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淺析能耗遠程在線監(jiān)測系統(tǒng)在工業(yè)節(jié)能中的應(yīng)用

點擊次數(shù):368 更新時間:2023-11-20

韓歡慶

安科瑞電氣股份有限公司 上海嘉定 201801

摘要:為保證企業(yè)實現(xiàn)節(jié)能減排目標,設(shè)計和使用遠程在線監(jiān)測系統(tǒng)勢在必行。遠程在線監(jiān)測系統(tǒng)是基于傳感器與網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的優(yōu)勢,在企業(yè)區(qū)域各個位置針對性安裝傳感器,對實時數(shù)據(jù)進行采集、編碼傳輸?shù)竭h程管理系統(tǒng)。遠程管理系統(tǒng)對采集的數(shù)據(jù)進行分析,計算出生產(chǎn)性能指標指導(dǎo)運行人員優(yōu)化運行。

關(guān)鍵詞:工業(yè);遠程;在線;監(jiān)測系統(tǒng);技術(shù)

0引言

隨近年來,我國工業(yè)化、城鎮(zhèn)化進程明顯加快,消費結(jié)構(gòu)快速升級,對能image.png源需求旺盛,經(jīng)濟發(fā)展與環(huán)境保護矛盾突出。提高能源利用率,在環(huán)境友好的情況下進行社會發(fā)展已成為國家“十三五"發(fā)展規(guī)劃,到2020年,元國內(nèi)生產(chǎn)總值能耗比2015年下降15%,能源消費總量控制在50億tce以內(nèi),節(jié)能減排工作任重道遠。

1遠程在線監(jiān)測技術(shù)應(yīng)用現(xiàn)狀

目前,遠程在線監(jiān)測技術(shù)的應(yīng)用仍有一定的局限性,在燃油、燃氣等企業(yè)還未有效全面鋪開,尚未

全面涵蓋到地方政府監(jiān)督管理層,且未專門針對既有鍋爐等設(shè)備特性進一步深化與集成創(chuàng)新。因此,深入探究工業(yè)遠程在線監(jiān)測系統(tǒng)具有十分重要的現(xiàn)實意義。

2解決方案

2.1數(shù)據(jù)采集層面

采用MODBUS通訊協(xié)議完成對能耗數(shù)據(jù)的采集,將數(shù)據(jù)以壓縮加密方式通過網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)侥芎脑诰€監(jiān)測預(yù)警平臺數(shù)據(jù)第二級為能耗系統(tǒng)(見圖1)。

image.png

2.2數(shù)學(xué)分析層面

運用大數(shù)據(jù)、云計算及建模技術(shù)解決系統(tǒng)數(shù)據(jù)量大、運算邏輯復(fù)雜、預(yù)測不準等問題。對系統(tǒng)數(shù)據(jù)量,首先要解決存儲問題,然后是查詢、檢索及加工(處理)等。遠程在線監(jiān)測系統(tǒng)包含一系列大數(shù)據(jù)處理工具和方法,通過對數(shù)據(jù)的研究,將發(fā)現(xiàn)的問題和規(guī)律應(yīng)用到相關(guān)領(lǐng)域。此外,云計算技術(shù)也將改變整個信息產(chǎn)業(yè)的生態(tài)環(huán)境,如基礎(chǔ)設(shè)施、計算機、網(wǎng)絡(luò)設(shè)備、及軟件等。

2.3統(tǒng)一平臺層面

系統(tǒng)基于管控一體化信息平臺,采用分布式部署方式。在整體需求的基礎(chǔ)上,對系統(tǒng)業(yè)務(wù)功能及核心數(shù)據(jù)進行統(tǒng)一規(guī)劃,以達到結(jié)構(gòu)清晰和易于擴展。在設(shè)計中,遵循實用可行、適用易用、安全可靠、先進成熟、可擴展、可移植的原則,保證系統(tǒng)安全、穩(wěn)定、有效運行,同時滿足未來擴展需求。在功能方面,采用微服務(wù)方式,包括:能耗動態(tài)監(jiān)管、能耗水平識別及評價、重點用能企業(yè)能效對標分析、重點用能企業(yè)節(jié)能分析及考核、城市能源預(yù)測及預(yù)警、決策支持及專家智能等。此外,系統(tǒng)還提供了報表分析、計算引擎、模型分析等十多種支持工具,以便能源數(shù)據(jù)的管理和分析。

