浅谈配电能效管理系统在水泥工厂的应用

安科瑞电气股份有限公司 上海嘉定 201801

摘要：介绍了电能管理系统在越南西宁水泥厂的应用配置与系统的功能特点，将智能的电能仪表通过总线通讯到DCS系统中，并经其转换到生产管理系统中，*实现了管理与控制的有机结合，将电能管理提高到一个新的阶段。

关键词：电能管理；总线桥；DCS；管理系统
0前言

水泥企业是用能大户，以吨水泥电耗90kWh测算，电力成本占成品比例高达24%，降低电费成本对于经济生产和节能减排都具有重要意义。目前大部分水泥厂均已经建立了能源管理机制，但电能的计量还是以人工抄表为主，对于现代化的企业管理已十分滞后。

在越南西宁水泥厂根据EPC合同配置了电能管理系统，这套系统涉及自动化控制的四个层次，即现场设备层、过程控制层、过程操作层和工厂管理层，提高了企业的管理水平和经济效益。
1电能管理系统的构成

1.1一次检测仪表

选用智能型的具有通讯功能的电力监测仪表，不仅有电流、电压、功率、电量、功率因数等多种检测功能，同时还具有MODBUS通讯数据远传通讯功能。电能仪表型号为PD194Z系列电量表。同时还将ABBREX521系列中压综合保护器接入系统，采集馈电与控制回路的电能电量和其他电能信息以及中压真空断路器的运行状态等。通讯网络为MODBUSRTU，介质为RS485双绞线，传输速率设定为9600bps（可更高）。节点平均数量为10~20个。节点为中压柜的进馈电回路以及重要的低压进馈电回路。

1.2现场通讯网络

现场仪表的通讯网络为MOD-BUS，而DCS底层网络为PROFIBUSDP，不能直接将电能信息读入DCS系统。为了顺利接收MODBUS总线的通讯数据，系统配置了总线桥，型号为PB-B-MODBUS。其在PROFI-BUSDP总线一侧做PROFIBUS从站；在MODBUS一侧既可做MOD-BUS主站，也可以做MODBUS从站。为了顺利读取MODBUS总线数据，其在MODBUS一侧设置为MODBUS主站。在MODBUS侧可以连接多个子站，并读取不同子站的不同地址。对于同一子站同时还可以配置不同的数据地址进行多次读取。接口通过PROFIBUS通信数据区和MOD-BUS数据区的数据映射实现PROFI-BUS和MODBUS的数据透明通信。PROFIBUS从站采用PROFIBUS-DP/V0协议，波特率自适应，*波特率12M；输入/输出数量可自由设定，*PROFIBUS输入/输出为232bytes；MODBUS主站支持01H、02H、03H、04H、05H、06H、0FH、10H号功能，能够顺利读取现场的电能表计和中压综保的数据，并具有写入功能。

1.3数据采集与处理部分

这部分内嵌至DCS系统内部，利用DCS系统的强大功能，对现场仪表的通讯数据进行处理。通过GSD文件将总线桥的驱动导入DCS系统中，从而根据设备的不同地址读取相应的电流、电量、功率、功率因数以及中压断路器的运行、保护状态等等。现场数据经总线桥读入DCS系统后，将相应的数据显示在用户界面上（HMI）。同时根据实时产量可计算出实时电耗，供操作员操作参考。

1.4上层通讯网络

上层通讯网络负责DCS系统与管理系统的通讯。将电能数据存储于管理系统的数据库，同时将生产数据也一并存储于数据库，以便进行累积以及单位能耗的计算。DCS系统与管理系统通讯接口采用OPC。通讯为高速以太网。

1.5管理系统与关系数据库

由于DCS系统处理历史数据的能力有限，电能管理系统的数据*终存储于外部的数据库中，以便长期保存和比较与统计。关系数据库采用微软的SQLserver。同时根据系统情况配置的数据服务器.

1.6数据报表和HMI人机界面

成品数据以EXCEL格式和ASPWEB发布的形式提供给相关人员或部门，同时在DCS系统中也有相应的链接，使操作员也能够查询到电能信息，可以方便地进行查询和报表输出，为生产决策提供依据（见图1）。
2系统的主要功能
（1）根据需要实时读取并记录电力仪表的电流、电压、功率、电量、功率因数等多种检测数据。

（2）实时计算并显示石灰石、生料、熟料、水泥等产品的单位电耗。

（3）计算各生产车间、工序的生产、消耗日、月等电量。

（4）图形报表的生成和报表的定时输出。

（5）历史报表的调用。

3电能管理系统的特点

（1）*实现了电力仪表的自动化管理。

（2）和传统的电力系统电能管理比较，引入了生产产量，能够实时计算生产电耗。

（3）与DCS系统融合，不再是孤立的后台保护系统，充分利用了DCS系统的强大功能，减少了系统的硬件投资。

（4）总线技术的应用，使通讯和电气接线更加便捷，也大大节约了安装成本。

（5）可以轻松地实现数据对比，从而有效地进行避峰节能，降低生产成本。

（6）OPC技术的应用实现了通用数据库与DCS系统的双向通讯系统，既可以读取DCS生产的实时数据，也可以将管理系统数据送入DCS系统。

4安科瑞电能管理系统

4.1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：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。

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*提供准确的数据支撑。

4.2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*等）；

（6）交通运输建筑（机场、车站、码头建筑等）。

5系统结构

6系统功能

6.1实时监测

系统人机界面友好，以配电一次图的形式直观显示配电线路的运行状态，实时监测各回路电压、电流、功率、功率因数、电能等电参数信息，动态监视各配电回路断路器、隔离开关、地刀等合、分状态，以及有关故障、告警等信号。

6.2电能统计报表

系统以丰富的报表支撑计量体系的完整性。系统具备定时抄表汇计功能，用户可以自由查询自系统正常运行以来任意时间段内各配电节点的用电情况，即该节点进线用电量与各分支回路消耗电量的统计分析报表。该功能使得用电可视透明，并在用电误差偏大时可分析追溯，维护计量体系的正确性。

6.3详细电参量查询

在配电一次图中，当鼠标移动到每个回路附近时，鼠标指针变为手形，鼠标单击可查看该回路详细电参量，包括三相电流、三相电压、三相总有功功率、总无功功率、总功率因数、正向有功电能，并可以查看24小时相电流趋势曲线及24小时电压趋势曲线。