徐孝峰

江蘇安科瑞電器制造有限公司  江蘇 江陰  214405　

1 　概述

　　能源計量信息管理系統，是把分布在不同地點的多臺計量儀表進行聯網，實現計量儀表的在線實時數據采集和管理[1]。系統的組成通常由計量檢測設備、數據集中器(分站)、用戶終端、管理服務器(主站)、管理軟件和網絡器件等構成，具有能源數據采集、數據傳輸、數據處理、數據存儲等能源計量功能，其輸出數據可用于能源統計與能源審計。---  安科瑞能源計量系統的設計及探究

　　2 　能源管理系統的設計及探究

　　2.1能源計量信息管理系統的現狀分析

　　目前，中國各行業開發和使用的能源計量信息管理系統無統一規范標準。因為缺乏國家規范性的指導文件，企業按照自行需求進行設計和開發，能源計量管理系統模式較混亂。許多企業因為沒有相關標準或規范的指導而茫然。據浙江省醫藥化工行業能源計量信息管理系統調查顯示，現階段企業在能源計量系統由于系統結構、功能模塊、數據結構與輸入輸出報表等多方面的不規范，使得企業在計量器具選擇、計量數據采集點設置的規范導致企業能計量與源平衡的不確定性。因為缺乏相關標準或規范，很多企業的能源計量管理系統輸出政府能源監管部門的需要的各類申報報表(企業耗能設備一覽表、企業能源計量器具一覽表、能源工業企業能源購銷存表、能源消耗統計及分析報表、生產信息報表)，誤報和漏報的情況時有發生。這種政企不一致的狀況，使得政府能源監管部門較難統一管理企業的能源統計與審計工作。本文就結合當前中國用能行業能源計量信息管理系統的特點，對系統的設計規范做一些淺層次的探討與研究。--安科瑞能源計量系統的設計及探究

　　2.2能源計量信息管理系統建設的一般要求和設計原則

　　2.2.1系統的軟硬件環境設計要求

　　在設計能源計量信息管理系統時，對設計硬件上要考慮企業的經濟承受能力，逐步完善。同時，配備的計量器具必須要能在線檢定或校準;軟件設計要考慮全面，給予必要的完善及升級的空間。--能源計量系統的設計及探究

　　2.2.2確定現場能源計量檢測點設置與計量器具配置要求

　　(1)現場能源檢測點確定。用能單位能源計量信息管理系統，應能采集行業不同種類能源的數據。所稱能源數據，指煤炭、原油、電力、天然氣、焦炭、水、蒸汽等和其他直接或者通過加工、轉換、回收而取得有用能的各種資源[2]。

　　能源計量信息管理系統采集點的設置原則是以能夠準確和實時采集數據的作為計量檢測點，并且要考慮能滿足能源平衡、能源統計與審計要求[3]。具體數據采集范圍包括:

　　a)輸入用能單位、次級用能單位和用能設備的能源及載能工質;b)輸出用能單位、次級用能單位和用能設備的能源及載能工質;c)用能單位、次級用能單位和用能設備使用(消耗)的能源及載能工質;d)用能單位、次級用能單位和用能設備自產的能源及載能工質;e)用能單位、次級用能單位和用能設備科回收利用的余能資源。

　　(2)計量器具配備率要求。

　　2.3合理選用現場能源計量器具

　　根據GB/T17167—2006標準要求，能源計量信息管理系統所選用的能源計量器具，要依據不同用能設備所耗的能源類型不同，而選用相應的計量器具。所選用的計量器具必須要能提供數計量據輸出接口。選用的計量器具除了保證精度要求，也要根據生產工藝、使用環境等條件的要求，進行選擇相適應的計量器具。

　　2.4能源管理信息系統主要功能模塊設計原則

　　(1)計量器具系統模塊。計量器具系統模塊的功能是能源計量管理系統與能源供應部門收費端計量數據聯網，實時監控一級計量和二級計量能源數據偏差，并將所采集計量數據形成對比圖，出現不合理偏差系統立即報警。系統對電能供應質量進行實時監控，并有報警提示和報警記錄。

　　(2)能源數據采集系統模塊。能源數據采集系統模塊的功能是自動采集各類能源計量點的實時瞬時量和累計量，采集周期在1分～24小時范圍內可調。采集數據項目完全符合能源統計和能源計量管理部門的要求。

　　(3)采集數據傳輸、存儲、查詢系統模塊。采集數據傳輸、存儲、查詢系統模塊應滿足實時傳輸的要求，考慮到數據傳送速度，有線傳輸200米以內可采用雙絞線串口傳送，超過200米宜采用光纖以太網傳送，也可采用無線傳輸;各采集點數據傳輸到人機交互界面的時間不應超過1秒。數據輸出應滿足集中化管理的需要，可通過人機交互界面查詢到所有的能源計量數據輸出。能源數據中心服務器實時監控歷史數據一般要求保存不少于60天。