3遠程在線監(jiān)測系統(tǒng)在某重點用能企業(yè)中的應(yīng)用

3.1現(xiàn)場調(diào)研

公在安裝遠程在線監(jiān)測系統(tǒng)前,生產(chǎn)監(jiān)視由儀表完成,數(shù)據(jù)采集來自人工的按時段抄表;缺乏分析工具,使所獲數(shù)據(jù)不能反映當前能源消耗狀況、不能預(yù)測未來消耗趨勢、不能支持優(yōu)化運行。

3.2系統(tǒng)設(shè)計及實施

針對調(diào)研結(jié)果,遠程在線監(jiān)測系統(tǒng)的設(shè)計以現(xiàn)場數(shù)據(jù)采集為起點,向上依次包括數(shù)據(jù)傳輸層、數(shù)據(jù)存儲層、支撐平臺層、應(yīng)用層和展示層。清晰的層次結(jié)構(gòu)滿足了企業(yè)的需求,保證了后續(xù)的擴展性,見圖2。

3.3項目培訓(xùn)、交付和運行維護

項目完成后,建立項目驗收文檔,由專家團隊進行驗收。驗收內(nèi)容包括項目過程文檔、系統(tǒng)設(shè)計文檔、系統(tǒng)測試文檔等。項目驗收合格后移交后期維護及技術(shù)服務(wù)工作給遠程在線監(jiān)測系統(tǒng)供應(yīng)商。依托完整的運維體系,服務(wù)團隊實現(xiàn)7×24h不間斷服務(wù),保證系統(tǒng)問題在15min內(nèi)響應(yīng)、2h內(nèi)出具解決方案。同時,服務(wù)團隊對系統(tǒng)運行狀態(tài)進行監(jiān)控,做到提前發(fā)現(xiàn)問題并及時解決,保證系統(tǒng)穩(wěn)定運行。

3.4系統(tǒng)應(yīng)用成效

1)實現(xiàn)靜態(tài)監(jiān)管轉(zhuǎn)為動態(tài)監(jiān)管通過建立標準化能耗采集監(jiān)測體系,規(guī)范采集工作操作流程:對接入監(jiān)測的數(shù)據(jù)進行規(guī)范處理,確保能耗在線監(jiān)測數(shù)據(jù)的有效性,從而對生產(chǎn)過程及時優(yōu)化和調(diào)整,保證節(jié)能*大化。

2)實現(xiàn)單一部門管理轉(zhuǎn)為聯(lián)合辦公管理通過遠程在線監(jiān)測系統(tǒng),以能耗為重點,錄入建筑、生產(chǎn)線、辦公區(qū)域等能耗數(shù)據(jù),實現(xiàn)數(shù)據(jù)共享,為企業(yè)節(jié)能減排、整體規(guī)劃提供支撐,提高廠區(qū)各職能部門辦公效率,降低監(jiān)管成本。

3)實現(xiàn)由強制執(zhí)行轉(zhuǎn)為主動引導(dǎo)建立公共服務(wù)平臺,實現(xiàn)用能單位、節(jié)能服務(wù)公司及員工的緊密連接:通過平臺發(fā)揮節(jié)能減排激勵作用和示范效應(yīng),引導(dǎo)企業(yè)及員工提升能源利用效率、加強用能管理。

4)實現(xiàn)事后分析轉(zhuǎn)為預(yù)測分析在獲取重點區(qū)域、生產(chǎn)線、能源使用、消耗、配置及調(diào)度情況的基礎(chǔ)上,對歷史能耗數(shù)據(jù)進行挖掘,并利用大數(shù)據(jù)技術(shù)對全廠能源日平均消費量趨勢進行分析,從而對庫存周轉(zhuǎn)情況進行監(jiān)督,如儲備預(yù)警等。采用大數(shù)據(jù)技術(shù)、系統(tǒng)計算及模型優(yōu)化,對能源消耗趨勢進行準確預(yù)測,提前掌握行業(yè)、區(qū)域能源消費趨勢,從而提前布局管控政策,保證節(jié)能高效、準確執(zhí)行。

