工廠電力負(fù)荷用電量實(shí)時(shí)監(jiān)控系統(tǒng)開發(fā)

工廠電力負(fù)荷用電量實(shí)時(shí)監(jiān)控系統(tǒng)應(yīng)用項(xiàng)目介紹

隨著我國電力需求的快速增長，保證電網(wǎng)安全經(jīng)濟(jì)運(yùn)行，如何提高電力能源的利用

效率已成為我國廠礦企業(yè)電管部門面臨的關(guān)鍵性和迫切性問題。通過采用信息化、自動(dòng)

化技術(shù)，提升設(shè)備運(yùn)行水平及管理能力，是企業(yè)增強(qiáng)競爭能力的有效手段。旨在提高用

電部門電能監(jiān)控技術(shù)水平和應(yīng)變能力，必須對(duì)工廠電力負(fù)荷和日用電量進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控，

以合理調(diào)度用電負(fù)荷，科學(xué)地指導(dǎo)安排生產(chǎn)計(jì)劃，有效地避開峰電時(shí)段。既能有效避免

限電拉閘最大負(fù)荷的產(chǎn)生，從而避免因停電造成的生產(chǎn)設(shè)備損害。并能作到最大限度地

為企業(yè)減少峰電時(shí)段的高昂電費(fèi)支出。

1.企業(yè)現(xiàn)狀與節(jié)能的重要性

節(jié)能是我國經(jīng)濟(jì)發(fā)展的一項(xiàng)長遠(yuǎn)戰(zhàn)略方針，同時(shí),也是企業(yè)降低生產(chǎn)成本、實(shí)施價(jià)值

的一項(xiàng)重要內(nèi)容。根據(jù)用電規(guī)律，我國電力部門通常將一天化分成5個(gè)時(shí)段，并按照三

種價(jià)格標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行收費(fèi)。既全天的電價(jià)分為峰電價(jià)格，平電價(jià)格和谷電價(jià)格三種，谷電價(jià)

格還不足于峰電價(jià)格的1/3,是最為經(jīng)濟(jì)的。可想而知能耗大的電力設(shè)備若能安排在谷

電時(shí)段工作，則比起峰電時(shí)段工作能節(jié)約很大一部分電費(fèi)開銷。因此，合理的調(diào)配各個(gè)

車間的工作班次和時(shí)間，就成了關(guān)鍵所在。要實(shí)現(xiàn)合理分配，當(dāng)然首先要明了各車間在

各個(gè)時(shí)段的用電能耗。2005年該廠在架設(shè)企業(yè)內(nèi)部光纖網(wǎng)絡(luò)的同期，著手投資建造基

于IPC研華工控機(jī)的電力負(fù)荷實(shí)時(shí)監(jiān)控系統(tǒng)平臺(tái)。以實(shí)現(xiàn)在廠內(nèi)總調(diào)度臺(tái)主服務(wù)器上采

集工廠開閉所1OKV電源進(jìn)線電能負(fù)荷和廠用電量。包括高壓開關(guān)柜的電能表電能數(shù)

據(jù)，并直接采集分布在各廠區(qū)車間動(dòng)力變壓器電能數(shù)據(jù)，可以反映出各變壓器下各個(gè)部

門380V電力負(fù)荷和用電量數(shù)據(jù)信息；從而科學(xué)的合理地指揮調(diào)度電力負(fù)荷安排車間生

產(chǎn)作業(yè)計(jì)劃，達(dá)到節(jié)能增效的目的。

2.電力負(fù)荷實(shí)時(shí)監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)

2.1采集站點(diǎn)基本配置

圖1工廠開閉所數(shù)據(jù)采集站基本阻成

本方案要求開閉所變壓器間裝備數(shù)字式智能電能表，而且不支持模擬式跳字的老式

電能表。目前幾乎所有企業(yè)都已經(jīng)更換成的智能電能儀表了。由于智能電能表有東方電

子、長沙威勝等多個(gè)等廠家的產(chǎn)品⑴，將所有電能表按照品牌和通訊協(xié)議不同版本進(jìn)行

分組并分別設(shè)置地址，將RS485的通訊信號(hào)分組串并接在一起后，經(jīng)轉(zhuǎn)換模塊接入計(jì)