　　(4)數據匯總和計算分析系統模塊。數據匯總和計算分析系統模的功能是對能源消耗計量數據進行匯總，并按照系統設定各種能耗定額指標和節能量化指標計算分析，并自動形成對比分析圖表。超過指標系統立即報警提示。通過報警提示，企業能夠及時發現能源浪費現象和能源消耗異常情況，及時進行糾正與改進，及時有效控制能源消耗和能源成本開支。能耗定額指標和節能量化指標主要包括企業單位產值綜合能耗、單位產品綜合能耗、企業工業增加值綜合能耗、企業和車間能源消耗定額及用能設備單耗等。數據匯總和計算分析系統模塊功能能夠對每個產品能源成本、每個車間能源成本和企業能源成本進行監控和分析，并自動形成對比分析圖表，用能成本超過預定費用，系統立即報警提示。

　　(5)報表統計系統模塊。報表統計系統模塊功能是能夠根據政府、各級公司及分公司需要，自動導出所有的各類滿足政府能源統計與審計要求的用源申報報表(企業耗能設備一覽表、企業能源計量器具一覽表、能源工業企業能源購銷存表、能源消耗統計及分析報表、生產信息報表等)，能源統計報表數據均能追溯到系統計量檢測記錄。

　　(6)企業、車間、設備能源管理系統模塊。企業、車間、設備能源管理系統模塊功能是實時監控企業、車間、設備能源實時消耗量，監控各項用能指標不超過定額指標。超過定額指標經報警提示查找原因，及時進行改進。設備管理系統功能能對重點用能設備能耗狀況、負荷率、有效利用時間、開啟、停止時間等影響能源消耗的各項參數進行實時監控，確保設備的高效、經濟運行，減少設備的空載時間和能源浪費的地方。

　　2.5能源管理信息系統的安全設計和維護原則

　　信息系統應做好防電磁干擾，采集信號線應采用屏蔽線，并禁止與強電信號線混敷;與信息系統相連的外網系統應做好防火墻等病毒隔離措施。用能單位應設系統維護人員負責能源計量信息系統的整體維護;各車間也應有專人負責每天不少于一次的儀表值和信息系統反饋值的一致性檢查，發現問題應及時通知系統維護人員。

　　2.6能源計量信息管理系統規范化工作成效

　　在上述研究的基礎上，2009年3月，浙江省標準化研究院聯合上虞新和成生物化工有限公司、上虞市質量技術監督局，聯合制定了《醫藥化工行業能源計量信息系統》聯盟標準，建立了能源計量信息管理系統的統一的管理模式，實現能源計量管理標準化。通過近一年的標準實施表明，統一規范的能源計量管理系統進一步提高了工藝過程中的能源計量數據的分析和研究的正確必可靠性，為改進生產工藝，提高技改節能效益提供了科學的依據，真正發揮了能源計量數據的功效。其次應用能源管理的科學方法，結合計算機信息網絡技術，通過精確計量，自動采集能源量值數據信息，對能耗數據進行計算匯總、圖形對比、經濟分析、量化評價，控制能源消耗，節約了能源成本開支，提升企業能源管理水平。例如，浙江省重點試點企業上虞新和成生物化工有限公司發酵車間經過對蒸汽消耗數據的分析，將滅菌工藝由原來的間歇消毒改為連續消毒，使車間每月蒸汽消耗量下降30%。精餾車間強化循環水溫差管理，優化了操作參數，耗汽量從原來6噸/小時下降為4.5噸/小時，循環水用量從910噸/小時下降到450噸/小時，使該車間每噸產品能源成本下降15%。通過考核，公司萬元增加值能耗同比下降14.6%。--能源計量系統的設計及探究

　　為了扎實推進企業能源計量工作，將節能工作落到實處，我們對企業能源計量信息管理系統相關的設計規范和標準進行了初步的研究。Acrel(安科瑞)公司的Acrel-3000能源管理的提出，將能將成為企業能源在線實時監測新興的解決方案。規范、有效、科學的能源計量信息管理系統不僅能規范企業能源計量與管理，也將進一步推動國家依法實施節能減排監督管理。--能源計量系統的設計及探究

　　3 　Acrel-3000能源管理系統

　　3.1結構

　　Acrel-3000型電能管理系統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，包括windows2000、windows NT、windowsXP等windows系列操作系統。系統除了與本公司自主研發的儀表良好兼容外，還支持數百種硬件設備，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約，如部頒CDT規約、POLLING、1801、101、DNP等電力規約。

