能源管理系統(tǒng)是可持續(xù)發(fā)展社會的節(jié)能基礎
安科瑞電氣股份有限公司 嘉定 201801
摘 要： “可持續(xù)發(fā)展”亦稱“持續(xù)發(fā)展”。1987年挪威首相布倫特蘭夫人在她任主席的聯(lián)合國世界環(huán)境與發(fā)展委員會的報告《我們共同的未來》中，把可持續(xù)發(fā)展定義為“既滿足當代人的需要，又不對后代人滿足其需要的能力構成危害的發(fā)展”，這一定義得到廣泛的接受，并在1992年聯(lián)合國環(huán)境與發(fā)展大會上取得共識。關鍵詞： Acrel-3000能源管理系統(tǒng)節(jié)能基礎
0 引言
每天消耗的能源是否創(chuàng)造了更多的價值?每月是否知道高昂的能源費用如何產(chǎn)生？持續(xù)發(fā)展的社會需要一個節(jié)能的能源基礎！“可持續(xù)發(fā)展”亦稱“持續(xù)發(fā)展”。1987年挪威首相布倫特蘭夫人在她任主席的聯(lián)合國世界環(huán)境與發(fā)展委員會的報告《我們共同的未來》中，把可持續(xù)發(fā)展定義為“既滿足當代人的需要，又不對后代人滿足其需要的能力構成危害的發(fā)展”，這一定義得到廣泛的接受，并在1992年聯(lián)合國環(huán)境與發(fā)展大會上取得共識。我國有的學者對這一定義作了如下補充：可持續(xù)發(fā)展是“不斷提高人群生活質(zhì)量和環(huán)境承載能力的、滿足當代人需求又不損害子孫后代滿足其需求能力的、滿足一個地區(qū)或一個國家需求又不損害別的地區(qū)或人群滿足其需求能力的發(fā)展”。還有從“三維結構復合系統(tǒng)”出發(fā)定義可持續(xù)發(fā)展的。美國世界觀察研究所所長萊斯特R.布朗教授則認為,"持續(xù)發(fā)展是一種具有經(jīng)濟含義的生態(tài)概念……一個持續(xù)社會的經(jīng)濟和社會體制的結構，應是自然資源和生命系統(tǒng)能夠持續(xù)維持的結構。
持續(xù)發(fā)展強調(diào)對不同屬性的資源，要采取不同的對策。如對礦物、油、氣和煤等非可更新資源，要提高其利用率，加強循環(huán)利用，盡可能用可更新資源代替，以延長其使用的壽命。對可更新資源的利用，要限制在其再生產(chǎn)的承載力限度內(nèi)，同時采用人工措施促進可更新資源的再生產(chǎn)。要保護生物多樣性及生命的支持系統(tǒng)，保證可更新生物資源的持續(xù)利用。可以說，可持續(xù)發(fā)展社會的能源基礎是建立在對能源高效率利用的基礎上。
1 對能源高效率利用必然需要采用能源管理系統(tǒng)
能源管理工作是整個工廠管理的一個重要組成部分，它又是國家和地方能源管理系統(tǒng)的終端部分。工廠能源管理工作涉及的范圍是很廣泛的，除了做好工廠能源的計劃，儲存和保證供應外，很重要的是做好能源的合理使用和節(jié)約，提高能源的利用率，力求以最小的能源消耗，取得最大的生產(chǎn)效果．
2004年夏天，全國出現(xiàn)大面積能源緊缺，各級政府大力倡導建筑節(jié)能降耗，有關專家對工廠、樓宇內(nèi)整個系統(tǒng)中各項設備進行分析，提出了有可能應用并具有較好投資回報周期的管理節(jié)能措施，包括冷凍水泵變頻節(jié)能；冷卻水泵變頻節(jié)能；冷卻塔節(jié)能監(jiān)控；免費冷卻熱回收系統(tǒng)；變風量節(jié)能監(jiān)控；系統(tǒng)能耗測試評估；水／風系統(tǒng)節(jié)能平衡調(diào)試；排風余熱回收系統(tǒng)；水蓄冷系統(tǒng)；直燃機煙氣余熱回收；制冷主機變頻節(jié)能；照明節(jié)能管理；電源品質(zhì)管理系統(tǒng)等，基本囊括了目前建筑能源領域的節(jié)能先進技術，他們希望能夠通過有針對性的應用能源管理計劃中的各項方案，顯著降低建筑能耗，做到經(jīng)濟效益和社會效益的雙重收益。
