摘要：在“雙碳"目標背景下，傳(chuan)統造(zao)船行業通過(guo)一(yi)系(xi)列節能(neng)措施(shi)促進這一(yi)目標的實現(xian)。通過(guo)現(xian)場(chang)調研(yan)摸排船廠用(yong)電(dian)現(xian)狀，分析用(yong)電(dian)特點和(he)用(yong)戶實際(ji)需求(qiu)，對(dui)4座10kV配(pei)電(dian)站和(he)17座10/0.4kV變電(dian)站進行升級(ji)改造(zao)，組建數據采集及(ji)傳(chuan)輸網絡(luo)并搭建電(dian)能(neng)管(guan)理與(yu)監控(kong)系(xi)統軟件平(ping)臺，實現(xian)對(dui)船廠電(dian)能(neng)的優化管(guan)理和(he)狀態監控(kong)，保證船廠的用(yong)電(dian)安全(quan)，降低船廠用(yong)電(dian)能(neng)耗，提高經濟效益。

關鍵詞：“雙碳"目標；造(zao)船廠；變/配電(dian)站；軟件平(ping)臺；電(dian)能管理；電(dian)力監控；用電(dian)安全(quan)；節能運(yun)行

0引言

2020年(nian)的(de)(de)聯合國(guo)(guo)氣(qi)候峰(feng)會上，我國(guo)(guo)提(ti)出了力爭在2030年(nian)達到碳(tan)峰(feng)值，2060年(nian)實現(xian)(xian)碳(tan)中和的(de)(de)“雙碳(tan)"目(mu)標(biao)。圍繞這一目(mu)標(biao)，國(guo)(guo)家出臺了一系列的(de)(de)文(wen)件，指引各行各業(ye)優化產業(ye)結構，發展(zhan)綠色經濟(ji)，實現(xian)(xian)高質(zhi)量發展(zhan)。作為我國(guo)(guo)整體碳(tan)排放的(de)(de)重(zhong)要組成部分，船舶行業(ye)采取(qu)了一系列節能(neng)減(jian)排措施，將對“雙碳(tan)"目(mu)標(biao)的(de)(de)實現(xian)(xian)發揮重(zhong)要促進作用。

傳統(tong)的造船(chuan)企(qi)業是用能(neng)大戶，在(zai)能(neng)源(yuan)利用方面存在(zai)以下問題：采集自動(dong)化水平落后，人工抄表的可靠性低，儀器儀表老化甚至(zhi)損壞，無(wu)法實現(xian)計量；對企(qi)業用能(neng)管理僅憑經驗(yan)，缺乏有效(xiao)的數(shu)(shu)據支撐；“跑冒(mao)滴(di)漏"等現(xian)象頻繁。傳統(tong)造船(chuan)企(qi)業要克服在(zai)能(neng)源(yuan)使用和管理等方面的弊端，采用數(shu)(shu)字(zi)化手段，加(jia)快(kuai)數(shu)(shu)字(zi)化轉型(xing)，打造智能(neng)船(chuan)廠數(shu)(shu)字(zi)化平臺，實現(xian)生產制造全(quan)過程(cheng)全(quan)周(zhou)期(qi)的透明、節能(neng)、安全(quan)、高效(xiao)。

