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趙斌
上海安科瑞電氣股份有限公司 嘉定 201801
1 概述
冶金工業能耗居高不下和環境質量不如人意是長期困擾冶金企業的難題。采用信息技術作為平台，綜合新技術、新工藝、配套技術和管理措施，減少消耗，形成安全、穩定、經濟和高效的能源供給係統，對於降低鋼鐵生產成本，改善環境質量，提高產品的市場競爭力具有極為重要的意義。
鋼鐵廠的能源消耗約占鋼鐵成本的20%～40%。不同的裝備水平，工藝流程，產品結構和能源管理水平對能源消耗都會產生不同的影響。實用經濟的節能技術、shuzihuadepinghengshupeixitonghejichunengyuanguanlishixiandaigangtieqiyeshixianjienengjianghaodejichujishucuoshi。jianshegongsiyitihuadejizhongtongyidenengyuanguanlixitongshishuzihuanengyuanguanlidejishuzhichicuoshi，yeshidaxinggangtieqiyetigaojienengxiaoyidezhongdajishuzhuangbeicuoshi，yingcongqiyefazhanzhanlvedegaodurenshijiansheqiyenengyuanguanlixitongdebiyaoxinghepoqiexing。benwenjieshaoleyejinqiyenengyuanguanlixitongdejiegouyugongneng，tantaoleqijishuluxianjifazhan。
2 能源管理係統的作用
作為冶金企業自動化和 信息化的重要組成部分，EMS不僅對能源的統一調度、優化煤氣平衡、減少煤氣放散、提高環保質量、降低噸鋼能耗和提高勞動生產率有重要作用，而且對於事故預案的製定和執行、事故原因的快速分析和及時判斷處理、能源供需的合理調整和平衡以及在客觀信息基礎上的能源實績分析、能源計劃編製、能源質量管理、能源係統的預測等都是十分有效的。 1）完善能源信息的采集、存儲、管理和能源的有效利用
EMS對能源數據進行分析、處理和加工，能源調度人員和專業能源管理人員就能實時掌握係統狀態，經過係統的合理調整，確保係統運行在最佳狀態。
2）在公司層麵對能源係統采用分散控製和集中管理
EMSjiangzaigongsiquanjujiaodushenshinengyuandejibenguanlixuqiu，manzunengyuangongyixitongfensantexinghenengyuanguanlixuyaojizhongdekeguanyaoqiu，yishiyinggangchangdezhanlvefazhanxuyao。
3）減少管理環節，優化管理流程，建立客觀能源消耗評價體係
實現在信息分析基礎上的能源監控和能源管理的流程優化再造，滿足能源設備管理、運行管理等的自動化，建立客觀的以數據為依據的能源消耗評價體係，向管理要效益。
4）減少能源係統運行成本，提高勞動生產率
EMS的建設，對能源管理體製的改革將發揮重要作用。其基本目標之一是可以實現簡化能源運行管理，減少日常管理的人力投入， 節約人力資源成本，提高勞動生產率。
5）加快係統的故障處理，提高對全廠性能源事故的反應能力
EMSnengxunsucongquanjudejiaodulejiexitongdeyunxingzhuangkuang，guzhangdeyingxiangchengdudeng，jishicaiquxitongdecuoshi，xianzhiguzhangfanweidejinyibukuoda，bingyouxiaohuifuxitongdezhengchangyunxing。
6）通過優化能源調度和平衡指揮係統，節約能源和改善環境
EMSjiangtongguoyouhuanengyuanguanlidefangshihefangfa，gaijinnengyuanpinghengdejishushouduan，shishilejiegangchangdenengyuanxuqiuhexiaohaodezhuangkuang，nengyouxiaodijianshaogaolumeiqidefangsan，tigaozhuanlumeiqidehuishoulv，caiyongzonghepinghengheranliaozhuanhuanshiyongdexitongfangfa，shinengyuandeheliliyongdadaoyigexindeshuiping。
7）為進一步對能源數據進行挖掘、分析、加工和處理提供條件
nengyuanguanlixitongdejianshe，bujinkeyouxiaojiejuenengyuanshishipinghengguanlihejiankongguanli，haikeyitongguoduidalianglishishujudeguidangheguanli，weijinyibuduishujujinxingwajue、分析、加工和處理創造條件。
3 建設能源管理係統的基本技術路線
