信，分站与总站之间采用光纤连接，存储服务器放于301总变，对网络依赖性高;电量采集对总站服务器的稳定性、可靠性要求较高，一旦出现问题，在恢复正常之前电量无法存储。

（3）通信网络需优化。系统为主备网，但通信不稳定，偶尔出现数据风暴导致通信断开，导致数据无法存储，需优化网路结构，调整协议方式。

（4）计量数据需扩容。因计量及精细化管理需要，部分外品牌电能表计需接入抄表系统，部分新站计量点接入抄表系统。

（5）无线测温系统需扩容。因需监测各变电站电缆接头温度，系统需要外接无线测温点接入集抄系统。

（6）部分仪表超量程。现有计量仪表的表计量程为99999999 kW·h，因个别回路用电负荷非常大，各变电站进线表计短时间内存在超量程问题。全厂电力集抄系统的升级和能耗管理系统的应用可以彻底解决上述问题，并实现功能扩充，达到可靠计量、精确计量、远程查询、能源管理、服务生产等目的。

2 集抄升级和能耗管理系统的研发部署

在认真调研国内外集抄系统、电力需求侧管理系统和研究企业现状的基础上，结合现有集抄系统的运行实践，通过理论分析、数值测试、试运行试验与现场实测相结合的研究技术路线，形成以断点续传与Web服务器为核心的升级扩容技术体系，并在实际工程中进行应用，以检验理论与技术研究成果的合理性、安全性、可靠性、方便性。

本项目通过对一期集抄系统的深度测试、调研分析，对系统网络结构、Web服务器、集抄服务器主站、集抄子站、计量仪表等环节的设计与研制，在多个方面提出系统整体优化解决方案，实现系统升级、扩容改造，以达到可靠计量、精确计量、远程查询、能源管理、最终服务生产等目的。研究内容如下。

（1）系统整体拓扑图设计。基于新的研发内容设计新系统网络拓扑结构，新网络拓扑图基于原拓扑结构扩容，升级扩容改造。

（2）EasyEEM能效管理系统研发部署。Web能效管理系统的软件开发;Web服务器配置安装;能效服务器与集抄服务器数据对接;Web服务器部署;Web客户发布。

（3）集抄管理软件的升级研发部署。集抄主站软件升级开发，增加断点续传功能;集抄子站软件升级开发，增加断点续传功能及本地电度数据存储功能;集抄工作站配置安装。

（4）系统集成及工程实施。信息系统集成与工程实施最终目的是在工程上实现该研发方案，确保研发成果落地实施，且升级改造不影响原有系统的运行，使系统更安全、稳定、长期运行，保证系统年24×30×12 h连续运行，为化工系统生产做好动力监控与计量保障。

3 项目实施难点

通过软件工程及工程实践技术方法找到项目实施过程中的难点，找到相应完善的解决措施，难点如下。

（1）系统运行过程中，电度数据失缺问题。电度数据的失却或错误在集抄系统不可避免，这会导致系统局部或整体数据统计错误，或需通过人工进行修正，数据连续性、可靠性、正确性是集抄与能效系统基本要求。通过电度数据断点续传、电度数据在集抄采集器本地存储等技术措施实现。

（2）C/S架构系统与B/S架构系统融合问题。基于断点续传技术研发升级C/S架构Easycontrol集抄主站软件，基于该工程研发B/S架构EasyEEM能效管理系统，实现EasyEEM能效服务器与Easycontrol集抄系统服务无缝对接，实现数据的快速检索、查询，保证软件系统向前兼容、工程配置向前兼容。

（3）计量仪表超量程问题。因个别回路用电负荷非常大，原计量仪表的表计量程为99999999 kW·h，尤其各变电站进线表计短时间内存在超量程问题。超量程仪表数据无法正常显示，出现死锁状态，需人工现场手动断电重启解决。此次升级已将此问题解决，当仪表到达门槛值后，通信采集装置自动向超量程仪表下达数据清零指令，实现仪表清零，避免出现仪表死锁现象。为防止仪表清零后影响集抄系统数据采集统计及计算。同时在集抄系统后台增加基值累加功能，每次清零时会把清零数据添加到基值。

（4）大数据存储稳定性与查询快速性问题。集抄系统负责全厂电度数据集抄，因此计量表计多，存储数据量的，随系统运行时间延长，数据库增量巨大，导致系统的运行效率越来越低。目前大数据应用越来越广泛，“大数据”这个词本身也变成了一个很流行的词汇。但是，如何保证大数据应用系统的高效运行始终是开发人员必须面对的一个问题。现有许多应用系统，刚刚运行时，效率很高、运行速度很快，但是随着运行时间的不断增长，数据量不断增大，系统的运行效率越来越低。过了一段时间后，运行速度慢到用户难以接受的程度。虽然数据库设计，可以通过优化库表结构、优化索引等等方式来改善系统效率。但是，当数据表大到一定程度时，例如单表数据量超过1000万条记录时，这些优化措施无法从根本上解决问题，数据量越大，系统效率越低几乎成了大多数应用软件系统的普遍规律。