電(dian)(dian)力(li)能(neng)(neng)(neng)源是船(chuan)廠電(dian)(dian)、水、氣三大用(yong)(yong)(yong)能(neng)(neng)(neng)之一，車間設(she)備(bei)、照明、生(sheng)產生(sheng)活用(yong)(yong)(yong)電(dian)(dian)等各方面(mian)的用(yong)(yong)(yong)電(dian)(dian)量(liang)消(xiao)耗(hao)巨(ju)大，因此(ci)電(dian)(dian)力(li)能(neng)(neng)(neng)源的管(guan)理與監控(kong)將很大影(ying)響(xiang)(xiang)到(dao)船(chuan)廠生(sheng)產制造的節能(neng)(neng)(neng)潛力(li)，影(ying)響(xiang)(xiang)船(chuan)廠的整(zheng)體碳排(pai)放。目前，對電(dian)(dian)力(li)能(neng)(neng)(neng)源的管(guan)理與監控(kong)在包括造船(chuan)企業在內(nei)的許多行業都(dou)已經(jing)(jing)有了(le)(le)一系(xi)列應(ying)用(yong)(yong)(yong)，并(bing)取得了(le)(le)良好的應(ying)用(yong)(yong)(yong)效果(guo)，為用(yong)(yong)(yong)戶節能(neng)(neng)(neng)減(jian)排(pai)做出了(le)(le)重(zhong)要貢(gong)獻。例如，大連造船(chuan)廠通(tong)(tong)過建設(she)能(neng)(neng)(neng)源管(guan)理系(xi)統實(shi)現了(le)(le)對21個高低壓(ya)變電(dian)(dian)所(suo)的運(yun)行管(guan)理、統計(ji)計(ji)量(liang)、數據查詢和(he)狀(zhuang)態預警(jing)等方面(mian)的功能(neng)(neng)(neng)，在電(dian)(dian)力(li)能(neng)(neng)(neng)源方面(mian)成(cheng)功降低了(le)(le)船(chuan)廠單位產品(pin)能(neng)(neng)(neng)耗(hao)，提(ti)高了(le)(le)船(chuan)廠的經(jing)(jing)濟效益(yi)；在校(xiao)園內(nei)應(ying)用(yong)(yong)(yong)電(dian)(dian)能(neng)(neng)(neng)管(guan)理系(xi)統，通(tong)(tong)過信息監測(ce)、設(she)備(bei)狀(zhuang)態控(kong)制以及自動管(guan)理設(she)備(bei)等手段對照明、吊扇和(he)空調等進行管(guan)理，實(shi)現了(le)(le)整(zheng)體節省電(dian)(dian)量(liang)達(da)30.72%。

本項目從用(yong)戶(hu)(hu)的(de)需(xu)求(qiu)出發，通過現場(chang)調(diao)研摸(mo)排船廠用(yong)電(dian)(dian)現狀，對(dui)配電(dian)(dian)站和(he)變電(dian)(dian)站進(jin)行升(sheng)級改造，搭建電(dian)(dian)能管理與監控(kong)系統軟件平臺，實現對(dui)船廠電(dian)(dian)能的(de)優(you)化管理和(he)狀態監控(kong)。本文總結(jie)船廠電(dian)(dian)能管理與監控(kong)系統的(de)實施要(yao)求(qiu)，從用(yong)戶(hu)(hu)需(xu)求(qiu)、總體方(fang)案(an)、組織架構、軟件開發和(he)應用(yong)效果(guo)等方(fang)面(mian)進(jin)行詳細的(de)說明。

1需求分析

1.1用戶基本情況

a.廠(chang)區目(mu)前有4座10kV配電站，17座10/0.4kV變電站，分別設置(zhi)能源管控中心一(yi)(yi)處和核心機(ji)房運維辦公(gong)室一(yi)(yi)處。

b.該系統用(yong)于完成(cheng)廠(chang)區生產用(yong)電數(shu)據(ju)的(de)監測工作，對廠(chang)區內用(yong)電情況進行分(fen)類、分(fen)級、分(fen)項計量。

c.采集(ji)測量(liang)的數據上傳至智能監控中(zhong)心，集(ji)中(zhong)設計一(yi)套電能管理系統(tong)進行管理。

1.2用戶需求及分(fen)析

建設過程(cheng)中根據用戶需求，結合現場(chang)實際調研分析(xi)如下。

1.2.1硬件及安裝部分

1. 建設能(neng)(neng)(neng)(neng)源監控中心，實現電(dian)能(neng)(neng)(neng)(neng)遠程實時監測(ce)、能(neng)(neng)(neng)(neng)耗(hao)查(cha)詢、能(neng)(neng)(neng)(neng)耗(hao)統計、智(zhi)能(neng)(neng)(neng)(neng)分(fen)析、能(neng)(neng)(neng)(neng)源決策、報表管理(li)等功能(neng)(neng)(neng)(neng)，提升能(neng)(neng)(neng)(neng)效管理(li)水平(ping)。

2. 在10kV配(pei)電站、10/0.4kV變電站以及(ji)智能(neng)監控中心內，按照(zhao)取樣點位在各開關(guan)柜上加裝(zhuang)相應(ying)的多功能(neng)計量儀表(biao)。

