工廠電力負荷用電量實時監(jiān)控系統(tǒng)開發(fā)

1、閉所數(shù)據(jù)采集RS智能電1KV/380V動力變壓工廠電力負荷用電量實時監(jiān)控系統(tǒng)應用項目介紹隨著我國電力需求的快速增長，保證電網(wǎng)安全經(jīng)濟運行，如何提高電力能源的利用效 率已成為我國廠礦企業(yè)電管部門面臨的關鍵性和迫切性問題。通過采用信息化、自動化技 術，提升設備運行水平及管理能力，是企業(yè)增強競爭能力的有效手段。旨在提高用電部門 電能監(jiān)控技術水平和應變能力，必須對工廠電力負荷和日用電量進行實時監(jiān)控，以合理調(diào) 度用電負荷，科學地指導安排生產(chǎn)計劃，有效地避開峰電時段。既能有效避免限電拉閘最 大負荷的產(chǎn)生，從而避免因停電造成的生產(chǎn)設備損害。并能作到最大限度地為企業(yè)減少峰 電時段的高昂電費支出。1. 企業(yè)現(xiàn)狀

2、與節(jié)能的重要性節(jié)能是我國經(jīng)濟發(fā)展的一項長遠戰(zhàn)略方針，同時,也是企業(yè)降低生產(chǎn)成本、實施價值的 一項重要內(nèi)容。根據(jù)用電規(guī)律，我國電力部門通常將一天化分成5個時段，并按照三種價格標準進行收費。既全天的電價分為峰電價格，平電價格和谷電價格三種，谷電價格還不 足于峰電價格的1/3，是最為經(jīng)濟的?？上攵芎拇蟮碾娏υO備若能安排在谷電時段工 作，貝吐匕起峰電時段工作能節(jié)約很大一部分電費開銷。因此，合理的調(diào)配各個車間的工作 班次和時間，就成了關鍵所在。要實現(xiàn)合理分配，當然首先要明了各車間在各個時段的用 電能耗。2005年該廠在架設企業(yè)內(nèi)部光纖網(wǎng)絡的同期，著手投資建造基于IPC研華工控機的電力負荷實時監(jiān)控系統(tǒng)

3、平臺。以實現(xiàn)在廠內(nèi)總調(diào)度臺主服務器上采集工廠開閉所10K V電源進線電能負荷和廠用電量。包括高壓開關柜的電能表電能數(shù)據(jù)，并直接采集分布在各廠 區(qū)車間動力變壓器電能數(shù)據(jù)，可以反映出各變壓器下各個部門 380V電力負荷和用電量數(shù)據(jù) 信息；從而科學的合理地指揮調(diào)度電力負荷安排車間生產(chǎn)作業(yè)計劃，達到節(jié)能增效的目的。2. 電力負荷實時監(jiān)控系統(tǒng)設計采集站點基本配置圖 1 工廠開閉所數(shù)據(jù)采集站基本組成本方案要求開閉所變壓器間裝備數(shù)字式智能電能表，而且不支持模擬式跳字的老式電 能表。目前幾乎所有企業(yè)都已經(jīng)更換成的智能電能儀表了。由于智能電能表有東方電子、 長沙威勝等多個等廠家的產(chǎn)品 1 ，將所有電能表按照品牌

4、和通訊協(xié)議不同版本進行分組并 分別設置地址，將RS485的通訊信號分組串并接在一起后，經(jīng)轉(zhuǎn)換模塊接入計算機串口。 如新購置電能表最好采用一個廠家產(chǎn)品為好。轉(zhuǎn)換模塊采用光電隔離，能防雷擊的隔離電 壓為3000V,由外接電源供電。如分組多則需要擴展多串口卡，開閉所電能數(shù)據(jù)采集站基 本組成，如圖 1 所示。3. 工廠電能監(jiān)控管理解決方案隨著社會經(jīng)濟的快速發(fā)展，能源問題已經(jīng)成為制約經(jīng)濟和社會發(fā)展的重要因素，節(jié)約 能源列入基本國策。能源利用的科學化的監(jiān)控管理是解決能源問題的重要依據(jù)。能源系統(tǒng) 中電力和電器設備（如：高低壓開關柜、變壓器、直流屏、電纜等電力設施設備；空調(diào)、 風機、水泵、空壓機等電器設備）占