5)實現(xiàn)電平衡、水平衡實時動態(tài)分析通過對電、水、氣、汽等開展能源平衡測試,及時發(fā)現(xiàn)耗能異常問題:系統(tǒng)通過餅圖、柱狀圖等對能耗數(shù)據(jù)進行統(tǒng)計,對用能情況進行分析,通過能源平衡測試及在線監(jiān)控,發(fā)現(xiàn)重點耗能,以挖掘潛力,緩解企業(yè)節(jié)能減排壓力。

4Acrel-EIOT能源物聯(lián)網(wǎng)云平臺

(1)概述

Acrel-EIoT能源物聯(lián)網(wǎng)開放平臺是一套基于物聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)中臺,建立統(tǒng)一的上下行數(shù)據(jù)標準,為互聯(lián)網(wǎng)用戶提供能源物聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)服務(wù)的平臺。用戶僅需購買安科瑞物聯(lián)網(wǎng)傳感器,選配網(wǎng)關(guān),自行安裝后掃碼即可使用手機和電腦得到所需的行業(yè)數(shù)據(jù)服務(wù)。

該平臺提供數(shù)據(jù)駕駛艙、電氣安全監(jiān)測、電能質(zhì)量分析、用電管理、預(yù)付費管理、充電樁管理、智能照明管理、異常事件報警和記錄、運維管理等功能,并支持多平臺、多語言、多終端數(shù)據(jù)訪問。

(2)應(yīng)用場所

本平臺適用于公寓出租戶、連鎖小超市、小型工廠、樓管系統(tǒng)集成商、小型物業(yè)、智慧城市、變配電站、建筑樓宇、通信基站、工業(yè)能耗、智能燈塔、電力運維等領(lǐng)域。

◆電力集抄

電力集抄模塊可以實現(xiàn)對各種監(jiān)測數(shù)據(jù)的查詢、分析、預(yù)警及綜合展示,以保證配電室的環(huán)境友好。在智能化方面實現(xiàn)供配電監(jiān)控系統(tǒng)的遙測'、遙信、遙控控制,對系統(tǒng)進行綜合檢測和統(tǒng)一管理;在數(shù)據(jù)資源管理方面,可以顯示或查詢供配電室內(nèi)各設(shè)備運行(包括歷史和實時參數(shù),并根據(jù)實際情況進行日報、月報和年報查詢或打印,提高工作效率,節(jié)約人力資源。

變壓器監(jiān)控


配電圖

◆能耗分析

能耗分析模塊采用自動化、信息化技術(shù),實現(xiàn)從能源數(shù)據(jù)采集、過程監(jiān)控、能源介質(zhì)消耗分析、能耗管理等全過程的自動化、科學(xué)化管理,使能源管理、能源生產(chǎn)以及使用的全過程有機結(jié)合起來,運用先進的數(shù)據(jù)處理與分析技術(shù),進行離線生產(chǎn)分析與管理,實現(xiàn)全廠能源系統(tǒng)的統(tǒng)一調(diào)度,優(yōu)化能源介質(zhì)平衡、有效利用能源,提高能源質(zhì)量、降低能源消耗,達到節(jié)能降耗和提升整體能源管理水平的目的。

能耗概況

◆預(yù)付費管理

1)登陸管理:管理操作員賬戶及權(quán)限分配,查看系統(tǒng)日志等功能;

2)系統(tǒng)配置:對建筑、通訊管理機、儀表及默認參數(shù)進行配置;

3)用戶管理:對商鋪用戶執(zhí)行開戶、銷戶、遠程分合閘、批量操作及記錄查詢等操作;

4)售電管理:對已開戶的表進行遠程售電、退電、沖正及記錄查詢等操作;

5)售水管理:對已開戶的表進行遠程售水、退水、記錄查詢等操作;

6)報表中心:提供售電、售水財務(wù)報表、用能報表、報警報表等查詢,本系統(tǒng)所有的報表及記錄查詢,都支持excel格式導(dǎo)出。

預(yù)付費看板

◆充電樁管理

通過物聯(lián)網(wǎng)技術(shù),對接入系統(tǒng)的充電樁站點和各個充電樁進行不間斷地數(shù)據(jù)采集和監(jiān)控,同時對各類故障如充電機過溫保護、充電機輸入輸出過壓、欠壓、絕緣檢測故障等一系列故障進行預(yù)警。云平臺包含了充電收費和充電樁運營的所有功能,包括城市級大屏、交易管理、財務(wù)管理、變壓器監(jiān)控、運營分析、基礎(chǔ)數(shù)據(jù)管理等功能。