3. 在高壓站房安裝(zhuang)數(shu)(shu)據采(cai)集(ji)箱（站房數(shu)(shu)據匯聚點，安裝(zhuang)有(you)數(shu)(shu)據融(rong)合終(zhong)端、串口(kou)(kou)服(fu)務(wu)器、交換(huan)(huan)機、光(guang)電(dian)轉換(huan)(huan)器等(deng)）。各變(bian)/配電(dian)站電(dian)參數(shu)(shu)信號通過(guo)屏(ping)蔽線、數(shu)(shu)據采(cai)集(ji)箱、光(guang)纜傳送至(zhi)能(neng)源監(jian)控(kong)中心的能(neng)源管控(kong)服(fu)務(wu)器上(shang)（安裝(zhuang)有(you)串口(kou)(kou)服(fu)務(wu)器、交換(huan)(huan)機等(deng)）。

4. 各數據采集箱內預留光纜接口，以備后期需要時將其它(ta)動力(li)站房(fang)監測數據整合(he)的信(xin)號傳(chuan)送至能源(yuan)監控中心。

1.2.2軟件部分

a.在能源監控(kong)中(zhong)心監控(kong)上(shang)(shang)位機(ji)上(shang)(shang)制作監控(kong)軟件，并將各數據采集箱收集的所有信號(hao)整合于監控(kong)畫面中(zhong)，形成(cheng)各電(dian)參量、能耗實(shi)時數據及開(kai)關(guan)實(shi)時狀(zhuang)態(tai)等(deng)示意圖(tu)。

b.監控(kong)軟件可記(ji)錄電流、電壓、有功功率、無功功率、功率因數等電參量實(shi)時數據(ju)，并根(gen)據(ju)半小時數據(ju)生成可打印的(de)報(bao)表，實(shi)現對能源使用狀態的(de)實(shi)時監控(kong)。

c.監(jian)控軟件可以(yi)對電(dian)流、電(dian)壓(ya)、有功(gong)功(gong)率、無(wu)功(gong)功(gong)率、功(gong)率因(yin)數(shu)等電(dian)參量(liang)設(she)定報警值，報警記(ji)錄生成可打印報表，實現通過檢測變(bian)電(dian)站關(guan)鍵數(shu)據，在變(bian)壓(ya)器、開關(guan)、電(dian)纜等發生異(yi)常前(qian)提(ti)前(qian)預(yu)警，達到(dao)無(wu)人(ren)值守或(huo)少人(ren)值守的目的。

d.監(jian)控(kong)軟件可生成電(dian)(dian)(dian)流、電(dian)(dian)(dian)壓、有功(gong)功(gong)率(lv)(lv)、無功(gong)功(gong)率(lv)(lv)、功(gong)率(lv)(lv)因數等(deng)電(dian)(dian)(dian)參量(liang)(liang)實時(shi)和歷(li)史曲線，實現對變(bian)壓器的負荷率(lv)(lv)分(fen)析(xi)(xi)、MD值預測、電(dian)(dian)(dian)能質量(liang)(liang)分(fen)析(xi)(xi)、三相不平衡分(fen)析(xi)(xi)、變(bian)壓器溫(wen)度分(fen)析(xi)(xi)等(deng)（當月、上月、環比，本年、去年、同比等(deng)）。

e.完成配電(dian)站(zhan)10kV、變電(dian)站(zhan)0.4kV回路的(de)電(dian)能(neng)消耗(hao)統計和報表，實現對(dui)變電(dian)站(zhan)能(neng)耗(hao)使用(yong)(yong)相關(guan)數(shu)據的(de)分(fen)析與查詢(xun)（峰平谷查詢(xun)、能(neng)耗(hao)同(tong)比環比分(fen)析、用(yong)(yong)能(neng)結構(gou)分(fen)析與查詢(xun)等）。

2系統實施方案

根據項(xiang)目實際需求及實際情況，定制設(she)計一套廠區用電監測(ce)平臺，采(cai)用B/S架(jia)(jia)構。廠區用電監測(ce)系統的架(jia)(jia)構是不同軟硬(ying)件交互的界面層(ceng)級，按照主要功能劃分為(wei)以(yi)下3個(ge)層(ceng)級。

1. 現場設(she)備管理層(ceng)(ceng)：實現電(dian)氣系統(tong)的基本現場保護、監(jian)測(ce)、控制層(ceng)(ceng)級功能(neng)，主要(yao)由現場多功能(neng)電(dian)表、物聯(lian)網(wang)表、物聯(lian)網(wang)監(jian)測(ce)模(mo)塊和(he)采集器(qi)等設(she)備組成；該層(ceng)(ceng)級設(she)備用以(yi)實現電(dian)力系統(tong)的計量、信息監(jian)測(ce)功能(neng)。

