劉靜

安科瑞電氣股份有限公司   嘉定   201801

摘  要:能源計量信息管理系統(tǒng)是企業(yè)實(shí)現(xiàn)節(jié)能降耗精細(xì)化管理，提高能源利用效率的基礎(chǔ)保障。結(jié)合中國能源計量信息管理系統(tǒng)的現(xiàn)狀及主要問題，對管理系統(tǒng)的設(shè)計規(guī)范和標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行探討研究對指導(dǎo)節(jié)能降耗工作具有重要意義。

關(guān)鍵詞:能源計量信息　管理系統(tǒng)　計量器具　標(biāo)準(zhǔn)化　Acrel-3000系統(tǒng)

1 　概述

能源計量信息管理系統(tǒng)，是把分布在不同地點(diǎn)的多臺計量儀表進(jìn)行聯(lián)網(wǎng)，實(shí)現(xiàn)計量儀表的在線實(shí)時數(shù)據(jù)采集和管理[1]。系統(tǒng)的組成通常由計量檢測設(shè)備、數(shù)據(jù)集中器(分站)、用戶終端、管理服務(wù)器(主站)、管理軟件和網(wǎng)絡(luò)器件等構(gòu)成，具有能源數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)傳輸、數(shù)據(jù)處理、數(shù)據(jù)存儲等能源計量功能，其輸出數(shù)據(jù)可用于能源統(tǒng)計與能源審計。

2 　能源管理系統(tǒng)的設(shè)計及探究

2.1能源計量信息管理系統(tǒng)的現(xiàn)狀分析

目前，中國各行業(yè)開發(fā)和使用的能源計量信息管理系統(tǒng)無統(tǒng)一規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)。因?yàn)槿狈乙?guī)范性的指導(dǎo)文件，企業(yè)按照自行需求進(jìn)行設(shè)計和開發(fā)，能源計量管理系統(tǒng)模式較混亂。許多企業(yè)因?yàn)闆]有相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)或規(guī)范的指導(dǎo)而茫然。據(jù)浙江省醫(yī)藥化工行業(yè)能源計量信息管理系統(tǒng)調(diào)查顯示，現(xiàn)階段企業(yè)在能源計量系統(tǒng)由于系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、功能模塊、數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)與輸入輸出報表等多方面的不規(guī)范，使得企業(yè)在計量器具選擇、計量數(shù)據(jù)采集點(diǎn)設(shè)置的規(guī)范導(dǎo)致企業(yè)能計量與源平衡的不確定性。因?yàn)槿狈ο嚓P(guān)標(biāo)準(zhǔn)或規(guī)范，很多企業(yè)的能源計量管理系統(tǒng)輸出政府能源監(jiān)管部門的需要的各類申報報表(企業(yè)耗能設(shè)備一覽表、企業(yè)能源計量器具一覽表、能源工業(yè)企業(yè)能源購銷存表、能源消耗統(tǒng)計及分析報表、生產(chǎn)信息報表)，誤報和漏報的情況時有發(fā)生。這種政企不一致的狀況，使得政府能源監(jiān)管部門較難統(tǒng)一管理企業(yè)的能源統(tǒng)計與審計工作。本文就結(jié)合當(dāng)前中國用能行業(yè)能源計量信息管理系統(tǒng)的特點(diǎn)，對系統(tǒng)的設(shè)計規(guī)范做一些淺層次的探討與研究。

2.2能源計量信息管理系統(tǒng)建設(shè)的一般要求和設(shè)計原則

2.2.1系統(tǒng)的軟硬件環(huán)境設(shè)計要求

在設(shè)計能源計量信息管理系統(tǒng)時，對設(shè)計硬件上要考慮企業(yè)的經(jīng)濟(jì)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(zhǔn)；軟件設(shè)計要考慮全面，給予必要的完善及升級的空間。