 

充電樁看板

◆智能照明

智能照明通過物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)對安裝在城市各區(qū)域的室內(nèi)照明、城市路燈等照明回路的用電狀態(tài)進行不間斷地數(shù)據(jù)監(jiān)測,也可以實現(xiàn)定時開關(guān)策略配置及后臺遠程管理和移動管理等,降低路燈設(shè)施的維護難度和成本,提升管理水平,并達到一定節(jié)能減掛的效果。

監(jiān)控頁面

◆安全用電

安全用電采用第一時間的排查和治理,達到消除潛在電氣火災(zāi)安全隱患,實現(xiàn)“防患于未然"的目的。

◆智慧消防

通過云平臺進行數(shù)據(jù)分析、挖掘和趨勢分析,幫助實現(xiàn)科學(xué)預(yù)警火災(zāi)、網(wǎng)格化管理、落實多元責(zé)任監(jiān)管等目標。原先針對“九小場所"和?;飞a(chǎn)企業(yè)無法有效監(jiān)控的空白,適應(yīng)于所有公建和民建,實現(xiàn)了無人化值守智慧消防,實現(xiàn)智慧消防“自動化"、“智能化"、“系統(tǒng)化"、用電管理“精細化"的實際需求。

(5)系統(tǒng)硬件配置

分類

產(chǎn)品型號

外觀

產(chǎn)品功能

無線測溫

ARTM-Pn


可監(jiān)測電壓、電流、頻率、有功功率、無功功率、電能,可接收60個無線溫度傳感器溫度

ATC600


ATC600有2種工作模式:終端(-C)、中繼(-Z),可根據(jù)項目布局選擇配置??山邮?40個無線溫度傳感器溫度

光伏監(jiān)控

AGF


光伏電池串開路報警,可以配合組串電壓進行綜合判斷;帶3路開關(guān)量狀態(tài)監(jiān)測,用于采集直流斷路器、防雷器等輸出空接點狀態(tài);一次電流采用穿孔方式接入,安裝方便,安全性高;測量元件采用霍爾傳感器,隔離測量*大電流20A;電壓測量功能可測量母線電壓*高DC1500V

電力監(jiān)控

AEM96


三相電力參數(shù)測量、電壓和電流的相角、四象限電能計量、復(fù)費率、*大需量、歷史電能統(tǒng)計、開關(guān)量事件記錄、歷史極值記錄、31次分次諧波及總諧波含量分析、分相諧波及基波電參量(電壓、電流、功率)、開關(guān)量、報警輸出

APM系列


全電量測量,四象限電能,復(fù)費率電能,儀表內(nèi)部溫度測量,總有功、總無功、總視在電能脈沖輸出、秒脈沖等可選。三相電流、有功功率、無功功率、視在功率實時需量及*大需量(包含時間戳)。電流、線電壓、相電壓、有功功率、無功功率、視在功率、功率因數(shù)、頻率、電流總諧波、電壓總諧波的本月極值和上月極值(包含時間戳)。中文顯示,有功電能0.2s級。

預(yù)付費

DDSY


單相電參量U、I、P、Q、S、PF、F測量。有功電能計量(正、反向),A、B、C分相正向有功電能,支持4個時區(qū)、2個時段表、14個日時段、4個費率*大需量及發(fā)生時間,實時需量,歷史凍結(jié)數(shù)據(jù)購電記錄;8位段式LCD顯示、背光顯示;有功電能脈沖輸出;有功電能精度1級,無功電能0.5s級。

DTSY


三相電參量U、I、P、Q、S、PF、F測量。有功電能計量(正、反向),A、B、C分相正向有功電能,支持4個時區(qū)、2個時段表、14個日時段、4個費率*大需量及發(fā)生時間,實時需量,歷史凍結(jié)數(shù)據(jù)購電記錄;8位段式LCD顯示、背光顯示;有功電能脈沖輸出;有功電能精度1級,無功電能0.5s級。