2. 通(tong)信管理(li)層：實現(xian)設(she)備之間聯(lian)絡和(he)通(tong)信管理(li)，主要由交換(huan)機、以太(tai)網(wang)關設(she)備組成；該層完成設(she)備的基本智能化功能，是實現(xian)微電(dian)網(wang)系統(tong)信息(xi)化的基礎。

3. 應用管理層：主要(yao)實現現場(chang)信息(xi)到(dao)計算機(ji)界(jie)面的(de)轉化，主要(yao)由計算機(ji)、專(zhuan)業監(jian)控軟件、打(da)印(yin)機(ji)等設備組成；該層設備完成現場(chang)信息(xi)的(de)數據轉換(huan)成人機(ji)界(jie)面信息(xi)，并將(jiang)信息(xi)按照發生源進行分(fen)門別類分(fen)析處理。

整體的系統架構如圖1所示。

圖1電能管理與(yu)監控系統整(zheng)體架(jia)構圖

2.1設備及組網

2.1.1變/配電站儀表選型

由于用戶(hu)(hu)原有(you)電(dian)力(li)(li)儀(yi)表(biao)(biao)大部分(fen)為(wei)傳統(tong)(tong)(tong)的(de)(de)機械儀(yi)表(biao)(biao)和不具備相(xiang)應電(dian)力(li)(li)數據(ju)采(cai)(cai)集及遠(yuan)傳功(gong)能(neng)的(de)(de)電(dian)力(li)(li)儀(yi)表(biao)(biao)，為(wei)實(shi)現用戶(hu)(hu)的(de)(de)功(gong)能(neng)需求，需要(yao)對變/配(pei)電(dian)站(zhan)的(de)(de)儀(yi)表(biao)(biao)進(jin)行重(zhong)新(xin)精確選型并整體更換以實(shi)現數據(ju)的(de)(de)采(cai)(cai)集要(yao)求。本(ben)項目中(zhong)(zhong)選擇AEM96三(san)(san)相(xiang)多(duo)(duo)功(gong)能(neng)電(dian)能(neng)表(biao)(biao)，該儀(yi)表(biao)(biao)是(shi)一款主(zhu)要(yao)針對電(dian)力(li)(li)系(xi)統(tong)(tong)(tong)、工礦企業、公用設施(shi)(shi)的(de)(de)電(dian)能(neng)統(tong)(tong)(tong)計、管理(li)(li)需求而(er)設計的(de)(de)智(zhi)能(neng)電(dian)能(neng)表(biao)(biao)，尤其針對某些施(shi)(shi)工現場不允許停電(dian)作業的(de)(de)情況(kuang)，具備AEM96-C三(san)(san)相(xiang)多(duo)(duo)功(gong)能(neng)電(dian)能(neng)表(biao)(biao)方(fang)案。AEM96和AEM96-CT三(san)(san)相(xiang)多(duo)(duo)功(gong)能(neng)電(dian)能(neng)表(biao)(biao)均集成三(san)(san)相(xiang)電(dian)力(li)(li)參數測量、電(dian)能(neng)計量及考核管理(li)(li)，提供上(shang)24時、上(shang)31日(ri)以及上(shang)12月的(de)(de)電(dian)能(neng)數據(ju)統(tong)(tong)(tong)計。具有(you)31次(ci)分(fen)次(ci)諧波與總(zong)諧波含(han)量檢測，帶有(you)開關量輸(shu)入和繼電(dian)器輸(shu)出(chu)，可(ke)實(shi)現“遙(yao)信(xin)"和“遙(yao)控"功(gong)能(neng)，并具備報警輸(shu)出(chu)功(gong)能(neng)，可(ke)廣泛應用于多(duo)(duo)種控制系(xi)統(tong)(tong)(tong)、SCADA系(xi)統(tong)(tong)(tong)（數據(ju)采(cai)(cai)集與監(jian)視控制系(xi)統(tong)(tong)(tong)）和能(neng)源管理(li)(li)系(xi)統(tong)(tong)(tong)中(zhong)(zhong)。