算機(jī)串口。如新購置電能表最好采用一個(gè)廠家產(chǎn)品為好。轉(zhuǎn)換模塊采用光電隔離，能防

雷擊的隔離電壓為3()()()V,由外接電源供電。如分組多則需要擴(kuò)展多串口卡，開閉所電

能數(shù)據(jù)采集站基本組成，如圖1所示。

3.工廠電能監(jiān)控管理解決方案

隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，能源問題已經(jīng)成為制約經(jīng)濟(jì)和社會(huì)發(fā)展的重要因素，節(jié)

約能源列入基本國策。能源利用的科學(xué)化的監(jiān)控管理是解決能源問題的重要依據(jù)。能源

系統(tǒng)中電力和電器設(shè)備(如：高低壓開關(guān)柜、變壓器、直流屏、電纜等電力設(shè)施設(shè)備；

空調(diào)、風(fēng)機(jī)、水泵、空壓機(jī)等電器設(shè)備)占主要部分。同時(shí)這些電器設(shè)備也是風(fēng)、冷、

氣、熱的制造者和用水、用煤(油)的動(dòng)力源，所以能源管理的核心就是對(duì)用電系統(tǒng)運(yùn)

行及狀態(tài)的安全性、合理性的進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控及科學(xué)化的管理。工廠電能監(jiān)控管理查詢系

統(tǒng)軟件就是針對(duì)能源動(dòng)力設(shè)備的特點(diǎn)提出的能源管理整體解決方案。該系統(tǒng)即時(shí)掌握變

配電系統(tǒng)的實(shí)時(shí)運(yùn)行狀態(tài)，發(fā)現(xiàn)運(yùn)行故障即時(shí)響應(yīng)。為值守人員提供負(fù)荷分析，方便合

理調(diào)度、遠(yuǎn)控合分閘、躲峰填谷，安全控制和事故處理。減少和避免了操作誤判斷，縮

短了事故停電時(shí)間，實(shí)現(xiàn)對(duì)變配電系統(tǒng)的現(xiàn)代化運(yùn)行管理。

3.1工廠電力負(fù)荷用電量網(wǎng)絡(luò)實(shí)時(shí)監(jiān)控軟件產(chǎn)品與變電站自動(dòng)化軟件的區(qū)別

一直以來人們對(duì)電能監(jiān)控管理有一個(gè)誤區(qū)，認(rèn)為電能監(jiān)控管理軟件就是變電站自動(dòng)

化系統(tǒng)產(chǎn)品，一些有變電站保護(hù)系統(tǒng)的企業(yè)自認(rèn)為已實(shí)現(xiàn)了用電管理。其實(shí)不然，變電

站保護(hù)系統(tǒng)只是針對(duì)10KV或10KV以上的供電回路的安全性和操作性設(shè)計(jì)的系統(tǒng)產(chǎn)

品，遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足企業(yè)能源管理甚至是電能管理的需求。本公司所獲得的計(jì)算機(jī)軟件著

作權(quán)登記證書，具有完全自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)。如圖2所示。

計(jì)算機(jī)軟件著作權(quán)

登記證書

編％枚升登字第056101號(hào)

"id號(hào)：2006SR08435權(quán)利取得方式:原始取稗

權(quán)利他用:全部權(quán)利

d工廠電力黃荷用電量網(wǎng)結(jié)實(shí)時(shí)

軟件名稱:線控及其數(shù)樹查溝系統(tǒng)