5、主要部分。同時這些電器設備也是風、冷、氣、熱的 制造者和用水、用煤（油）的動力源，所以能源管理的核心就是對用電系統(tǒng)運行及狀態(tài)的 安全性、合理性的進行實時監(jiān)控及科學化的管理。工廠電能監(jiān)控管理查詢系統(tǒng)軟件就是針 對能源動力設備的特點提出的能源管理整體解決方案。該系統(tǒng)即時掌握變配電系統(tǒng)的實時 運行狀態(tài)，發(fā)現(xiàn)運行故障即時響應。為值守人員提供負荷分析，方便合理調(diào)度、遠控合分 閘、躲峰填谷，安全控制和事故處理。減少和避免了操作誤判斷，縮短了事故停電時間， 實現(xiàn)對變配電系統(tǒng)的現(xiàn)代化運行管理。工廠電力負荷用電量網(wǎng)絡實時監(jiān)控軟件產(chǎn)品與變電站自動化軟件的區(qū)別 一直以來人們對電能監(jiān)控管理有一個誤區(qū)，認為電能監(jiān)控管理

6、軟件就是變電站自動化 系統(tǒng)產(chǎn)品，一些有變電站保護系統(tǒng)的企業(yè)自認為已實現(xiàn)了用電管理。其實不然，變電站保 護系統(tǒng)只是針對10KV或 10K V以上的供電回路的安全性和操作性設計的系統(tǒng)產(chǎn)品，遠遠不 能滿足企業(yè)能源管理甚至是電能管理的需求。 本公司所獲得的計算機軟件著作權登記證書， 具有完全自主知識產(chǎn)權。如圖 2 所示。圖 2 計算機軟件著作權登記證書工廠電力負荷實時監(jiān)控查詢管理系統(tǒng)，他能集變配電系統(tǒng)、空壓站系統(tǒng)、鍋爐系統(tǒng)等 數(shù)據(jù)采集、顯示計量于一體，運用先進的數(shù)據(jù)分析挖掘技術，實現(xiàn)科學管理決策。對變配 電系統(tǒng)各種運行開關量狀態(tài)和各種電參數(shù)進行實時采集、 顯示和計量。 可以包括對空壓站 系統(tǒng)、鍋爐系統(tǒng)

7、等非電力數(shù)據(jù)的采集、顯示和計量。對能源系統(tǒng)的經(jīng)濟運行、負荷分析、 躲峰填谷、經(jīng)濟核算、合理調(diào)度等科學管理作用。以下給出幾組實際應用單位的電能采集 數(shù)據(jù)、全廠負荷曲線、用電量實時數(shù)據(jù)日報表；以及全廠用電量圖 3 車間部門用電量采集監(jiān)控界面數(shù)據(jù)查詢網(wǎng)站系統(tǒng)的相關運行界面。圖 3 各工段（變壓器）用電量參數(shù)實時監(jiān)控數(shù)據(jù) 界面。其中的平均電費越低表明是三班深夜谷電區(qū)間工作的效果。上述界面中用電量單位：萬度；最大負荷單位： KW。圖 4 全廠負荷合計與各車間負荷歷史曲線采集（一天）注釋：該廠全廠最大負荷量峰值大約在 34000KW。 電能監(jiān)控系統(tǒng)主要功用實現(xiàn)對電氣和動力設備運行狀態(tài)的實時監(jiān)視，從而保障能

8、源系統(tǒng)的正常工作 實現(xiàn)對電力設備耗能的計量，實現(xiàn)管理成本的精確核算 電力負荷實時監(jiān)控查詢管理系統(tǒng)實現(xiàn)能耗及用電成本統(tǒng)計功能，減少“跑、冒、滴、漏”， 完善內(nèi)部能量考核管理 , 真正體現(xiàn)“管理出效益”的意義。實現(xiàn)根據(jù)系統(tǒng)組態(tài)畫面、 實時采集數(shù)據(jù)列表及歷史數(shù)據(jù)庫分析每個回路的實際用電量， 可按回路的名稱、站號記錄用電量情況。實現(xiàn)主要的耗電源回路分析。 實現(xiàn)各回路的電能計量和有關配電回路能量消耗的查看。 根據(jù)用電成本來優(yōu)化電力合同，達到供電單位對電能更好的分配管理。實現(xiàn)峰谷平計費。圖 5 全廠車間部門組合用電量實時數(shù)據(jù)報表圖 6 用電量數(shù)據(jù)查詢網(wǎng)站系統(tǒng)查詢結果實現(xiàn)對整個能源系統(tǒng)運行的綜合監(jiān)測，提高系

