摘  要：介绍塞维斯公司能源管理系统，采用智能能源仪表，采集配电、天然气、空气等现场的各种用能参量。系统采用现场就地组网的方式，组网后通过现场总线通讯并远传至集中控制室的数据采集器，通过Acrel-3000监控系统实现全公司用能回路的用电，天然气，工艺空气以及其它需要监控的参数的实时监控和管理，达到对能源的管控，从而实现节能的目的。

关键词：工厂能源管理系统;智能电力仪表;总线;通讯

1概述

上海塞维斯公司主要为集团各个组装厂进行绝缘子玻璃件的配套制造，生产用于国内外电网高压输配电的玻璃绝缘子，能源使用主要有电、天然气、压缩空气等，基于国家能源管理政策的要求，节能减排要求越来越高，塞维斯公司决定对全公司的所有能源进行系统管理，塞维斯公司电力系统是从上海星火站引入35KV线路一条，配电室两台35/10KV变压器，然后多台10/0.4KV变压器的配电方式，变配电站内多功能仪表采用施耐德PM1200和安科瑞ACR系列仪表，合计电能表48台。天然气由奉贤区燃气公司接入两路天然气分别用于玻璃窑炉和压制工艺生产线，配备2台入户燃气表，窑炉熔化和后道共有4台分支燃气表;压制工艺生产线共使用10台燃气表分别满足不同的工艺需求，共16台燃气表采用的是埃尔斯特EK220型带积算仪的燃气表。各压力等级空压机出口流量计使用的是VPS R200流量计，合计14台。所有仪表采用RS485总线组网接入控制室内的数据采集器。进而接入值班室监控主机。

2能源在线监测系统的设计

监测系统需要完成公司内部能耗计量仪表和能耗数据采集装置的安装，实现从生产现场采集能耗数据，远程传输数据，数据统计与展示的功能。整个系统包括能耗数据的原始采集、能耗数据的在线传输、能耗数据的在线分析诊断等，通过能耗计量装置的安装，实现能耗数据的原始采集;通过通讯管理机的安装，实现能耗数据的在线传输;通过能耗数据的采集存储，形成可视化趋势，确定较高能耗范围 诊断形成高能耗的原因;通过后期的配置节能节电产品 改进运营管理模式，进行节能降耗;通过节能降耗前后数据对比，查看节能降耗实施效果。

对各回路的参数集抄功能，并可生成时间段内符合管理需求的各参数报表。

各回路仪表进行实时通讯状态显示。

多用户权限管理，便于分级操作。

2.1 原始数据的采集

能耗数据的原始采集是整个能耗在线监测系统的基础，是整个能耗在线监测系统的基本构成元素。塞维斯公司能耗包括耗电量，耗天然气量，耗气量等等，分项能耗数据是指分类能耗数据中的一类或多类再细分为若干项。在各分支上安装相应的仪表实现分项目采集。

多功能电表采用交流采样技术，能分别测量电网中的电流、电压、功率、功率因数和电能等参数。带RS-485通讯接口，采用Modbus-RTU通信协议，所有多功能电表有功电度计量精度达到0.5级。

多功能天然气和空气流量计能分别测量介质的瞬时流量、累计流量、压力、温度等参数。

2.2数据传输

数据传输是指原始分类分项数据经由数据采集器通过Internet或GPRS等远程通讯方式将能耗原始数据从有离散分布的工厂上传到数据中心，并将数据进行处理，完成原始数据存储的过程。整个系统的数据传输网络包括现场计量采集装置与采集器之间的485网络以及采集器与数据中心之间以太网，现场计量采集装置与采集器之间通过RS-485的总线方式。采集器与数据中心之间通过工厂内部智能化网络实现数据的远传传输，整个系统的网络结构（如图1）所示：

2.2.1站控管理层

站控管理层针对监控系统的管理人员，是人机交互的直接窗口。在主要指置于值班室的工控机、显示器、UPS等。

2.2.2网络通讯层

通讯层主要是由数据采集器及总线网络组成。数据采集器主要功能是监测现场智能仪表;总线网络的主要功能是实现数据交互，使配电系统管理集中化、信息化、智能化，提高了配电系统的安全性、可靠性和稳定性，真正达到了无人值守的目的。