AEM96和AEM96-CT三相(xiang)多(duo)功(gong)能(neng)(neng)電(dian)(dian)能(neng)(neng)表(biao)主要(yao)具備如下(xia)功(gong)能(neng)(neng)：三相(xiang)電(dian)(dian)力參數測量(liang)、電(dian)(dian)壓和電(dian)(dian)流(liu)的相(xiang)角(jiao)、四象限電(dian)(dian)能(neng)(neng)計(ji)量(liang)、復(fu)費率、*大需(xu)量(liang)、歷(li)史電(dian)(dian)能(neng)(neng)統計(ji)、開關量(liang)事件(jian)記(ji)錄、歷(li)史極值記(ji)錄、31次(ci)分(fen)次(ci)諧(xie)波及總諧(xie)波含量(liang)分(fen)析、分(fen)相(xiang)諧(xie)波及基波電(dian)(dian)參量(liang)（電(dian)(dian)壓、電(dian)(dian)流(liu)、功(gong)率）、報警(jing)輸出(chu)、RS485（Modbus或DL/T645-2007《多(duo)功(gong)能(neng)(neng)電(dian)(dian)能(neng)(neng)表(biao)通(tong)信協議》）等。

根(gen)據監測要求(qiu)和現(xian)場實際，整體更換配置了99臺多功能電力儀表。

2.1.2數(shu)據融合終端

數(shu)據(ju)(ju)融合(he)終端是集(ji)數(shu)據(ju)(ju)采(cai)集(ji)、數(shu)據(ju)(ju)融合(he)、數(shu)據(ju)(ju)上(shang)傳和邊(bian)緣計算(suan)于一體的智能設備，如(ru)圖2所示。數(shu)據(ju)(ju)融合(he)終端具有串口、網(wang)口、LoRa、光(guang)纖等(deng)多種通信接口，并可根據(ju)(ju)現場情(qing)況(kuang)靈活(huo)選擇與設備層產品的連接方式，同(tong)時(shi)支持(chi)Modbus、103、DL/T645、OPCUA、BACnet等(deng)多種通信協(xie)議，兼(jian)容性強，能采(cai)集(ji)不同(tong)類(lei)型(xing)產品的數(shu)據(ju)(ju)，并將數(shu)據(ju)(ju)壓(ya)縮(suo)、加密后上(shang)傳至(zhi)平(ping)臺，并且支持(chi)本地存儲，實現斷(duan)點(dian)續傳、失(shi)電報警功能，保證數(shu)據(ju)(ju)傳輸的穩(wen)定、安全、可靠(kao)。

數(shu)據(ju)融(rong)合(he)終端(duan)采用模塊(kuai)化，集中式設計，通(tong)過(guo)集成各類(lei)元器件(jian)，方便施工(gong)接(jie)線，對終端(duan)數(shu)據(ju)進(jin)行采集和監控及數(shu)據(ju)上傳管理(li)。根據(ju)實際現場共(gong)配置(zhi)21臺數(shu)據(ju)融(rong)合(he)終端(duan)。

2.1.3系統組網

儀表(biao)進行整體更換(huan)后，電力儀表(biao)可(ke)以(yi)實(shi)時采集(ji)各電力參數，并(bing)將采集(ji)的數據(ju)發送到(dao)配備在各變電站以(yi)及配電站的匯聚(ju)(ju)交(jiao)換(huan)機(ji)，建立數據(ju)匯聚(ju)(ju)點，由匯聚(ju)(ju)交(jiao)換(huan)機(ji)將數據(ju)通(tong)過(guo)能(neng)源(yuan)網(wang)絡集(ji)中(zhong)到(dao)能(neng)源(yuan)監控中(zhong)心(xin)核心(xin)交(jiao)換(huan)機(ji)，通(tong)過(guo)核心(xin)交(jiao)換(huan)機(ji)傳輸至能(neng)源(yuan)監控服務器，中(zhong)心(xin)平臺通(tong)過(guo)網(wang)絡訪問(wen)能(neng)源(yuan)管控服務器。

根據(ju)組(zu)網(wang)要求(qiu)，現場共布置(zhi)了19臺接入交換機和1臺核心交換機，分別選用端口為16口千兆(zhao)和24口千兆(zhao)的交換機，布置(zhi)在各配電站(zhan)以及能源監控(kong)中心，組(zu)網(wang)系統圖(tu)如圖(tu)3所示。在組(zu)網(wang)光纜選型方(fang)面，考慮(lv)到傳輸距離和傳輸效率，從各變(bian)電站(zhan)到配電站(zhan)或(huo)監控(kong)