能源管理係統在企業信息化係統中具有重要的地位，公司級 ERP或MES完成對包括能源管理係統在內的信息集成和一貫製管理，以實現公司生產、經營的過程優化和提高公司的總體效率，進而提高公司的市場競爭力。為了實現上述目標，能源管理係統建設的基本技術路線是： 能源工藝係統分散，麵廣量大。數據采集對象的選擇應按照工藝監控的實際要求、能源係統輸配和平衡的要求、能(neng)源(yuan)管(guan)理(li)的(de)精(jing)度(du)和(he)粒(li)度(du)要(yao)求(qiu)謹(jin)慎(shen)選(xuan)擇(ze)。數(shu)據(ju)采(cai)集(ji)係(xi)統(tong)宜(yi)采(cai)用(yong)分(fen)散(san)方(fang)式(shi)，以(yi)減(jian)少(shao)係(xi)統(tong)風(feng)險(xian)和(he)提(ti)高(gao)係(xi)統(tong)的(de)安(an)全(quan)性(xing)和(he)可(ke)維(wei)護(hu)性(xing)。根(gen)據(ju)能(neng)源(yuan)係(xi)統(tong)的(de)特(te)點(dian)和(he)具(ju)體(ti)情(qing)況(kuang)，綜(zong)合(he)采(cai)用(yong)與(yu)之(zhi)適(shi)應(ying)的(de)基(ji)本(ben)技(ji)術(shu)：
①行業標準監控和管理技術；
②現代安全網絡技術和數據通信技術；
④預測和平衡優化技術；
⑤集成式GIS（地理信息係統）技術；
⑥數字化運行和調度技術；
⑦異構係統無縫集成技術。
2）設計集中統一的“數字化”的能源輸配及平衡控製應用係統
“數字化”denengyuanshupeijipinghengkongzhiyingyongxitongshizhizaishangshujibenjishujichushang，liyongxinxijishushouduan，shishidizaixiangongyixitongdeguochengyingxiang，shiyunxingguanlihetiaozhengjuecejianlizaikekaodeguochengxinxizhishang。tiaodurenyuannenggouzainengyuankongzhizhongxinduixitongdedongtaipinghengjinxingzhijiekongzhihetiaozheng，congerjianshaoguanlikongzhihuanjie，tigaogongzuoxiaolv，youqizaigongyixitongguzhangshidechulizhihuihejishixitongtiaozhengfangmian，tixianchulejidadeyouyuexing。
3）建立係統化的能源成本中心管理平台
EMS從成本控製的角度，優化能源管理體製，合理定義能源係統的成本中心。EMS在係統規劃、架構設計、gongnengpeizhiheyingyongjichengdengfangmianquanmianfanyingnengyuanxitongbenzhideguanlitezheng，genjuxiaoyizuidahuadeyuanzepeizhinengyuanguanliyaosu，tongguonengyuanguanlixitongdejihuabianzhi、實績分析、質量管理、平衡預測、能耗評價等技術手段對能源生產過程和消耗過程進行管理評價。
4）與ERP或MES係統的無縫集成能源管理
係統實現與ERP係統的無縫集成，是確保能源管理功能完整實現和ERP係統信息完整的重要技術保證。能源管理係統的基礎管理任務之一是實現按成本中心模式，向ERP係統提供完整的能源係統分析數據和分析結果，ERP也將按能源管理和預測分析的需要，向能源管理係統提供公司的生產計劃、檢jian修xiu計ji劃hua和he相xiang關guan的de生sheng產chan實shi績ji信xin息xi。信xin息xi的de交jiao互hu作zuo用yong能neng較jiao好hao地di解jie決jue能neng源yuan係xi統tong評ping價jia中zhong的de不bu科ke學xue因yin素su，在zai公gong司si層ceng麵mian及ji時shi掌zhang握wo能neng源yuan消xiao耗hao情qing況kuang，並bing對dui環huan境jing狀zhuang況kuang作zuo出chu估gu計ji。
4 企業能源管理係統的解決方案
4.1 方案設計
安科瑞公司研發的企業能源管理係統，現場數據采集基於安科瑞自主研發的網絡電力儀表，在信息傳遞方麵，基於Acrel-3000係統實現信息交換、分檢服務係統，這樣企業各應用程序得到的，都是各自訂閱的關鍵數據，可大幅度提高數據處理的效率。