隨著國民經(jīng)濟的飛速發(fā)展，電力能源的短缺已成為全國的普遍形勢。
缺電──要求對電力更有效的應用
缺電──要求對負荷進行更嚴格的控制
缺電──要求對電力消耗進行更有效的監(jiān)控
“限電”已經(jīng)成為絕大多數(shù)企業(yè)面臨的實際情況，許多中、大型企業(yè)安裝了電力部門的負荷監(jiān)控儀，電力系統(tǒng)將根據(jù)企業(yè)超過規(guī)定負荷的情況進行罰款，甚至斷電。
而在企業(yè)受到嚴格負荷控制的情況下，對能源進行有效監(jiān)控成為企業(yè)必須的手段，否則會造成由于次要負荷超標，連帶重要負荷一起被斷電的不必要的損失。
面對這種情況，企業(yè)對能源管理系統(tǒng)提出了更高的要求：
全面性：要求監(jiān)控到每一個中壓、低壓回路；
經(jīng)濟性：提供系列產(chǎn)品，可供全面選擇。可對電流或電流、電度進行監(jiān)測；
靈活性：可根據(jù)工廠實際及時調(diào)整負荷控制方案；
可靠性：性能可靠、少維護。
針對以上情況，上海安科瑞電氣股份有限公司（Acrel）提供的Acrel-3000能源管理系統(tǒng)為能源管理系統(tǒng)提供了全新手段。
2 Acrel-3000能源管理系統(tǒng)
2.1 概述
當今，隨著計算機網(wǎng)絡技術在各行各業(yè)的深入，配電監(jiān)控功能的集成在廣闊的工業(yè)技術領域和服務部門中的應用日益增多。事實上，配電系統(tǒng)完善的管理已經(jīng)離不開狀態(tài)監(jiān)控和處理系統(tǒng)。作為電能傳輸、變換與分配的各類變電站、配電室的監(jiān)測、控制管理的自動化問題已經(jīng)提到了議事日程。其中心管理系統(tǒng)早已納入智能化監(jiān)控管理范疇。
繼第三代控制系統(tǒng)CCS（CCS：Computer Control System中央控制計算機系統(tǒng)）之后，為了提高系統(tǒng)的可靠性，人們又研發(fā)推出了第四代控制系統(tǒng)DCS（DCS：Disrtibuted Control System分布式控制系統(tǒng)），DCS系統(tǒng)在過程控制領域獲得了極大的成功。但在變電站配電室所特有的變化快，強干擾環(huán)境下，DCS系統(tǒng)使用效果不盡人意。隨著計算機網(wǎng)絡技術的發(fā)展和智能器件研發(fā)的長足進步，第五代控制系統(tǒng)FCS（FCS：Fieldbus Control System現(xiàn)場總線控制系統(tǒng)）在變電站、配電室的監(jiān)控環(huán)境下應運而生。
Acrel-3000能源管理系統(tǒng)（又稱為：智能配電系統(tǒng)）正是這樣一套獨立完整的監(jiān)控系統(tǒng)。整個監(jiān)控網(wǎng)絡就象一臺巨大的計算機，各個網(wǎng)絡節(jié)點間交換信息均采用數(shù)字通訊方式，完全摒棄了變送器方式下的4~20mA模擬信號，代之以采用RS485、現(xiàn)場總線等接口傳輸數(shù)字信號。