圖2數據融合終端

圖3外場網絡布置圖

中(zhong)心均采用單(dan)模(mo)(mo)4芯(xin)(xin)光纜(lan)，配(pei)電(dian)站1至(zhi)監控中(zhong)心選用單(dan)模(mo)(mo)12芯(xin)(xin)光纜(lan)，配(pei)電(dian)站2和配(pei)電(dian)站3至(zhi)監控中(zhong)心分別選用單(dan)模(mo)(mo)4芯(xin)(xin)、8芯(xin)(xin)光纜(lan)。

2.2軟件開發

為了(le)滿(man)足用(yong)戶需求，船廠電能管理系統軟件開發架(jia)構選用(yong)B/S架(jia)構，即瀏覽(lan)器(qi)與服(fu)務器(qi)模式，該架(jia)構基(ji)于Web瀏覽(lan)器(qi)的計算模式，業(ye)務邏輯的實(shi)現(xian)主要依(yi)靠后臺(tai)服(fu)務器(qi)。整體(ti)架(jia)構圖如圖4所示。

在(zai)開(kai)發(fa)語(yu)言(yan)(yan)上，從(cong)開(kai)發(fa)的(de)(de)安全性和運行(xing)效率出發(fa)并結合船廠電能管理與監(jian)測(ce)系統的(de)(de)需求(qiu)，選擇Java作(zuo)為后臺程序開(kai)發(fa)語(yu)言(yan)(yan)，VUE作(zuo)為前(qian)端腳本(ben)開(kai)發(fa)語(yu)言(yan)(yan)。軟(ruan)件通過(guo)(guo)Web前(qian)端技術進行(xing)發(fa)布，通過(guo)(guo)網(wang)頁(ye)的(de)(de)形式(shi)展現(xian)給(gei)用(yong)戶，用(yong)戶通過(guo)(guo)瀏覽(lan)器在(zai)地址欄輸(shu)入進行(xing)瀏覽(lan)。

數(shu)(shu)據(ju)(ju)庫(ku)概念結構設計(ji)的(de)主要目標是實現對(dui)用戶需求進行(xing)綜合(he)、歸(gui)納與抽(chou)象，形成一個(ge)獨(du)立于具體數(shu)(shu)據(ju)(ju)庫(ku)管理系統的(de)概念模型。在(zai)數(shu)(shu)據(ju)(ju)庫(ku)設計(ji)中，數(shu)(shu)據(ju)(ju)按照相應頻率自動保存到TDengine數(shu)(shu)據(ju)(ju)庫(ku)，限于篇幅，本文對(dui)時序(xu)數(shu)(shu)據(ju)(ju)庫(ku)的(de)設計(ji)方案不再(zai)展開敘述(shu)。

圖4軟件平臺架構

2.3能源監控中(zhong)心配(pei)置

船廠電(dian)能(neng)(neng)管理及監(jian)控(kong)系統中，由(you)多功能(neng)(neng)電(dian)力(li)儀表和(he)數(shu)據(ju)采(cai)(cai)集(ji)器(qi)(qi)實(shi)現了電(dian)力(li)數(shu)據(ju)的(de)(de)采(cai)(cai)集(ji)和(he)數(shu)據(ju)發送功能(neng)(neng)，并由(you)數(shu)據(ju)傳輸(shu)網(wang)絡將采(cai)(cai)集(ji)的(de)(de)數(shu)據(ju)匯聚到能(neng)(neng)源(yuan)監(jian)控(kong)中心，能(neng)(neng)源(yuan)監(jian)控(kong)中心需(xu)要接收(shou)、顯(xian)示(shi)(shi)并存(cun)儲電(dian)力(li)數(shu)據(ju)。能(neng)(neng)源(yuan)監(jian)控(kong)中心主要由(you)服務器(qi)(qi)、顯(xian)示(shi)(shi)器(qi)(qi)、工業網(wang)絡交換機等設(she)備組(zu)成，為保(bao)證系統正(zheng)常運行，相(xiang)應的(de)(de)配置和(he)指標應當(dang)滿足(zu)以下要求。

2.3.1硬件(jian)配置條件(jian)

安裝系(xi)統軟件的(de)主機需滿足如下硬件條件：

1. CPU：intel志(zhi)強銀(yin)牌4210。

2. 內存：16GDDR4以(yi)上。

3. 硬(ying)盤：硬(ying)盤2~10T（固態）。

4. 顯卡(ka)：分辨率支持1280*1024、1600*900、1920*1080。

2.3.2軟件運行環境(jing)