2.2.2確定現(xiàn)場能源計量檢測點(diǎn)設(shè)置與計量器具配置要求

(1)現(xiàn)場能源檢測點(diǎn)確定。用能單位能源計量信息管理系統(tǒng)，應(yīng)能采集行業(yè)不同種類能源的數(shù)據(jù)。所稱能源數(shù)據(jù)，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(zhuǎn)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(tǒng)采集點(diǎn)的設(shè)置原則是以能夠準(zhǔn)確和實(shí)時采集數(shù)據(jù)的作為計量檢測點(diǎn)，并且要考慮能滿足能源平衡、能源統(tǒng)計與審計要求[3]。具體數(shù)據(jù)采集范圍包括:

a)輸入用能單位、次級用能單位和用能設(shè)備的能源及載能工質(zhì)；b)輸出用能單位、次級用能單位和用能設(shè)備的能源及載能工質(zhì)；c)用能單位、次級用能單位和用能設(shè)備使用(消耗)的能源及載能工質(zhì)；d)用能單位、次級用能單位和用能設(shè)備自產(chǎn)的能源及載能工質(zhì)；e)用能單位、次級用能單位和用能設(shè)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(xiàn)場能源計量器具

根據(jù)GB/T17167—2006標(biāo)準(zhǔn)要求，能源計量信息管理系統(tǒng)所選用的能源計量器具，要依據(jù)不同用能設(shè)備所耗的能源類型不同，而選用相應(yīng)的計量器具。所選用的計量器具必須要能提供數(shù)計量據(jù)輸出接口。選用的計量器具除了保證精度要求，也要根據(jù)生產(chǎn)工藝、使用環(huán)境等條件的要求，進(jìn)行選擇相適應(yīng)的計量器具。

2.4能源管理信息系統(tǒng)主要功能模塊設(shè)計原則

(1)計量器具系統(tǒng)模塊。計量器具系統(tǒng)模塊的功能是能源計量管理系統(tǒng)與能源供應(yīng)部門收費(fèi)端計量數(shù)據(jù)聯(lián)網(wǎng)，實(shí)時監(jiān)控一級計量和二級計量能源數(shù)據(jù)偏差，并將所采集計量數(shù)據(jù)形成對比圖，出現(xiàn)不合理偏差系統(tǒng)立即報警。系統(tǒng)對電能供應(yīng)質(zhì)量進(jìn)行實(shí)時監(jiān)控，并有報警提示和報警記錄。

(2)能源數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)模塊。能源數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)模塊的功能是自動采集各類能源計量點(diǎn)的實(shí)時瞬時量和累計量，采集周期在1分～24小時范圍內(nèi)可調(diào)。采集數(shù)據(jù)項(xiàng)目完全符合能源統(tǒng)計和能源計量管理部門的要求。

(3)采集數(shù)據(jù)傳輸、存儲、查詢系統(tǒng)模塊。采集數(shù)據(jù)傳輸、存儲、查詢系統(tǒng)模塊應(yīng)滿足實(shí)時傳輸?shù)囊?，考慮到數(shù)據(jù)傳送速度，有線傳輸200米以內(nèi)可采用雙絞線串口傳送，超過200米宜采用光纖以太網(wǎng)傳送，也可采用無線傳輸;各采集點(diǎn)數(shù)據(jù)傳輸?shù)饺藱C(jī)交互界面的時間不應(yīng)超過1秒。數(shù)據(jù)輸出應(yīng)滿足集中化管理的需要，可通過人機(jī)交互界面查詢到所有的能源計量數(shù)據(jù)輸出。能源數(shù)據(jù)中心服務(wù)器實(shí)時監(jiān)控歷史數(shù)據(jù)一般要求保存不少于60天。

(4)數(shù)據(jù)匯總和計算分析系統(tǒng)模塊。數(shù)據(jù)匯總和計算分析系統(tǒng)模的功能是對能源消耗計量數(shù)據(jù)進(jìn)行匯總，并按照系統(tǒng)設(shè)定各種能耗定額指標(biāo)和節(jié)能量化指標(biāo)計算分析，并自動形成對比分析圖表。超過指標(biāo)系統(tǒng)立即報警提示。通過報警提示，企業(yè)能夠及時發(fā)現(xiàn)能源浪費(fèi)現(xiàn)象和能源消耗異常情況，及時進(jìn)行糾正與改進(jìn)，及時有效控制能源消耗和能源成本開支。能耗定額指標(biāo)和節(jié)能量化指標(biāo)主要包括企業(yè)單位產(chǎn)值綜合能耗、單位產(chǎn)品綜合能耗、企業(yè)工業(yè)增加值綜合能耗、企業(yè)和車間能源消耗定額及用能設(shè)備單耗等。數(shù)據(jù)匯總和計算分析系統(tǒng)模塊功能能夠?qū)γ總€產(chǎn)品能源成本、每個車間能源成本和企業(yè)能源成本進(jìn)行監(jiān)控和分析，并自動形成對比分析圖表，用能成本超過預(yù)定費(fèi)用，系統(tǒng)立即報警提示。

