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【产物知识】基于工业互联网技术的设备电能监控系统

未晓妃

安科瑞电气股份有限公司 上海嘉定 201801

1 引言

  在我国的能源消耗中，公司是能源消耗的大户，公司能源消耗量占全国能源消耗总量的70%左右。电能消耗，是公司生产的主要成本，降低用电成本，是生产过程的主要关注点之一。建设一个集中统一的工厂电能监控系统，已成为近年研究的热点。通过获取机器详细用电数据，电能监控系统可实现对生产设备电能的集中采集、监控、计算、分析及处理，以直观的数据和图表向管理人员或者决策层展示设备能耗情况，便于找出高耗能点和不合理的耗能习惯，有利于电能消耗的*确分析与优化，有效节约能源，从而在公司能源平衡、调度与优化、设备运行与能源管理等方面发挥重要作用。

  近年来工业互联网发展日趋成熟，它融*了先进制造技术以及互联网、云计算、物联网、大数据等信息技术，是一种新型的网络化制造服务模式，是工业互联的信息*枢，是制造业与互联网融*的新型基础设施在智慧工厂建设或公司智能制造升级改造中，工业互联网正逐步应用于设备管理、生产过程控制、供应链管理安环管理!3-61等环节。本文将工业互联网的设计理念应用于设备电能监控系统，研究了基于工业互联网的工厂设备电能监控系统的架构体系，设计与开发了该系统，并在实际工厂中开展应用，实现了工厂设备电能的实时采集监控及处理与分析，有效地支撑了设备电能优化应用，优化生产计划，提高生产效率、机器效能，降低用电成本。

2 电能监测

2.1 电能监测点

  工厂中用电消耗关注点主要为高能耗的设备、产线车间，通用辅助设备、设施及工厂等。首先需对工厂全域进行电能监测点的统计。某工厂电能监测点统计示例如表1所示。

2.2 智能电表选择

  工厂设备常用380 V三相电，考虑设备电能监测需要高精度、高质量、安全可靠和经济实惠，且外形紧凑具备通信接口，易于安装的需求，本文选择安科瑞三相电能表ACR230ELH/ACR330ELH进行设备的电能监测它是针对电力系统、工矿公司、公共设施等的电能监控需求而设计的，符合 Class 0.5S/Class 1精度标准，具有三相交流有功功率、无功功率和视在功率测量与显示具有 RS485 通信接口(Modbus RTU协议)，可用于供电质量的综合监控诊断以及电能管理。

2.3 电能数据采集

  首先，通过串口服务器USR-N580-H7 连接智能电表，实现RS485-以太网接口转换，将电表接入设备监控网中。然后，采用工业网关、SCADA或数据采集软件实现电表参数的采集。由于电表的通信协议为 ModbusRTU，其协议栈简单，考虑低成本、自主可控因素，本文利用自行开发数据采集平台，进行设备的电能采集。

3 电能管理解决方案

3.1概述

  用户端消耗着整个电网80%的电能，用户端智能化用电管理对用户可靠、安全、节约用电有十分重要的意义。构建智能用电服务体系，推广用户端智能仪表、智能用电管理终端等设备用电管理解决方案，实现电网与用户的双向良性互动。用户端急需解决的研究内容主要包括：先进的表计，智能楼宇、智能电器、增值服务、客户用电管理系统、需求侧管理等课题。

  安科瑞Acrel-3000WEB电能管理解决方案通过对用户端用电情况进行细分和统计，以直观的数据和图表向管理人员或决策层展示各分项用电的使用消耗情况，便于找出高耗能点或不合理的耗能习惯，有效节约电能，为用户进一步节能改造或设备升级提供准确的数据支撑。

3.2应用场所

（1）办公建筑（商务办公、大型公共建筑等）；

（2）商业建筑（商场、金融机构建筑等）；

（3）旅游建筑（宾馆饭店、娱乐场所等）；

（4）科教文卫建筑（文化、教育、科研、医疗卫生、体育建筑等）；

（5）通信建筑（邮电、通信、广播、电视、数据中心等）；

（6）交通运输建筑（机场、车站、码头建筑等）。

3.3系统结构

4 系统功能

1）实时监测

2）电能统计报表

3）详细电参量查询

4）运行报表

5）变压器运行监视

6）实时报警

7）历史事件查询

8）电能质量监测

9）遥控操作

10）用户权限管理

11）通讯状态图

12）视频监控

13）用户报告

14）础笔笔支持

5 系统硬件配置清单