VI.0首次發(fā)表］］觀隼月日

［司林：飛力■有用電量實(shí)時(shí)20051215

監(jiān)控系前

署作權(quán)人:十堰電隆科技有限公司根據(jù)《計(jì)0機(jī)軟件保護(hù)條例》和《計(jì)算機(jī)軟件

著作權(quán)登記辦法》峋潴定,對(duì)以卜齊用ir-tlOkl

圖2計(jì)算機(jī)軟件著作權(quán)登記證書

工廠電力負(fù)荷實(shí)時(shí)監(jiān)控查詢管理系統(tǒng)，他能集變配電系統(tǒng)、空壓站系統(tǒng)、鍋爐系統(tǒng)

等數(shù)據(jù)采集、顯示計(jì)量于一體，運(yùn)用先進(jìn)的數(shù)據(jù)分析挖掘技術(shù)，實(shí)現(xiàn)科學(xué)管理決策。

對(duì)變配電系統(tǒng)各種運(yùn)行開關(guān)量狀態(tài)和各種電參數(shù)進(jìn)行實(shí)時(shí)采集、顯示和計(jì)量?？梢园?/p>

括對(duì)空壓站系統(tǒng)、鍋爐系統(tǒng)等非電力數(shù)據(jù)的采集、顯示和計(jì)量。對(duì)能源系統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)運(yùn)

行、負(fù)荷分析、躲峰填谷、經(jīng)濟(jì)核算、合理調(diào)度等科學(xué)管理作用。以下給出兒組實(shí)際

應(yīng)用單位的電能采集數(shù)據(jù)、全廠負(fù)荷曲線、用電量實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)日報(bào)表；以及全廠用電量

134±<*SSWJ?4-2狀副總有用3YPi*a空有格3書處理￡壽幣45改奴思育劫

0.()72H1.77610.418.J(L力21?4。（）

】“生活區(qū)■中■I紅旗1電，|3-CFiftMOL廿:嗎爐崢電?

0.13圈0.26410()11I0.026I0.()16

134使活區(qū)平電量|e-冰川平由Y113Vp造S3平電量Ilf反的電量「書◎爐甲eg

0.348■0.87210.(?9S■（）.（）“■0.02|0.224

卜書畿爐谷由量

|4WJ谷電■|3YF噎空谷電量I3HKNf谷再?IL潘下嫂蒼南受

0.640II0.30(iB().111I0.26?I0.492

134生活區(qū)率電價(jià)IS-2沫制甲電介N3YF唐更平電價(jià)3書處理平電價(jià)南反線干:n價(jià)卡火爐平電價(jià)

0.168■0.395I().2741■().279|0.30210,283

生活已總積■45天姨息無功

1341I14-2狀斷息W動(dòng)I3而處理總無動(dòng)

10.4021

0.352■1.248I0.35(i

卜卡受護(hù)勸回收

［4-2/IW布因射I34F虐R功因於國壓線功回?cái)?shù)

().89.0.8210.72■■90I0.75I0.99

1”生活區(qū)最左曼I82?期?，、?1期貶惘之人*

1161.21(2785.6I573.()做二W().H|483.6I782,S

圖3車間部門用電量采集監(jiān)控界面

.”運(yùn)行系統(tǒng)二J回刊

畫面特殊調(diào)試

透入系統(tǒng)用電負(fù)荷負(fù)曙曲坡系統(tǒng)日電置車同日電量系統(tǒng)級(jí)臺(tái)報(bào)表車間姐合報(bào)表系統(tǒng)電量報(bào)或系統(tǒng)說明

全廠車間組合包量實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)總報(bào);k磁，刪除報(bào)表|2006y2m9.r1l頁面設(shè)置報(bào)表打印

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題刷新列表1礴報(bào)表查詢■2006y2m9.rtl報(bào)表夜覽一回主日

供電械◎有功崢電量產(chǎn)電量衛(wèi)電每平電價(jià)1店無功」功軍團(tuán)蚣最大負(fù)苻日總有功一巨崎電量日罕電*日谷電it日總無功▲

71際的廬1.5420.0090.S611.18!0.4070.7080.91-0.04647.4651024.9681968.7031653.794839.804

】-2釁順爐1.3220.0000.2041.1180.2380.8040.850.01676.Ml316.483659.488700.0709韓.736

178工財(cái)0.0680.0000.0680.0000.4240.0011.001.21742.124380.132695.633666.35942s.940

】7，工娜1.5240.0010.2331.2900.2380.5050.953.61817.130381.109723.109712.9125M.407

1-58工財(cái)1.4030.0010.5390.8640.2890.5470.93154.91789.686366.715714.970707.902832.963

1-g工順爐U.UUUU.UUUU.WUU.UUUU.UUUU.UUU1.UUU.Ulgq?IQJJbZ?gz?gJb】y.U<12qa?