9、統(tǒng)的安全保護能力電能實時監(jiān)控能源管理系統(tǒng)提供對能源設施及設備的監(jiān)控及數(shù)據(jù)分析，可提高能源系 統(tǒng)的安全保護能力，便于及時處理以避免事故或隱患的出現(xiàn)（如火災等），減少損失。通 過設定參數(shù)的閾值，實現(xiàn)各種電量的越限報警和對潛在的事故進行預報警功能。 供配電系統(tǒng)出現(xiàn)異常時，可以及時了解到有關故障信息（故障原因、性質(zhì)、地點及發(fā)生時 間），來指導維修，減少故障的處理時間及停電時間。實現(xiàn)對整個能源系統(tǒng)問題診斷，提高管理工程師的實施效率，實現(xiàn)對整個能源系統(tǒng)運行 數(shù)據(jù)分析，提升企業(yè)管理決策能力。 系統(tǒng)配置歷史數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)，可以實現(xiàn)各種記錄根據(jù)用戶要求按照對象、性質(zhì)、時間等 項目進行檢索，以便進行查詢和故障分析

10、。系統(tǒng)具有對測量數(shù)據(jù)等信息的按日、月、年等進行統(tǒng)計報表功能。 系統(tǒng)可以統(tǒng)計和打印所監(jiān)控的所有電流值、電壓值、功率值、頻率值、功率因數(shù)值以及這 些參數(shù)一天 24 小時變化曲線。統(tǒng)計和打印各斷路器運行狀態(tài)變化時間及故障報警時間、類別及操作人信息。 統(tǒng)計和打印有功電度、無功電度的一天 24 小時內(nèi)單位小時用電量，同時具有峰、平谷、計 費功能，能夠?qū)崟r計算每天的用電量和平均電費，日總用電量和所有費用。電能實時監(jiān)控管理軟件實現(xiàn)能源管理智能化、信息化，提升企業(yè)的核心競爭力 開放性技術，實現(xiàn)各類智能設備的數(shù)據(jù)協(xié)議自動轉(zhuǎn)換；及與其他軟件的數(shù)據(jù)接口。構造企業(yè)信息平臺，通過系統(tǒng)能源監(jiān)控數(shù)據(jù)與 ERP系統(tǒng)整合，利用

11、先進的數(shù)據(jù)挖掘技術， 使生產(chǎn)效率和市場效益最大化。通過系統(tǒng)設備運行數(shù)據(jù)，制定臨時或定期的設備維修計劃；按計劃維修、減少運營和維修 成本。實現(xiàn)系統(tǒng)數(shù)據(jù)資源共享、 供配電設備綜合檔案管理等諸多優(yōu)點， 為現(xiàn)代化管理提供了堅實、 可靠的基礎。能源管理建設情況 原先企業(yè)用電概況公司原來對每個生產(chǎn)部門規(guī)定了用電的最高限額，生產(chǎn)車間應有計劃合理地安排生產(chǎn) 任務，不得超過用電的限額，以此對車間進行考核。但由于人工操控的原因，對車間用電 管理不夠到位，大多數(shù)車間出現(xiàn)了超額用電的情況，但由于缺乏事實憑據(jù)，不能有效的制 止這種情況的發(fā)生，也不能對各車間進行科學合理的考核。造成工廠用電不合理、電費成本高、配電管理難度

12、大的現(xiàn)狀，成為了公司急需解決的一個重要問題。4. 電能負荷監(jiān)控系統(tǒng)運行界面說明和基本技術要求1) 每種界面設常用(主菜單)按鈕：用電負荷、負荷曲線、用電量、系統(tǒng)圖、打印、修改、 退出等七種，每種菜單按鈕均是下拉式菜單形式，詳見用電負荷界面。2) 每種界面設定當前時間(年、月、日、時、分、秒) 、當前總功率、當前功率因數(shù)等顯示窗口。3) 用電負荷均顯示當前實際值，不作保存，縱向操作界面用滾動條拖動。4) 負荷曲線設左右雙向移動標尺，界面設標尺時間、標尺負荷、日最大負荷和月最大負荷顯示窗口。負荷曲線滾動保存 1600 天，操作界面用滾動條拖動，標尺用光電鼠標拖動。5) 用電用量列表方式顯示日，月總