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

(6)企業(yè)、車間、設(shè)備能源管理系統(tǒng)模塊。企業(yè)、車間、設(shè)備能源管理系統(tǒng)模塊功能是實(shí)時監(jiān)控企業(yè)、車間、設(shè)備能源實(shí)時消耗量，監(jiān)控各項(xiàng)用能指標(biāo)不超過定額指標(biāo)。超過定額指標(biāo)經(jīng)報警提示查找原因，及時進(jìn)行改進(jìn)。設(shè)備管理系統(tǒng)功能能對重點(diǎn)用能設(shè)備能耗狀況、負(fù)荷率、有效利用時間、開啟、停止時間等影響能源消耗的各項(xiàng)參數(shù)進(jìn)行實(shí)時監(jiān)控，確保設(shè)備的高效、經(jīng)濟(jì)運(yùn)行，減少設(shè)備的空載時間和能源浪費(fèi)的地方。

2.5能源管理信息系統(tǒng)的安全設(shè)計和維護(hù)原則

信息系統(tǒng)應(yīng)做好防電磁干擾，采集信號線應(yīng)采用屏蔽線，并禁止與強(qiáng)電信號線混敷;與信息系統(tǒng)相連的外網(wǎng)系統(tǒng)應(yīng)做好防火墻等病毒隔離措施。用能單位應(yīng)設(shè)系統(tǒng)維護(hù)人員負(fù)責(zé)能源計量信息系統(tǒng)的整體維護(hù);各車間也應(yīng)有專人負(fù)責(zé)每天不少于一次的儀表值和信息系統(tǒng)反饋值的一致性檢查，發(fā)現(xiàn)問題應(yīng)及時通知系統(tǒng)維護(hù)人員。

2.6能源計量信息管理系統(tǒng)規(guī)范化工作成效

在上述研究的基礎(chǔ)上，2009年3月，浙江省標(biāo)準(zhǔn)化研究院聯(lián)合上虞新和成生物化工有限公司、上虞市質(zhì)量技術(shù)監(jiān)督局，聯(lián)合制定了《醫(yī)藥化工行業(yè)能源計量信息系統(tǒng)》聯(lián)盟標(biāo)準(zhǔn)，建立了能源計量信息管理系統(tǒng)的統(tǒng)一的管理模式，實(shí)現(xiàn)能源計量管理標(biāo)準(zhǔn)化。通過近一年的標(biāo)準(zhǔn)實(shí)施表明，統(tǒng)一規(guī)范的能源計量管理系統(tǒng)進(jìn)一步提高了工藝過程中的能源計量數(shù)據(jù)的分析和研究的正確必可靠性，為改進(jìn)生產(chǎn)工藝，提高技改節(jié)能效益提供了科學(xué)的依據(jù)，真正發(fā)揮了能源計量數(shù)據(jù)的功效。其次應(yīng)用能源管理的科學(xué)方法，結(jié)合計算機(jī)信息網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，通過精確計量，自動采集能源量值數(shù)據(jù)信息，對能耗數(shù)據(jù)進(jìn)行計算匯總、圖形對比、經(jīng)濟(jì)分析、量化評價，控制能源消耗，節(jié)約了能源成本開支，提升企業(yè)能源管理水平。例如，浙江省重點(diǎn)試點(diǎn)企業(yè)上虞新和成生物化工有限公司發(fā)酵車間經(jīng)過對蒸汽消耗數(shù)據(jù)的分析，將滅菌工藝由原來的間歇消毒改為連續(xù)消毒，使車間每月蒸汽消耗量下降30%。精餾車間強(qiáng)化循環(huán)水溫差管理，優(yōu)化了操作參數(shù)，耗汽量從原來6噸/小時下降為4.5噸/小時，循環(huán)水用量從910噸/小時下降到450噸/小時，使該車間每噸產(chǎn)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%。