程溫澆注爐4.6480.6182.0622.0680.3646.2900.690.011995.7982779.6765020.X24195.18010198...

造T1續(xù)0.6960.0360.1680.4920.2860.5730.77767.!2215.302546.636928.398740.2651391.766

8HHs曲0.4560.0280.1240.3040.3800.2040.91487.6973.912228.356418.416327?196894.596

1車0.0180.0640.1820?2950.4M0.54333.624.5314.2916.12214.0193s.597

一；,iJ

方理事吊w0.4900.0460.1940.2500.3430.6540.60760.8823.4482H.792379.318229.3361014.064

炳卜1區(qū)0.2880.0000.0040.2800.2040.0800.961082.4603.M868.948175.936358.160202.668

1。效丸機(jī)0.0330.0000.0000.0330.2040.0620.5367.1i.4280.1250.1011.2022.371

m九機(jī)0.0140.0000.0010.0130.2260.0340.3928.01.7390.3090.3331.0714.448

清理西北嶼。?7360?。叨。?2880?368。?351。?4760.玄1024.4839.220241.376385.260212.580662.696

工痰爐L4M0.1090.5700.7750.3320.2160.98245.62343.906556.882965.728831.28444.192

2?2。工項(xiàng)爐2.0720.2600.&630.9490.3660.2120.990.02714.743652.9421088.695973.106547.168

2~“工順爐2?3070.5350.7191.0540.4020.4400.98181.52724.32]680.7101059.918983.693535.814

2-18中順爐0.0000.0000.0000.0000.0000.0001.000.00.0000.0000.0000.0000.OOO

2-2。中施爐11.2122.1084.4884.6160.40611.3560.801028.49.0761.7243.4963.8569.740

ftf芯樣正統(tǒng)0.0000.0000.0000.0000.0000.0001.000.00.0000.0000.0000.0000.OOO

夢處埋2旗0.0000.4701.3921.1360.0001.1041.00838.4142014...6.80815.95811.84415.898

0.5M0.0600-2240.2200.3460.1360.53392.4672.532139?740292.660240.228695.560

0?2730.0370.1300.1060.球0?2790.70234.814.6082.7507.0984?68514.627

0.4401.3521.3040.3801.0240.952488.01135.024208.5444k.128442.344291.008

||gE2；i

2.2404.5923.1280.4181.0800.992540.8196.24043.16070.82468.32017.504

圖5全廠車間部門組合用電量實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)報(bào)表

配電WWBWeiS軟?然$統(tǒng)甘直

圖6用電量數(shù)據(jù)查詢網(wǎng)站系統(tǒng)查詢結(jié)果

3.3實(shí)現(xiàn)對(duì)整個(gè)能源系統(tǒng)運(yùn)行的綜合監(jiān)測，提高系統(tǒng)的安全保護(hù)能力

電能實(shí)時(shí)監(jiān)控能源管理系統(tǒng)提供對(duì)能源設(shè)施及設(shè)備的監(jiān)控及數(shù)據(jù)分析，可提高能源

系統(tǒng)的安全保護(hù)能力，便于及時(shí)處理以避免事故或隱患的出現(xiàn)（如火災(zāi)等），減少損失。

通過設(shè)定參數(shù)的閾值,實(shí)現(xiàn)各種電量的越限報(bào)警和對(duì)潛在的事故進(jìn)行預(yù)報(bào)警功能C