13、有功電量，峰平谷分時段電量，平均電價，總無功電量，功率因數(shù)和日、月最大負荷數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)要求能保存 3 年，每月滾動一次。6) 供電系統(tǒng)圖表歷史數(shù)據(jù)可以長期保存。7) 數(shù)據(jù)的打?。喝缫环缑婺芘畔碌模捎媒缑娲蛴?，如一幅界面不能排下的，則采用頁面打印或分頁面打印。8) 數(shù)據(jù)的修改：系統(tǒng)中需要修改的數(shù)據(jù)有：峰平谷時段、峰平谷電價，電能計量表單位組合、倍率、供電系統(tǒng)圖等。9) 系統(tǒng)退出運行后，只要計算機關機，則所有數(shù)據(jù)的處理照常進行。10) 峰平谷時段定義：峰段 10: 0012: 00時：18: 0022: 00時，平段8: 0010: 00 時：12: 0018: 00 時：22: 0024: 0

14、0 時，谷段 0: 008: 00 時。11) 例如：平均電價的計算：平均電價=(峰電量X峰電價單價+谷電價+(總電量-峰電量- 谷電量)X平電單價)/總電量。峰電單價元/KWH平電單價元/KWH谷電單價元/KWH計 算電費峰、平、谷的單價可以更新改變。12)功率因數(shù)的計算：功率因數(shù) =SQR (T 1 / 1 + (無功電量/有功電量) 2) 。在此省略實際應用在東風公司鑄造廠該廠電力系統(tǒng)共分 7 條電力進線路組成，分別對變電所 60多個線路 變壓器和大型設備進行連接，組成一高速以太網(wǎng)，各條線路再通過模塊采集數(shù)據(jù)，將信號 通過以太網(wǎng)傳輸?shù)街骺胤掌魃?，能源管理系統(tǒng)便可對全廠負荷情況進行了實時

15、監(jiān)控。我 廠管理人員只需坐在辦公室里就可知曉當前全廠以及各線路、車間的負荷情況，對于正在 超額用電的車間就可作出及時的管理辦法，并提供確實的憑據(jù)已考核各個車間。從管理角度上， 系統(tǒng)為變電所無人值守創(chuàng)造條件， 節(jié)約相應的人力資源， 提高管理水平， 代替了原先變電所的人工操控，使我們管理人員不到現(xiàn)場就可全面及時地掌握廠區(qū)總負荷 情況以及各線路、車間用電負荷情況，對于不合理用電可以及時進行制止。方便合理的對 用電負荷進行管理。我們只要會操作鼠標就能進行操作。在能源管理系統(tǒng)的監(jiān)控下，工廠 每條線路、車間的負荷情況都一一在電腦里顯示。如圖：在一次接線圖上，系統(tǒng)運行方式， 有關線路、變壓器、有功電力、無功

16、電力、電流等平均電費、日總用電量和各表計的日總 電費都能反映出來。 我們還能對各線路上的電量進行分析， 對各車間的生產(chǎn)進行考核。 對 于不合理用電的車間，可以拿出其用電數(shù)據(jù)對其分析講解，并加以改正。如遇到供電部門 要求限電，我們則必須在 5 分鐘之內(nèi)把負荷降下來。我們通過總調(diào)度臺內(nèi)部電話通知工廠 開閉所，對于人工操控的變電所，我們?nèi)藛T必須到現(xiàn)場對各開關進行手工分閘，由于變電 開閉所多而分布散，我們?nèi)藛T在規(guī)定的時間內(nèi)進行拉閘限電難度比較大。采用了電能監(jiān)控 管理系統(tǒng)后，對各開關分合操作就相當簡單了。所以，從經(jīng)濟和管理的角度上可以看出， 電能實時監(jiān)控能源管理系統(tǒng)為我公司帶來的效益是非常明顯的，對于系統(tǒng)的投資將很快能 收回。系統(tǒng)采用了高級硬件配置和成熟的軟件技術， 加上雄厚的售后服務體系， 使系統(tǒng)的日常運 行相當穩(wěn)定。我相信隨著日后不斷地和系統(tǒng)磨合、增加對系統(tǒng)