比較起DCS系統(tǒng)，Acrel-3000能源管理系統(tǒng)大大減少了現(xiàn)場各種接口的數(shù)量和相應的工作量，提高了網(wǎng)絡的智能化程度和信息交換速度，提高了系統(tǒng)的可靠性和抗干擾性。
Acrel公司的Acrel-3000系列能源管理系統(tǒng)以當今變配電領域為基礎，利用當今配電自動化發(fā)展的最新技術，結合中國配電系統(tǒng)實際情況，集成了許多變配電系統(tǒng)的特點，此外Acrel-3000還在原有基礎上增加了配電設備管理、配電網(wǎng)絡分析和故障定位等功能，為用戶配電自動化提供一套完整的解決方案。
Acrel-3000能源管理系統(tǒng)配合Acrel公司的智能配電儀表可與現(xiàn)場開關柜設備進行信息交換并實施監(jiān)控，可對中、低壓開關設備進行保護、狀態(tài)讀取和對具有電操機構的斷路器進行控制。Acrel公司的Acrel-3000能源管理系統(tǒng)在通訊方面具有開放性（MODBUS－RTU），它向上可連接BA或工廠上層管理系統(tǒng)的高速以太網(wǎng)并提供開放的協(xié)議，向下可聯(lián)接各種開關器件和各型智能配電儀表。Acrel公司的Acrel-3000能源管理系統(tǒng)還能為用戶提供變電站配電室內(nèi)的公眾電氣圖紙和全部元器件清單，極大地方便用戶進行技術管理和物料管理。
Acrel公司的Acrel-3000能源管理系統(tǒng)在通訊方面具有開放性（MODBUS－RTU），它與BAS（智能建筑系統(tǒng)）可以非常可靠的連接。Acrel-3000能源管理系統(tǒng)可以提供標準的MODBUS－RTU給BAS，也可以提供符合IEC標準的OPC SEVER給BAS（智能建筑系統(tǒng)），這些接口得到了包括JOHNSON CONTROL,HONEYWELL,SIMENS等主流廠商的支持。除此之外，Acrel-3000能源管理系統(tǒng)還提供LONWORKS、PROFIBUS-DP、DEVICENET、ETHERNET等多種現(xiàn)場總線接口。
Acrel公司的Acrel-3000能源管理系統(tǒng)是完全的中文操作系統(tǒng)，畫面清晰內(nèi)容豐富、人機界面友好，使用非常方便。而且該系統(tǒng)的穩(wěn)定性極強，硬件系統(tǒng)的抗干擾性能極強。另外，Acrel公司的Acrel-3000能源管理系統(tǒng)還具有二次開發(fā)特性，您可以通過系統(tǒng)增減被監(jiān)控對象的數(shù)量、電路邏輯關系和負荷能量分配。
為了供配電網(wǎng)絡的安全、可靠與供電連續(xù)性，對電力質(zhì)量必須進行有效的監(jiān)控。在智能化電力管理系統(tǒng)中，Acrel公司的Acrel-3000能源管理系統(tǒng)是實施企業(yè)變電站配電室監(jiān)控管理的理想工具。
Acrel-3000型電能管理系統(tǒng)可對低壓設備消耗的電能進行分項計量。其軟件運行于windows操作系統(tǒng)，包括windows2000、windows NT、windowsXP等windows系列操作系統(tǒng)。系統(tǒng)除了與本公司自主研發(fā)的儀表良好兼容外，還支持數(shù)百種硬件設備，包括目前流行的各種板卡、儀表、PLC等。支持各種常用電力通信規(guī)約，如部頒CDT規(guī)約、POLLING、1801、101、DNP等電力規(guī)約。
按照國家對電能計量的相關要求，本系統(tǒng)對耗電量進行分項計量，包括：