供配電系統(tǒng)出現(xiàn)異常時(shí)，可以及時(shí)了解到有關(guān)故障信息（故障原因、性質(zhì)、地點(diǎn)及發(fā)生

時(shí)間），來指導(dǎo)維修，減少故障的處理時(shí)間及停電時(shí)間。

實(shí)現(xiàn)對(duì)整個(gè)能源系統(tǒng)問題診斷，提高管理工程師的實(shí)施效率，實(shí)現(xiàn)對(duì)整個(gè)能源系統(tǒng)

運(yùn)行數(shù)據(jù)分析，提升企業(yè)管理決策能力。

系統(tǒng)配置歷史數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)，可以實(shí)現(xiàn)各種記錄根據(jù)用戶要求按照對(duì)象、性質(zhì)、時(shí)間

等項(xiàng)目進(jìn)行檢索，以便進(jìn)行查詢和故障分析。

系統(tǒng)具有對(duì)測量數(shù)據(jù)等信息的按日、月、年等進(jìn)行統(tǒng)計(jì)報(bào)表功能。

系統(tǒng)可以統(tǒng)計(jì)和打印所監(jiān)控的所有電流值、電壓值、功率值、頻率值、功率因數(shù)值以及

這些參數(shù)一天24小時(shí)變化曲線。

統(tǒng)計(jì)和打印各斷路器運(yùn)行狀態(tài)變化時(shí)間及故障報(bào)警時(shí)間、類別及操作人信息。

統(tǒng)計(jì)和打印有功電度、無功電度的一天24小時(shí)內(nèi)單位小時(shí)用電量，同時(shí)具有峰、平谷、

計(jì)費(fèi)功能，能夠?qū)崟r(shí)計(jì)算每天的用電量和平均電費(fèi)，日總用電量和所有費(fèi)用。

電能實(shí)時(shí)監(jiān)控管理軟件實(shí)現(xiàn)能源管理智能化、信息化，提升企業(yè)的核心競爭力

?開放性技術(shù)，實(shí)現(xiàn)各類智能設(shè)備的數(shù)據(jù)協(xié)議自動(dòng)轉(zhuǎn)換；及與其他軟件的數(shù)據(jù)接口。

?構(gòu)造企業(yè)信息平臺(tái)，通過系統(tǒng)能源監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)與ERP系統(tǒng)整合，利用先進(jìn)的數(shù)據(jù)挖掘技

術(shù)，使生產(chǎn)效率和市場效益最大化。

?通過系統(tǒng)設(shè)備運(yùn)行數(shù)據(jù)，制定臨時(shí)或定期的設(shè)備維修計(jì)劃；按計(jì)劃維修、減少運(yùn)營和

維修成本。

?實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)數(shù)據(jù)資源共享、供配電設(shè)備綜合檔案管理等諸多優(yōu)點(diǎn)，為現(xiàn)代化管理提供了

堅(jiān)實(shí)、可靠的基礎(chǔ)。

3.4能源管理建設(shè)情況

原先企業(yè)用電概況

公司原來對(duì)每個(gè)生產(chǎn)部門規(guī)定了用電的最高限額,生產(chǎn)車間應(yīng)有計(jì)劃合理地安排生

產(chǎn)任務(wù)，不得超過用電的限額，以此對(duì)車間進(jìn)行考核。但由于人工操控的原因，對(duì)車間

用電管理不夠到位，大多數(shù)車間出現(xiàn)了超額用電的情況，但由于缺乏事實(shí)憑據(jù)，不能有

效的制止這種情況的發(fā)生，也不能對(duì)各車間進(jìn)行科學(xué)合理的考核。造成工廠用電不合理、

電費(fèi)成本高、配電管理難度大的現(xiàn)狀，成為了公司急需解決的一個(gè)重要問題。

4.電能負(fù)荷監(jiān)控系統(tǒng)運(yùn)行界面說明和基本技術(shù)要求

1）每種界面設(shè)常用（主菜單）按鈕：用電負(fù)荷、負(fù)荷曲線、用電量、系統(tǒng)圖、打印、

修改、退出等七種，每種菜單按鈕均是下拉式菜單形式，詳見用電負(fù)荷界面。

2）每種界面設(shè)定當(dāng)前時(shí)間（年、月、日、時(shí)、分、秒）、當(dāng)前總功率、當(dāng)前功率因數(shù)