4 项目实施关键技术

通过对现有集抄系统的深度分析，确认升级扩容改造研究及工程的关键内容，涵盖计量仪表、集抄子站、集抄主站、WEB服务器等环节。

4.1 软件工程技术方向

（1）断点续传就是在数据传输过程中由于网络中断或者其他原因造成传输中断，这时数据只传输了一部分，在下次传输时能够接着前面的传输进度继续进行，而没有必要重头开始上传下载，可以节省时间，提高速度。

（2）基于斷点续传技术升级集抄系统的主站软件Easycontrol。

（3）基于断点续传技术升级集抄系统的子站HMI与EMU3000软件。

（4）基于B/S架构EasyEEM能效管理系统开发Web服务器软件。

（5）通过大数据存储技术，实现电力集抄遥脉数据与电力运行参数数据的海量存储及快速查询。

4.2 仪表技术方向

基于仪表嵌入软件升级解决超量程计量仪表。

4.3 工程技术方向

（1）集抄服务器和采集器软件升级。

（2）第三方品牌计量仪表兼容接入。

（3）扩充新变电站的计量仪表的接入。

（4）扩充点无线测温装置的接入。

（5）工程组态配置技术。

（6）综合调试、集成测试、系统测试。

5 项目实施创新点

（1）研发了“实时采集与断点续传”协同数据处理技术，应用于集抄主站软件，解决了实时响应数据实时性与电度计量数据可靠性传输难题，极大提高了系统可靠性。

（2）研发了“子站存储与断点续传”冗余数据处理技术，消除因网络风暴引起的电度计量数据失缺问题。

（3）通过“C/S与B/S混合架构”软件工程技术，实现Easycontrol电力集抄系统与EasyEEM能效管理系统的融合，实现集抄数据在集抄局域网与企业管理网络的WEB查询。

（4）通过“大数据存储”技术，实现电力集抄电度计量数据与电力运行参数数据的海量存储及快速查询。

（5）基于“工业企业数据仓库业务蓝图”技术，并借商业智能实施数据仓库的最佳实践，解决了项目开发过程中涉及的关键技术难题主要为数据仓库设计与处理。通过部署Web服务器实现在企业网上通过IE浏览器实现远程数据查询，通过升级改造彻底解决目前存在的问题，通过扩容进一步接入新的计量点细化计量数据。最终达到消除系统隐患，保障集抄系统的可靠性、数据完整性、抄表准确性、查询方便性等。

6 系统应用情况

本系统应用在煤化工企业全厂集抄及能效管理系统中，整体运行状况良好，各项运行指标稳定，具体表现如下。

（1）成功实现了升级系统安全、稳定、长周期运行，未出现非计划停运情况。

（2）成功实现了集抄采集器的电度数据断点续传、本地存储，通过模拟测试，在通信恢复后数据正确补录，避免因网络中断或软件故障导致数据丢失。

（3）成功实现了Web服务器部署，在企业网上通过IE浏览器实现远程数据查询，基于IE的能耗发布、多维度展示、报表查询，实现基于变电站与组织部门维度的能耗报表、上网用电量、全厂用电量等报表;实现在企业网上以不同用户权限的登陆查询，提高了数据的可用性、查询及时性。

（4）成功实现了上网高压回路的计量改造及数据上传，方便与上报电量数据的核对。

（5）成功实现了新增计量点的扩容接入，实现基于组织的能耗计量考核，细化全厂的计量数据，为企业或组织降低能耗提供数据支撑。

（6）全厂电力集抄能效系统能够通过指导优化调度、负荷调整实现3%～5%的电力能源节约。工业企业普遍用电量极高，直接经济效益非常可观。

7 结束语

通过项目的实施实现了对电力需求侧的管理，协助公司在生产用能环节找到电力能耗漏洞，对化工生产过程能耗考核有较高的指导意义，从而为企业日常生产过程中有针对性的节能降耗和能源优化调度管理提供数据依据;实现了全厂全面电力数据集抄，准确计量，优化了电能科学调度管理，为“十三五”建立“全厂电力需求侧管理”奠定基础，为“全厂能源管理系统”提供了电力数据依据支持，提高了员工的节能意识。

参考文献

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[2] 沈文杰，戴毅茹，王坚.基于数据挖掘技术的重型装备企业工艺方案能耗预测方法研究[J].机电产品开发与创新，2013（6）：90-92.