（1）照明插座用電：為建筑物主要功能區(qū)域的照明、插座等室內(nèi)設備用電。主要包括建筑物內(nèi)的照明和插座用電、應急照明用電、室外景觀照明用電等。
（2）空調(diào)用電：主要包括冷熱站用電、空調(diào)末端用電。
（3）動力用電：主要包括電梯用電、水泵用電、通風機用電等。
（4）特殊用電：主要包括信息中心、洗衣房、廚房餐廳、游泳池、健身房或者其他特殊用電。
2.2 功能
Acrel-3000能源管理系統(tǒng)是專業(yè)應用于變電站配電室的電力軟件。是專業(yè)解決企業(yè)對供電質(zhì)量和可靠性的高要求，以及巨大的電費支出不透明等情況而開發(fā)的專用軟件。該系統(tǒng)具備如下功能：
·系統(tǒng)采用全中文的界面。操作方便、實用性好、抗干擾能力強。
·系統(tǒng)不但能將強干擾抑制在變電站網(wǎng)絡內(nèi)、而且還能確保干擾信號不向系統(tǒng)外傳輸，保障高層系統(tǒng)網(wǎng)絡安全。
·系統(tǒng)有良好開放性，連接多種系統(tǒng)。支持雙網(wǎng)雙主機，可連接多臺前端機。
·系統(tǒng)即能提供管理信息又能提供實時信息。
·用戶在系統(tǒng)中可對任意型號開關建立邏輯互鎖關系以及能量管理邏輯關系。
·系統(tǒng)可為用戶輸出各種電參量數(shù)據(jù)，并能對分用戶進行負荷分配和能量管理。
·系統(tǒng)為用戶提供分級管理，對用戶可以依據(jù)級別規(guī)定其操作權限。
·對于中壓配電系統(tǒng)能實現(xiàn)完整的SCADA功能。
·對于低壓配電系統(tǒng)能完成各種監(jiān)控以及保護功能。
·系統(tǒng)支持各種類型的PLC組件和相關的通訊系統(tǒng)。
Acrel-3000能源管理系統(tǒng)是集監(jiān)視、測量、控制和通信等多種功能于一體的智能監(jiān)控系統(tǒng)，是一種開放式、網(wǎng)絡化、單元化，可擴展化的能源管理系統(tǒng)。
前臺人機交互界面
設計適合客戶要求的交互界面；標準圖元庫，方便調(diào)用組合；實時數(shù)據(jù)采集和顯示；數(shù)據(jù)信息的自動邏輯計算和處理；設備參數(shù)遠程更改設定；合、分閘狀態(tài)顯示和強制操作。
曲線及報表管理設置
客戶要求的電參量的趨勢曲線；正/反向有/無功電度的歷史趨勢；設計滿足客戶需求的各種報表；自動生成電能計量的日、月、年報表；可根據(jù)常用的MS Excel設置模板并生成相應報表，使用戶輕松使用；查詢?nèi)我鈺r刻報表、顯示并打印。
后臺數(shù)據(jù)庫管理
應用廣泛的數(shù)據(jù)庫軟件如Access、MSSQL；建立開放式、網(wǎng)絡化數(shù)據(jù)庫；存儲指定年限或所有的數(shù)據(jù)信息；軟件系統(tǒng)實現(xiàn)的動態(tài)鏈接庫；實時數(shù)據(jù)信息更新安全可靠；支持C/S、B/S方式，實現(xiàn)數(shù)據(jù)遠傳。
多級權限用戶管理
密碼登錄后臺，保證設置安全；高權限對低權限管理，分級操作，各權限均具修改密碼功能。
通訊管理設置
各串口自主配置，操作方便；不同設備的通訊協(xié)議選擇；通訊波特率自主選擇；系統(tǒng)根據(jù)選擇結果自動對該前置機某端口所連各設備進行統(tǒng)一的遙控配置。
網(wǎng)絡功能
雙機熱備功能，支持雙機、雙網(wǎng)、雙設備等冗余，并采用熱備份的形式確保系統(tǒng)穩(wěn)定可靠的運行，配置簡單、方便。網(wǎng)絡上任意一臺機器可指定為I/O服務器（即前置機），網(wǎng)絡上的其他機器可方便地從該機器上獲取數(shù)據(jù)。