能源數據包括三種：能源供給狀態數據、能源供給整點數據、能源供給累加數據，每種數據都有不同的應用範圍。而能源供給狀態數據是所有數據的基礎，其它兩種數據是通過儀器、儀表、手(shou)工(gong)錄(lu)入(ru)或(huo)計(ji)算(suan)程(cheng)序(xu)得(de)到(dao)，是(shi)其(qi)它(ta)應(ying)用(yong)係(xi)統(tong)需(xu)要(yao)的(de)關(guan)鍵(jian)數(shu)據(ju)。因(yin)此(ci)，安(an)科(ke)瑞(rui)的(de)能(neng)源(yuan)數(shu)據(ju)采(cai)集(ji)係(xi)統(tong)，就(jiu)是(shi)在(zai)擷(xie)取(qu)能(neng)源(yuan)供(gong)給(gei)狀(zhuang)態(tai)數(shu)據(ju)的(de)同(tong)時(shi)，能(neng)將(jiang)其(qi)它(ta)應(ying)用(yong)程(cheng)序(xu)需(xu)要(yao)的(de)關(guan)鍵(jian)數(shu)據(ju)分(fen)檢(jian)出(chu)來(lai)，主(zhu)動(dong)發(fa)送(song)到(dao)各(ge)應(ying)用(yong)程(cheng)序(xu)，滿(man)足(zu)各(ge)部(bu)門(men)的(de)辦(ban)公(gong)、處理需要，在監測的同時，滿足結算、決策的需求。
4.2係統結構
安科瑞Acrel-3000電能管理組態軟件理係統拓撲結構圖見下圖是上海安科瑞電氣股份有限公司總結多年的開發、實踐經驗和大量的用戶需求而設計開發的高端產品。Acrel-3000電能管。
係統拓撲結構圖
Acrel-3000型電能管理係統可對低壓設備消耗的電能進行分項計量。其軟件運行於windows操作係統，包括windows2000、windows NT、windowsXP等windows係列操作係統。係統除了與本公司自主研發的儀表良好兼容外，還支持數百種硬件設備，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約，如部頒CDT規約、POLLING、1801、101、DNP等電力規約。
按照國家對電能計量的相關要求，本係統對耗電量進行分項計量，包括：
1）照明插座用電：為建築物主要功能區域的照明、插座等室內設備用電。主要包括建築物內的照明和插座用電、應急照明用電、室外景觀照明用電等。
2）空調用電：主要包括冷熱站用電、空調末端用電。
3）動力用電：主要包括電梯用電、水泵用電、通風機用電等。
4）特殊用電：主要包括信息中心、洗衣房、廚房餐廳、遊泳池、健身房或者其他特殊用電。
4.3係統功能
能源管理係統，作為大中型鋼鐵企業ERP和MES的重要組成部分，在企業信息化係統中具有重要的地位，其基本功能劃分為三大部分：
①信息處理子係統
信息處理子係統的基本功能是數據采集和過程監控，它是能源管理係統的基礎子係統，包括了最基本的SCADA係統功能：a）不同需求的數據采集（周期采集、中斷采集、SOE）；b）分類數據歸檔（實時數據、短時數據、統計數據、曆史數據、記錄）；c）實時閉環調節；d）邏輯分析處理（條件聯鎖、越限報警等）；e）人機界麵（過程圖、過程曲線、設定和查詢等）；f）管理報表（瞬時報、正點報、日報、月報等）；g）基本數據處理等。
②故障處理子係統
故障處理子係統主要包括：監測；分級報警（按輕、重故障分類）；信息記錄和歸檔（按類別）；故障基本分析（時序記錄分析、在線查詢等）；故障分析專家係統等。
③能源管理子係統
能源管理子係統的基本功能包括：a）能源計劃管理（計劃編製、跟蹤等）；b）能源實績管理（實績分析、歸檔、查詢、平衡分析、成本分析、對標分析等）；c）能源質量管理（質量分析、質量跟蹤、趨勢評估、越限警告等）；d）運行技術支持（運行方式管理、停複役管理、操作評估等）；e）預測分析（在線預測決策、能耗預測分析、電力負荷預測等）。
能源管理係統基本功能。
4.4主要監控與計量表計
（1）高壓回路或低壓進線回路選ACR330ELH儀表
該表為電能質量分析儀表，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、複費率電能統計；THDu，THDi、2-31次各次諧波分量；電壓波峰係數、電話波形因子、電流K係數、電壓與電流不平衡度計算；電網電壓電流正、負、零序分量（含負序電流）測量；4DI+3DO（DO3做過壓、欠壓、過流、不平衡報警）；RS485通訊接口、Modbus協議或DL/T645規約。外形尺寸：120×120mm，開孔尺寸：108×108mm。適用於高壓重要回路或低壓進線櫃，見圖1。
（2）低壓聯絡或出線回路選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、複費率電能統計、最大需量統計；4DI+2DO；RS485通訊接口、Modbus協議。外形尺寸：96×96mm，開孔尺寸：88×88mm。適用於低壓聯絡櫃、出線櫃，見圖2。
（3）動力櫃、照明箱選ACR120EL電力儀表或導軌式電表
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、複費率電能統計、最大需量統計；2DI+2DO；RS485通訊接口、Modbus協議。外形尺寸：開孔尺寸80×80mm，開孔尺寸72×72mm。適用於動力櫃，見圖3。
DTSD1352導軌式電表主要功能：LCD顯示、全電參量測量（U、I、P、Q、PF、F、S）；四象限電能計量、複費率電能統計、最大需量統計；電流規格1.5(6)A、5(20)A、10(40)A、20(80)A可選、RS485通訊接口、Modbus協議或DL/T 645規約可選。外形尺寸：126×89×74mm，7模數。適用於動力櫃，見圖4。