為了扎實(shí)推進(jìn)企業(yè)能源計量工作，將節(jié)能工作落到實(shí)處，我們對企業(yè)能源計量信息管理系統(tǒng)相關(guān)的設(shè)計規(guī)范和標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)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(yè)能源在線實(shí)時監(jiān)測新興的解決方案。規(guī)范、有效、科學(xué)的能源計量信息管理系統(tǒng)不僅能規(guī)范企業(yè)能源計量與管理，也將進(jìn)一步推動國家依法實(shí)施節(jié)能減排監(jiān)督管理。

3 　Acrel-3000能源管理系統(tǒng)

3.1結(jié)構(gòu)

Acrel-3000型電能管理系統(tǒng)可對低壓設(shè)備消耗的電能進(jìn)行分項(xiàng)計量。其軟件運(yùn)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?jǐn)?shù)百種硬件設(shè)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(guān)要求，本系統(tǒng)對耗電量進(jìn)行分項(xiàng)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(shè)備用電。主要包括建筑物內(nèi)的照明和插座用電、應(yīng)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(fēng)機(jī)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(jī)交互界面

設(shè)計適合客戶要求的交互界面；標(biāo)準(zhǔn)圖元庫，方便調(diào)用組合；實(shí)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(shè)備參數(shù)遠(yuǎn)程更改設(shè)定；合、分閘狀態(tài)顯示和強(qiáng)制操作。

曲線及報表管理設(shè)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(shè)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(shè)置模板并生成相應(yīng)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(yīng)用廣泛的數(shù)據(jù)庫軟件如Access、MSSQL；建立開放式、網(wǎng)絡(luò)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(shí)現(xiàn)的動態(tài)鏈接庫；實(shí)時數(shù)據(jù)信息更新安全可靠；支持C/S、B/S方式，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)遠(yuǎn)傳。

多級權(quán)限用戶管理

密碼登錄后臺，保證設(shè)置安全；高權(quán)限對低權(quán)限管理，分級操作，各權(quán)限均具修改密碼功能。 

通訊管理設(shè)置

各串口自主配置，操作方便；不同設(shè)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(jié)果自動對該前置機(jī)某端口所連各設(shè)備進(jìn)行統(tǒng)一的遙控配置。 

網(wǎng)絡(luò)功能

雙機(jī)熱備功能，支持雙機(jī)、雙網(wǎng)、雙設(shè)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(yùn)行，配置簡單、方便。網(wǎng)絡(luò)上任意一臺機(jī)器可指定為I/O服務(wù)器（即前置機(jī)），網(wǎng)絡(luò)上的其他機(jī)器可方便地從該機(jī)器上獲取數(shù)據(jù)。

3.3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(guān)狀態(tài)、刀閘位置、保護(hù)動作信號、事故跳閘總信號、預(yù)告信號等；脈沖量：電度量、周波、時間量、設(shè)備參數(shù)、保護(hù)定值等；非電量：溫度、壓力、濕度、火災(zāi)報警、防盜報警等。

主界面顯示

可根據(jù)現(xiàn)場的設(shè)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。

月抄表數(shù)據(jù)的查詢

顯示某個月的電表數(shù)據(jù)，可進(jìn)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(jìn)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(fù)費(fèi)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(fù)、零序分量（含負(fù)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(jìn)線柜。

4.2 低壓聯(lián)絡(luò)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(fù)費(fèi)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(luò)柜。

4.3 動力柜、照明箱選ACR120EL電力儀表或?qū)к壥诫姳?nbsp;

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(fù)費(fèi)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。

DTSD1352導(dǎo)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(fù)費(fèi)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。

DTSF1352導(dǎo)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(fù)費(fèi)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。

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(fù)費(fèi)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。

5 　結(jié)束語

能源計量是節(jié)能減排量化數(shù)據(jù)的體現(xiàn)，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(shù)據(jù)的采集，診斷，分析，實(shí)施有效管理，科學(xué)準(zhǔn)確的計量數(shù)據(jù)能夠指導(dǎo)建筑能源的利用，由此達(dá)到節(jié)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(shù)，幫助建筑節(jié)能建立科學(xué)合理的節(jié)能流程，為今后的建筑節(jié)能提供科學(xué)準(zhǔn)確的基礎(chǔ)條件。

參考文獻(xiàn)

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