企業能效(xiao)管理平臺主要運行在(zai)微軟WindowsServer201264位（簡體中文）操作系統平臺上，Web端使用(yong)谷歌(ge)、360（極速模(mo)式(shi)）、火(huo)狐瀏覽器等訪問。

2.3.3主(zhu)要技術指標

1. 遙(yao)信、遙(yao)測(ce)數(shu)據周期上傳頻率：1min、5min、10min等可(ke)配置。

2. 越限、變位等事件上傳：≤5s。

3. 通(tong)信方(fang)式：RS485、以(yi)太網。

4. 并(bing)發訪(fang)問量：≥500。

5. 歷史(shi)數(shu)據存(cun)儲：≥3年。

3系統功能

系(xi)(xi)統建成后，在能源監(jian)控(kong)中心運(yun)行船廠電能管理(li)與監(jian)控(kong)系(xi)(xi)統軟件(jian)，各(ge)模塊功(gong)能如下。

3.1電力監控

3.1.1變(bian)/配電(dian)力綜合看板(ban)

電(dian)力(li)綜(zong)合(he)看(kan)板(ban)提(ti)供整(zheng)個園區的用(yong)電(dian)概況、廠區電(dian)力(li)外場平面(mian)圖(tu)和(he)報警分析。用(yong)電(dian)概況可以顯示變(bian)(bian)配電(dian)站(zhan)(zhan)數量(liang)(liang)、變(bian)(bian)壓(ya)器數量(liang)(liang)、總裝機(ji)容量(liang)(liang)，以及監測點(dian)數量(liang)(liang)等相關數據(ju)，同時顯示當前(qian)總功率和(he)今日(ri)總耗電(dian)量(liang)(liang)。電(dian)力(li)平面(mian)圖(tu)中標注總降壓(ya)站(zhan)(zhan)、4座(zuo)配電(dian)站(zhan)(zhan)及17座(zuo)變(bian)(bian)電(dian)站(zhan)(zhan)的位置信息。報警分析內容包括普通故障、嚴重(zhong)故障、發生(sheng)事故。當出(chu)現(xian)事故時屏幕出(chu)現(xian)彈窗，彈窗內容告知事故發生(sheng)地點(dian)以及事故類型。事故通過聲音和(he)畫面(mian)兩方面(mian)進行實時提(ti)醒。

3.1.2變/配電站(zhan)運行看板(ban)

運(yun)行看板(ban)可以展示(shi)(shi)單個配電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)站(zhan)及變電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)站(zhan)的運(yun)行狀況(kuang)，并提(ti)供系統一次圖，各出線回路實時顯(xian)(xian)示(shi)(shi)重要的電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)力運(yun)行參數(shu)，示(shi)(shi)意(yi)圖如圖5所示(shi)(shi)。此外，針對變電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)站(zhan)展示(shi)(shi)基(ji)礎(chu)信息維護，包括變電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)站(zhan)位置、變壓等(deng)級(ji)、裝(zhuang)機容量、申報(bao)需量、變壓器數(shu)量等(deng)。圖中實時顯(xian)(xian)示(shi)(shi)變電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)站(zhan)負荷曲(qu)線，并提(ti)供變電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)站(zhan)分時段用電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)今日、昨日對比柱狀圖。

3.1.3電力(li)曲(qu)線記錄

當選定變電(dian)(dian)站，電(dian)(dian)力(li)曲線記(ji)錄(lu)(lu)顯示各回路(lu)的(de)有(you)功(gong)(gong)(gong)功(gong)(gong)(gong)率(lv)(lv)、電(dian)(dian)流(liu)、電(dian)(dian)壓、頻率(lv)(lv)、功(gong)(gong)(gong)率(lv)(lv)因數、無功(gong)(gong)(gong)功(gong)(gong)(gong)率(lv)(lv)、視在(zai)功(gong)(gong)(gong)率(lv)(lv)曲線，運行記(ji)錄(lu)(lu)如圖6所示。

3.1.4電力極值(zhi)報表(biao)

電力極值報(bao)表展示所(suo)選變(bian)/配電站各回(hui)路功率、電壓、電流、不平衡度等參數的日(ri)極值和月極值，報(bao)表如(ru)圖7所(suo)示。

圖5變電站運行看板

圖6變電(dian)站電(dian)力(li)曲線記錄

圖7電力極值報表

3.1.5電(dian)力運行(xing)報(bao)表(biao)