智能抄表

ADL200


單相電參量U、I、P、Q、S、PF、F測量??傠娔苡嬃浚ǚ聪蛴嬋胝颍?個月歷史電能數(shù)據(jù)凍結(jié)存儲;8位段式LCD顯示;有功電能脈沖輸出;有功電能精度1級,無功電能2級。

ADL400


三相電參量U、I、P、Q、S、PF、F測量。(正、反向)有功、無功電能計量;A、B、C分相正向有功電能計量;2-31次諧波電壓電流;12位段式LCD顯示、背光顯示,電能精度0.5s級。

ADW210


4路三相電壓、電流、功率、功率因數(shù)、頻率測量;電壓電流相角、電壓電流不平衡度測量;電壓電流2-31次分次諧波及總畸變測量;當月及上三月的電壓、電流、功率極值記錄;*大需量及上十二月歷史需量記錄;事件記錄、復(fù)費率、四象限電能及歷史電能記錄;支持12路開關(guān)量輸入4路開關(guān)量輸出;支持12路測溫4路剩余電流測量;有功電能精度1級。

ADW300


三相電壓、電流、功率、功率因數(shù)、頻率測量;電壓電流相角、電壓電流不平衡度測量;電壓電流2-31次分次諧波及總畸變測量;當月及上三月的電壓、電流、功率極值記錄;*大需量及上十二月歷史需量記錄;事件記錄、復(fù)費率、四象限電能及歷史電能記錄;支持4路開關(guān)量輸入、2路開關(guān)量輸出;支持4路測溫;支持1路剩余電流測量;支持本地顯示及按鍵設(shè)置;有功電能精度1級。

通訊方式:支持RS485通訊、Lora無線通訊、4G通訊;WIFI通訊

直流電能表

DJSF1352


1.精度:1級或0.5級,帶±12V電壓輸出用于霍爾傳感器供電

2.測量:電壓、電流、功率、正反向電能,支持雙路計量。

電氣安全

ARCM300-Z


三相(I、U、Kw、Kvar、Kwh、Kvarh、Hz、cosΦ),視在電能、四象限電能計量,單回路剩余電流監(jiān)測,4路溫度監(jiān)測,2路繼電器輸出,2

路開關(guān)量輸入,支持斷電報警上傳

AAFD-DU


監(jiān)測故障電弧、漏電、溫度

兩路無源干接點(開關(guān)量)輸入

兩路無源常開觸點(開關(guān)量)輸出

充電樁

ACX系列


充滿自停、斷電記憶、短路保護、過載保護、空載保護、故障回路識別、遠程升級、功率識別、獨立計量、告警上報。

支持投幣、刷卡,掃碼、免費充電,

AEV_AC007


額定功率7kW,單相三線制,防護等級IP65,具備防雷保護、過載保護、短路保護、漏電保護、智能監(jiān)測、智能計量、遠程升級,支持刷卡、掃碼、即插即用。

通訊方式:4G、藍牙、Wifi

智慧照明

ASL200


遙控輸出

兩路無源干接點(開關(guān)量)輸入

兩路無源常開觸點(開關(guān)量)輸出

5結(jié)論

“面向典型重點用能企業(yè)能耗在線監(jiān)測平臺"的建設(shè)是信息化與節(jié)能工作相結(jié)合的可行方式,能

有效提高企業(yè)能源利用率,挖掘企業(yè)節(jié)能潛力,對提高企業(yè)科學(xué)管理水平具有戰(zhàn)略意義。

參考文獻

[1]何召輝,羅孝美,孫翼.能耗遠程在線監(jiān)測系統(tǒng)在工業(yè)節(jié)能中的應(yīng)用

[2]國務(wù)院.“十三五"節(jié)能減排綜合工作方案[Z].2015.

[3]觀研天下.2018年中國合同能源管理市場分析報告—行業(yè)深度調(diào)研與發(fā)展趨勢預(yù)測[Z].2018.

[4]安科瑞企業(yè)微電網(wǎng)設(shè)計與應(yīng)用手冊2022.5(版).

作者簡介:

韓歡慶,安科瑞電氣股份有限公司


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