2.2.3现场设备层

现场设备层是数据采集终端，智能仪表通过屏蔽双绞线RS485接口，采用MODBUS通讯协议总线型连接接入数据采集器，经数据采集器到达该配电间监控主机进行组网，实现远程监控。

2.3 监测系统软件功能设计

2.3.1分项用能数据统计

将电耗、燃气和空气消耗等进行逐时、逐日、逐月、逐年统计。统计数据采用饼图、柱状图、线图、区域图等各种图形展示方式，直观反映各项统计数据的数值、趋势和分布情况。（如图2）

2.3.2用能支路趋势分析

统计各区域、各设备电能，燃气和空气的消耗，准确定位用能源消耗回路，制定节能绩效考核制度，推动节能降耗的有效执行。为用能设备建立运行记录档案，长期跟踪记录设备运行过程中的能效分析评估结果，结合设备维护保养记录，为设备的运行维护提供依据。（如图3）

2.3.3能耗数据同环比分析

将各种类型和各主要耗能设备的能耗与去年同期值和上月值进行同比环比分析，检验节能效果，根据分析结果执行节能绩效考核，以及节能目标的修正。

2.3.4能耗数据分时统计

将能源类型、负荷类型、区域能耗按照时间区分，按时、天、月、年、工作日、非工作日等对用能数据进行对比分析，掌握能源具体消耗情况。可将每天用能按时段设置峰、平、谷，统计各时段能耗，降低闲时能耗。（如图4）

通过高精度智能儀表以技术手段实现自动化全实时、高密度的实时用能监测，减少用能的“跑、冒、滴、漏”和计量误差。实时监视现场仪表的回传数据，对能源进行合理的管控和预警，及时发现并改正运行中存在的用能异常，随时处理。按需设置重要设备的超标预警值，超标时醒目提醒并主动记录。

3 软件组态

能源监控系统的组态是在基本硬件架构安装完成后重要的步骤，是实现上述功能的必要条件，否则即使有再好的硬件设施也不能监控任何数据。软件组态主要包括：控制回路组态、实时数据库生成、通讯及相关画面的生成、历史数据库的生成、报表生成等数据库组态包含I/O设备组态和数据库两部分，是整个组态的基础，数据库里建立起与现场每个仪表的联系，组态时首先要在建立模板，模板要与现场仪表的各参数对应，如对施耐德PM1200电能表的组态模板，要与各个电力参数对应地址一致（如图5），否则读不到数据。然后在软件的I/O设备里进行各个点的组态，需要注意的是I/O设备组态的485通讯IP地址要与现场设置一致，设备端口与采集器设置端口与每个端口所链接仪表对应，每个端口理论上可以接248台仪表，同一条总线上的仪表的端口是一样的。其它的组态还包括波特率、奇偶检验、通讯方式、扫描周期、数据显示形式等等，与所使用的现场仪表不同做相应的组态，每一台仪表也就是设备名称是唯一的，全系统内不得重复。

通讯及画面的组态是提供直观的所需要信息的重要环节，组态完成后打开该画面就可以一目了然的看到所需要的通讯状态等信息。在画面项目栏可以添加或者删除所需要的画面，静态画面完成后链接所需要的条件以达到与实际情况一致的变化。

4能耗在线监测系统实施总结

在当今用能设施的应用中，用能设备的安全性至关重要，本文介绍的Acrel-3000能源监控系统在塞维斯公司的应用，可以实现对全厂所有用能回路用能的实时监控，不仅能显示回路用能状况，还具有网络通讯功能，可以与数据采集器、计算机等组成能源监控系统。系统实现对采集数据的分析、处理，实时显示工厂用能回路的运行状态，可生成各种用能报表、分析曲线、图形等，便于能源的远程抄表以及分析、研究，该系统运行安全、可靠、稳定，为解决用电问题提供了真实可靠的依据。通过能源综合管理系统软件对各用能计量点的用能实施在线计量、动态监测、集中管理、科学考核，通过有效的末端监控管理，综合性地实现整体节能，为公司的进一步节能改造提供依据。这种监控系统设计组态简单、系统稳定、功能强大，在其它行业也可以推广使用。

参考文献

[1]  《国家机关办公建筑和大型公共建筑能耗监测系统分项能耗数据传输技术导则》 2008（06）

作者簡介：张殿树，男，1972.7，工程师，毕业于南京师范大学，主要从事仪表自动控制方面的工作。