【產品知識】基于工業互聯網技術的設備電能監控系統

未曉妃

安科瑞電氣股份有限公司 上海嘉定 201801

1 引言

  在我國的能源消耗中，企業是能源消耗的大戶，企業能源消耗量占全國能源消耗總量的70%左右。電能消耗，是企業生產的主要成本，降低用電成本，是生產過程的主要關注點之一。建設一個集中統一的工廠電能監控系統，已成為近年研究的熱點。通過獲取機器詳細用電數據，電能監控系統可實現對生產設備電能的集中采集、監控、計算、分析及處理，以直觀的數據和圖表向管理人員或者決策層展示設備能耗情況，便于找出高耗能點和不合理的耗能習慣，有利于電能消耗的*確分析與優化，有效節約能源，從而在企業能源平衡、調度與優化、設備運行與能源管理等方面發揮重要作用。

  近年來工業互聯網發展日趨成熟，它融*了先進制造技術以及互聯網、云計算、物聯網、大數據等信息技術，是一種新型的網絡化制造服務模式，是工業互聯的信息*樞，是制造業與互聯網融*的新型基礎設施在智慧工廠建設或企業智能制造升級改造中，工業互聯網正逐步應用于設備管理、生產過程控制、供應鏈管理安環管理!3-61等環節。本文將工業互聯網的設計理念應用于設備電能監控系統，研究了基于工業互聯網的工廠設備電能監控系統的架構體系，設計與開發了該系統，并在實際工廠中開展應用，實現了工廠設備電能的實時采集監控及處理與分析，有效地支撐了設備電能優化應用，優化生產計劃，提高生產效率、機器效能，降低用電成本。

2 電能監測

2.1 電能監測點

  工廠中用電消耗關注點主要為高能耗的設備、產線車間，通用輔助設備、設施及工廠等。首先需對工廠全域進行電能監測點的統計。某工廠電能監測點統計示例如表1所示。

2.2 智能電表選擇

  工廠設備常用380 V三相電，考慮設備電能監測需要高精度、高質量、安全可靠和經濟實惠，且外形緊湊具備通信接口，易于安裝的需求，本文選擇安科瑞三相電能表ACR230ELH/ACR330ELH進行設備的電能監測它是針對電力系統、工礦企業、公共設施等的電能監控需求而設計的，符合 Class 0.5S/Class 1精度標準，具有三相交流有功功率、無功功率和視在功率測量與顯示具有 RS485 通信接口(Modbus RTU協議)，可用于供電質量的綜合監控診斷以及電能管理。

2.3 電能數據采集

  首先，通過串口服務器USR-N580-H7 連接智能電表，實現RS485-以太網接口轉換，將電表接入設備監控網中。然后，采用工業網關、SCADA或數據采集軟件實現電表參數的采集。由于電表的通信協議為 ModbusRTU，其協議棧簡單，考慮低成本、自主可控因素，本文利用自行開發數據采集平臺，進行設備的電能采集。

3 電能管理解決方案

3.1概述

  用戶端消耗著整個電網80%的電能，用戶端智能化用電管理對用戶可靠、安全、節約用電有十分重要的意義。構建智能用電服務體系，推廣用戶端智能儀表、智能用電管理終端等設備用電管理解決方案，實現電網與用戶的雙向良性互動。用戶端急需解決的研究內容主要包括：先進的表計，智能樓宇、智能電器、增值服務、客戶用電管理系統、需求側管理等課題。

  安科瑞Acrel-3000WEB電能管理解決方案通過對用戶端用電情況進行細分和統計，以直觀的數據和圖表向管理人員或決策層展示各分項用電的使用消耗情況，便于找出高耗能點或不合理的耗能習慣，有效節約電能，為用戶進一步節能改造或設備升級提供準確的數據支撐。

3.2應用場所

（1）辦公建筑（商務辦公、大型公共建筑等）；

（2）商業建筑（商場、金融機構建筑等）；

（3）旅游建筑（賓館飯店、娛樂場所等）；

（4）科教文衛建筑（文化、教育、科研、醫療衛生、體育建筑等）；

（5）通信建筑（郵電、通信、廣播、電視、數據中心等）；

（6）交通運輸建筑（機場、車站、碼頭建筑等）。

3.3系統結構

4 系統功能

1）實時監測

2）電能統計報表

3）詳細電參量查詢

4）運行報表

5）變壓器運行監視

6）實時報警

7）歷史事件查詢

8）電能質量監測

9）遙控操作

10）用戶權限管理

11）通訊狀態圖

12）視頻監控

13）用戶報告

14）APP支持

5 系統硬件配置清單