等顯示窗口。

3)用電負(fù)荷均顯示當(dāng)前實(shí)際值，不作保存，縱向操作界面用滾動(dòng)條拖動(dòng)。

4)負(fù)荷曲線設(shè)左右雙向移動(dòng)標(biāo)尺，界面設(shè)標(biāo)尺時(shí)間、標(biāo)尺負(fù)荷、日最大負(fù)荷和月最大

負(fù)荷顯示窗口。負(fù)荷曲線滾動(dòng)保存1?600天，操作界面用滾動(dòng)條拖動(dòng)，標(biāo)尺用光電鼠標(biāo)

拖動(dòng)。

5)用電用量列表方式顯示日，月總有功電量，峰平谷分時(shí)段電量，平均電價(jià)，總無功

電量，功率因數(shù)和日、月最大負(fù)荷數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)要求能保存3年，每月滾動(dòng)一次。

6)供電系統(tǒng)圖表歷史數(shù)據(jù)可以長期保存。

7)數(shù)據(jù)的打?。喝缫环缑婺芘畔碌模捎媒缑娲蛴?，如一幅界面不能排下的，則采

用頁面打印或分頁面打印。

8)數(shù)據(jù)的修改：系統(tǒng)中需要修改的數(shù)據(jù)有：峰平谷時(shí)段、峰平谷電價(jià)，電能計(jì)量表單

位組合、倍率、供電系統(tǒng)圖等。

9)系統(tǒng)退出運(yùn)行后，只要計(jì)算機(jī)關(guān)機(jī)，則所有數(shù)據(jù)的處理照常進(jìn)行。

10)峰平谷時(shí)段定義：峰段1()：00-12：00W：18：()0?22：()0時(shí)，平段8：00?10：

00時(shí)：12：00?18：00時(shí)：22：00?24：00時(shí)，谷段0：00-8：00時(shí)。

11)例如：平均電價(jià)的計(jì)算：平均電價(jià)=(峰電量X峰電價(jià)單價(jià)+谷電價(jià)+(總電量.峰電

量-谷電量)X平電單價(jià))/總電量。峰電單價(jià)0.7631元/KWH：平電單價(jià)0.4229元/KWH：

谷電單價(jià)().2035元/KWH：計(jì)算電費(fèi)峰、平、谷的單價(jià)可以更新改變。

2

12)功率因數(shù)的計(jì)算：功率因數(shù)=SQRT(l/fl+(無功電量/有功電量)])o在此省略。

4.1實(shí)際應(yīng)用

在東風(fēng)公司鑄造廠該廠電力系統(tǒng)共分7條電力進(jìn)線路組成，分別對(duì)變電所60多個(gè)

線路變壓器和大型設(shè)備進(jìn)行連接，組成一高速以太網(wǎng)，各條線路再通過模塊采集數(shù)據(jù)，

將信號(hào)通過以太網(wǎng)傳輸?shù)街骺胤?wù)器上，能源管理系統(tǒng)便可對(duì)全廠負(fù)荷情況進(jìn)行了實(shí)時(shí)

監(jiān)控。我廠管理人員只需坐在辦公室里就可知曉當(dāng)前全廠以及各線路、車間的負(fù)荷情況,

對(duì)于正在超額用電的車間就可作出及時(shí)的管理辦法，并提供確實(shí)的憑據(jù)已考核各個(gè)車

間。

從管理角度上，系統(tǒng)為變電所無人值守創(chuàng)造條件，節(jié)約相應(yīng)的人力資源，提高管理

水平，代替了原先變電所的人工操控，使我們管理人員不到現(xiàn)場就可全面及時(shí)地掌握廠

區(qū)總負(fù)荷情況以及各