2.3 Acrel-3000能源管理系統(tǒng)網(wǎng)絡拓撲圖
通過上層以太網(wǎng)，網(wǎng)絡中的任何具有權限的監(jiān)控站均可與Acrel-3000監(jiān)控總站連接并且交換信息和傳遞控制命令。
Acrel-3000變電站監(jiān)控中心是數(shù)據(jù)和信息的加工處理中心，所有信息均保存在系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫中，數(shù)據(jù)庫中的數(shù)據(jù)保存時間依據(jù)硬盤的大小而定。
Acrel-3000變電站監(jiān)控中心主機與系統(tǒng)前端機的通信接口符合RS485規(guī)約，網(wǎng)線長度小于1200米。若長度超過1200米需要引入調(diào)制解調(diào)器或安裝中繼裝置。前端機安裝于現(xiàn)場。
前端機對配電網(wǎng)的中壓和低壓部分眾多的開關狀態(tài)和各種電參量數(shù)，根據(jù)回路地址進行實時掃描和交換信息，所獲得的信息發(fā)往系統(tǒng)監(jiān)控主機。
前端機就是一個信息的搜集和中轉(zhuǎn)站，同時完成并實現(xiàn)對各種不同的通信協(xié)議進行轉(zhuǎn)換的功能。用戶能在前端機的界面上對各回路實施控制和參數(shù)設置。
2.4 Acrel-3000 能源管理系統(tǒng)優(yōu)越性
·實現(xiàn)企業(yè)供電線路的故障診斷及非故障區(qū)域的恢復供電；
·實現(xiàn)以地理信息為支撐的配電系統(tǒng)設備管理、運行管理、提高供配電管理水平；
·提供EMS(能源管理系統(tǒng))系統(tǒng)生產(chǎn)成本核算數(shù)據(jù)及負荷分配管理；
·掌握電力費用支出情況，為生產(chǎn)成本核算提供重要依據(jù)；
·可通過對電力參數(shù)的曲線變化監(jiān)視設備運行狀況；
·提高工作效率，縮短巡檢時間，增加巡檢次數(shù)；
·提高供電可靠性，降低人為事故發(fā)生機率；
·實現(xiàn)預警報告，防患于未然；
·提供準確數(shù)據(jù)，提高事故處理效率；
·減少工作量，實現(xiàn)真正意義上的減員增效；
軟件界面
數(shù)據(jù)采集
可采集和處理電力系統(tǒng)常用的各種遙測量、遙信量、脈沖量等。如：遙測量：電壓、電流、有功、無功等；遙信量：開關狀態(tài)、刀閘位置、保護動作信號、事故跳閘總信號、預告信號等；脈沖量：電度量、周波、時間量、設備參數(shù)、保護定值等；非電量：溫度、壓力、濕度、火災報警、防盜報警等。
主界面顯示
可根據(jù)現(xiàn)場的設備安裝情況及布局將其用圖形界面形象的表示出來，圖為低壓系統(tǒng)的配電圖。
顯示某個月的電表數(shù)據(jù)，可進行自定義查詢，打印輸出。
系統(tǒng)運行狀況圖
系統(tǒng)開關量、模擬量、脈沖量一覽表，記錄開關量變位動作次數(shù)，系統(tǒng)各保護裝置保護投退表、保護定值表、各微機裝置內(nèi)信號表，系統(tǒng)安全運行天數(shù)。系統(tǒng)各脈沖電量讀取，日、月、年統(tǒng)計一覽表等。
3 能源管理表計的選型方案
3.1 高壓回路或低壓進線回路選 ACR330ELH 儀表