　　按照國家對電能計量的相關要求，本系統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域的照明、插座等室內設備用電。主要包括建筑物內的照明和插座用電、應急照明用電、室外景觀照明用電等。

　　2)空調用電：主要包括冷熱站用電、空調末端用電。

　　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。

　　3.2功能

　　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，方便調用組合;實時數據采集和顯示;數據信息的自動邏輯計算和處理;設備參數遠程更改設定;合、分閘狀態顯示和強制操作。

　　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;查詢任意時刻報表、顯示并打印。

　　后臺數據庫管理

　　應用廣泛的數據庫軟件如Access、MSSQL;建立開放式、網絡化數據庫;存儲指定年限或所有的數據信息;軟件系統實現的動態鏈接庫;實時數據信息更新安全可靠;支持C/S、B/S方式，實現數據遠傳。

　　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;不同設備的通訊協議選擇;通訊波特率自主選擇;系統根據選擇結果自動對該前置機某端口所連各設備進行統一的遙控配置。

　　網絡功能

　　雙機熱備功能，支持雙機、雙網、雙設備等冗余，并采用熱備份的形式確保系統穩定可靠的運行，配置簡單、方便。網絡上任意一臺機器可指定為I/O服務器(即前置機)，網絡上的其他機器可方便地從該機器上獲取數據。

　　3.3軟件界面

　　數據采集

　　可采集和處理電力系統常用的各種遙測量、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、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、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

　　可根據現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，圖為低壓系統的配電圖。

　　月抄表數據的查詢

　　顯示某個月的電表數據，可進行自定義查詢，打印輸出。

　　4 　能源管理表計的選型方案

　　4.1 高壓回路或低壓進線回路選ACR330ELH儀表

　　該表為電能質量分析儀表，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、復費率電能統計;THDu，THDi、2-31次各次諧波分量;電壓波峰系數、電話波形因子、電流K系數、電壓與電流不平衡度計算;電網電壓電流正、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協議或DL/T645規約。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。

　　圖1 ACR330ELH電力儀表

　　4.2 低壓聯絡或出線回路選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、復費率電能統計、最大需量統計;4DI+2DO;RS485通訊接口、Modbus協議。外形尺寸：96×96mm，開孔尺寸：88×88mm。適用于低壓聯絡柜、出線柜，見圖2。

　　圖2 ACR220EL電力儀表

　　4.3 動力柜、照明箱選ACR120EL電力儀表或導軌式電表

　　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、復費率電能統計、最大需量統計;2DI+2DO;RS485通訊接口、Modbus協議。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3 ACR120EL電力儀表

　　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、復費率電能統計、最大需量統計;電流規格1.5(6)A、5(20)A、10(40)A、20(80)A可選、RS485通訊接口、Modbus協議或DL/T 645規約可選。外形尺寸：126×89×74mm，7模數。適用于動力柜，見圖4。

　　圖4 DTSD1352導軌式電表

　　DTSF1352導軌式電表主要功能：電流規格1.5(6)A、5(20)A、10(40)A、20(80)A可選、復費率電能統計、電能脈沖輸出、RS485通訊接口、Modbus協議或DL/T 645規約可選。外形尺寸：126×89×74mm，7模數。適用于照明箱的三相電能計量，見圖5。

　　圖5 DTSF1352導軌式電表

　　照明箱DDSF1352電表主要功能：電流規格1.5(6)A、5(20)A、10(40)A、20(80)A可選、復費率電能統計、電能脈沖輸出、RS485通訊接口、Modbus協議或DL/T 645規約可選。外形尺寸：76×89×74mm，4模數。適用于照明箱的電流、電壓測量;單相電能計量，見圖6。

　　圖6 DDSF1352導軌式電表

　　5 　結束語

　　能源計量是節能減排量化數據的體現，起著舉足輕重的作用。同時作為一種管理工具和手段，利用能源計量數據的采集，診斷，分析，實施有效管理，科學準確的計量數據能夠指導建筑能源的利用，由此達到節能降耗的目的。此外能源計量還是一種工藝手段，一種測量技術，幫助建筑節能建立科學合理的節能流程，為今后的建筑節能提供科學準確的基礎條件。

　　參考文獻：

　　[1].任致程 周中. 電力電測數字儀表原理與應用指南[M]. 北京. 中國電力出版社. 2007. 4

　　[2].周中等編著. 智能電網用戶端電力監控與電能管理系統產品選型及解決方案[M]. 北京. 機械工業出版社. 2011.10