DTSF1352導軌式電表主要功能：電流規格1.5(6)A、5(20)A、10(40)A、20(80)A可選、複費率電能統計、電能脈衝輸出、RS485通訊接口、Modbus協議或DL/T 645規約可選。外形尺寸：126×89×74mm，7模數。適用於照明箱的三相電能計量，見圖5。
照明箱DDSF1352電表主要功能：電流規格1.5(6)A、5(20)A、10(40)A、20(80)A可選、複費率電能統計、電能脈衝輸出、RS485通訊接口、Modbus協議或DL/T 645規約可選。外形尺寸：76×89×74mm，4模數。適用於照明箱的電流、電壓測量；單相電能計量，見圖6。
5 能源管理係統技術的應用與發展
近年來在能源管理、運行決策支持、預測分析等方麵進行了探索，取得了較好的效果，為能源係統的安全穩定和持續經濟運行提供了很好的支持。
一批集成有現代數據分析技術、預測評價技術、地理信息技術、調度決策最優化技術等的能源管理係統將應運而生。①數據分析技術數據分析、統計、數shu據ju挖wa掘jue等deng技ji術shu在zai不bu同tong條tiao件jian下xia的de應ying用yong，向xiang業ye務wu人ren員yuan提ti供gong高gao端duan的de綜zong合he應ying用yong和he整zheng合he信xin息xi，協xie助zhu能neng源yuan管guan理li人ren員yuan提ti高gao他ta們men的de數shu據ju應ying用yong能neng力li，為wei能neng源yuan係xi統tong的de規gui劃hua、設計、係統優化服務。②預測評價技術SCADA係統能夠完成的數據采集是基本的測量數據，其完整性受許多條件的限製。利用預測評價技術可以在有限的測量集下，了解係統（如消耗）的變化趨勢。如在電力係統中廣泛使用的中短期負荷預測，對大型鋼鐵企業也是十分必要的。③地理信息技術能源係統的數據采集設備和傳輸網絡遍布全廠的每一個角落，利用地理信息技術，能實現管網（線路）地di理li信xin息xi與yu能neng源yuan管guan理li係xi統tong的de無wu縫feng結jie合he，對dui運yun行xing管guan理li人ren員yuan及ji時shi準zhun確que地di掌zhang握wo係xi統tong信xin息xi，指zhi揮hui操cao作zuo人ren員yuan加jia快kuai係xi統tong故gu障zhang的de分fen析xi和he處chu理li，提ti高gao能neng源yuan工gong藝yi係xi統tong的de運yun行xing可ke靠kao性xing和he穩wen定ding性xing有you良liang好hao的de指zhi導dao作zuo用yong。④調度決策最優化技術大中型冶金企業的能源工藝係統的複雜性，使在線能源平衡調度工作無法達到理想的狀態。優化能源介質的傳輸、合理安排能源介質的轉換、綜合生產需要和經濟要求的能源分配、dongtaipinggunengyuanxitongdeyunxingzhuangtai，shijiejuenengyuanxitongdeanquanyunxinghejingjiyunxingdebiranyaoqiu。jianliqiyenengyuanxitongtiaodujuecezuiyouhuamoxingshidadaoshangshuyaoqiudeyouxiaoshouduan。
6 結束語
建jian設she公gong司si級ji能neng源yuan管guan理li係xi統tong，是shi現xian代dai大da中zhong型xing冶ye金jin企qi業ye實shi施shi信xin息xi化hua工gong程cheng的de需xu要yao。它ta可ke以yi改gai進jin能neng源yuan係xi統tong的de運yun行xing管guan理li和he安an全quan管guan理li水shui平ping，完wan善shan能neng源yuan生sheng產chan和he使shi用yong的de評ping價jia體ti製zhi，提ti高gao勞lao動dong生sheng產chan率lv，減jian少shao能neng源yuan消xiao耗hao，增zeng加jia能neng源yuan回hui收shou，改gai善shan環huan境jing質zhi量liang，對dui提ti高gao公gong司si的de市shi場chang競jing爭zheng力li具ju有you重zhong要yao意yi義yi。Acrel-3000nengyuanguanlixitongjishubujintigaoyunxingguanlixiaolv，erqieshixianquanxitongwurenzhishouhetouchanyilaidelianxubujianduanwendinganquanyunxingfangmianqudelehendadechengji，zaijienengjianghaofangmianyequdelekexichengguo。
參考文獻：
[1]上海安科瑞電氣股份有限公司產品手冊.2010.08版.
作者簡介：
趙斌，男，本科，上海安科瑞電氣股份有限公司，主要研究方向為智能電力監控與電能管理係統，Email: 手機：
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