該表為電能質(zhì)量分析儀表，主要功能有：LCD顯示、全電參量測量（U、I、P、Q、PF、F、S）；四象限電能計量、復費率電能統(tǒng)計；THDu，THDi、2-31次各次諧波分量；電壓波峰系數(shù)、電話波形因子、電流K系數(shù)、電壓與電流不平衡度計算；電網(wǎng)電壓電流正、負、零序分量（含負序電流）測量；4DI+3DO（DO3做過壓、欠壓、過流、不平衡報警）；RS485通訊接口、Modbus協(xié)議或DL/T645規(guī)約。外形尺寸：120×120mm，開孔尺寸：108×108mm。適用于高壓重要回路或低壓進線柜，見圖1。
3.2 低壓聯(lián)絡或出線回路選 ACR220EL 電力儀表
圖2 ACR220EL電力儀表
該表主要功能有：LCD顯示、全電參量測量（U、I、P、Q、PF、F）；四象限電能計量、復費率電能統(tǒng)計、最大需量統(tǒng)計；4DI+2DO；RS485通訊接口、Modbus協(xié)議。外形尺寸：96×96mm，開孔尺寸：88×88mm。適用于低壓聯(lián)絡柜、出線柜，見圖2。
3.3 動力柜、照明箱選ACR120EL電力儀表或?qū)к壥诫姳?/B>
圖3 ACR120EL電力儀表
ACR120EL電力儀表主要功能有：LCD顯示、全電參量測量（U、I、P、Q、PF、F）；四象限電能計量、復費率電能統(tǒng)計、最大需量統(tǒng)計；2DI+2DO；RS485通訊接口、Modbus協(xié)議。外形尺寸：開孔尺寸80×80mm，開孔尺寸72×72mm。適用于動力柜，見圖3
圖4 DTSD1352導軌式電表
DTSD1352導軌式電表主要功能：LCD顯示、全電參量測量（U、I、P、Q、PF、F、S）；四象限電能計量、復費率電能統(tǒng)計、最大需量統(tǒng)計；電流規(guī)格1.5(6)A、5(20)A、10(40)A、20(80)A可選、RS485通訊接口、Modbus協(xié)議或DL/T 645規(guī)約可選。外形尺寸：126×89×74mm，7模數(shù)。適用于動力柜，見圖4。
圖5 DTSF1352導軌式電表
DTSF1352導軌式電表主要功能：電流規(guī)格1.5(6)A、5(20)A、10(40)A、20(80)A可選、復費率電能統(tǒng)計、電能脈沖輸出、RS485通訊接口、Modbus協(xié)議或DL/T 645規(guī)約可選。外形尺寸：126×89×74mm，7模數(shù)。適用于照明箱的三相電能計量，見圖5。
圖6 DDSF1352導軌式電表
照明箱DDSF1352電表主要功能：電流規(guī)格1.5(6)A、5(20)A、10(40)A、20(80)A可選、復費率電能統(tǒng)計、電能脈沖輸出、RS485通訊接口、Modbus協(xié)議或DL/T 645規(guī)約可選。外形尺寸：76×89×74mm，4模數(shù)。適用于照明箱的電流、電壓測量；單相電能計量，見圖6。
4 系統(tǒng)報價
注：電力儀表和導軌式安裝電表可按上述報價的 70% 優(yōu)惠供應。
5 結束語
本文介紹的基于ACREL-3000能源管理系統(tǒng)，不僅可以實時顯示電力運行狀態(tài)及用電狀況，還能對數(shù)據(jù)進行分析處理，以用戶適用的方式展現(xiàn)出來，滿足用戶的需求，實現(xiàn)對采集數(shù)據(jù)的分析、處理，其生成各種電能報表、分析曲線、圖形等，極大的方便了用戶的使用，便于配電系統(tǒng)的實時監(jiān)控與電能的遠程抄表與分析研究，為智能建筑的節(jié)能技術提供參考。
參考文獻
[1]上海安科瑞電氣股份有限公司產(chǎn)品手冊.2010.08版.
[2]美國能源控制公司（AEC）AECONTROL能源管理系統(tǒng)產(chǎn)品手冊.