電力運(yun)行(xing)報表展示所選回路每隔5min的數據抄表值。

3.1.6整點集抄報表

整點集抄(chao)報表展(zhan)示各(ge)回路所選時(shi)間節點各(ge)電參量的抄(chao)表值。

3.2電能統計

3.2.1用電集抄

用(yong)電集抄功(gong)能(neng)展(zhan)示選(xuan)中變/配電站回路(lu)的間(jian)隔(ge)時間(jian)內的正(zheng)向有(you)功(gong)電度用(yong)能(neng)情況(kuang)，并可以通過選(xuan)擇生成對應的電費，該(gai)功(gong)能(neng)模(mo)塊如圖(tu)8所示。

3.2.2用電統計

用電(dian)統計可以展示(shi)選中變(bian)/配電(dian)站回(hui)路(lu)的用能(neng)數據，可以根據不同(tong)的統計需(xu)要選擇日(ri)報(bao)、月報(bao)和年(nian)報(bao)，該(gai)功能(neng)模塊如(ru)圖9所示(shi)。

3.2.3分(fen)時段用電

分時段(duan)用電(dian)顯(xian)示選(xuan)中(zhong)(zhong)變(bian)/配(pei)電(dian)站選(xuan)中(zhong)(zhong)回路的(de)(de)選(xuan)中(zhong)(zhong)時間段(duan)內的(de)(de)尖(jian)、峰、平(ping)、谷、總電(dian)量，并且根(gen)據實際用電(dian)量來計算電(dian)費情(qing)況，該功能(neng)模塊如圖(tu)10所示。

3.2.4用電同比(bi)分析

用電同(tong)比分析(xi)對(dui)選定回(hui)路年份(fen)及前一年的用能(neng)進行對(dui)比，直觀展示用能(neng)數據差(cha)異(yi)，通過柱(zhu)狀圖與數據報(bao)表兩種方式進行對(dui)比，該功(gong)能(neng)模(mo)塊如圖11所示。

3.2.5用(yong)電環比分析

用電環比(bi)分(fen)析展示選中變/配電站的(de)各(ge)回(hui)路的(de)環比(bi)用能情況，支持(chi)按日、按周、按月的(de)方式(shi)進行環比(bi)分(fen)析。

圖8用電集抄功能

圖9用電統計功能

圖10分時段用電功能

圖11用電(dian)同(tong)比分(fen)析功能

3.2.6分組(zu)用電(dian)統計

分組(zu)用電(dian)統計(ji)展示組(zu)合定義的(de)變/配(pei)電(dian)站的(de)用電(dian)報(bao)表，可(ke)以(yi)(yi)根據需求對用電(dian)回(hui)路進(jin)行分類，模(mo)塊(kuai)中給定了(le)按區域統計(ji)、按分項用能(neng)統計(ji)、按部門統計(ji)等分類類別(bie)，此外可(ke)以(yi)(yi)將統計(ji)報(bao)表按日報(bao)、月報(bao)、年報(bao)展示，可(ke)以(yi)(yi)選(xuan)中相應的(de)數據生成(cheng)柱(zhu)狀圖、折線圖、餅圖等圖表樣式，該功(gong)能(neng)模(mo)塊(kuai)如圖12所(suo)示。

圖12分組用(yong)電統計功能

4安科瑞Acrel-3000WEB電能管理解決方(fang)案

4.1概述

用(yong)(yong)戶(hu)端(duan)消耗著整個電(dian)網80%的(de)電(dian)能(neng)，用(yong)(yong)戶(hu)端(duan)智能(neng)化用(yong)(yong)電(dian)管理(li)對用(yong)(yong)戶(hu)可(ke)靠、安全、節約用(yong)(yong)電(dian)有十分重要(yao)的(de)意義(yi)。構(gou)建智能(neng)用(yong)(yong)電(dian)服務(wu)(wu)體系(xi)，全面(mian)推廣(guang)用(yong)(yong)戶(hu)端(duan)智能(neng)儀(yi)表、智能(neng)用(yong)(yong)電(dian)管理(li)終端(duan)等設備用(yong)(yong)電(dian)管理(li)解決方案，實現電(dian)網與用(yong)(yong)戶(hu)的(de)雙向良性(xing)互動。用(yong)(yong)戶(hu)端(duan)急需解決的(de)研究內容(rong)主要(yao)包括：先進(jin)的(de)表計，智能(neng)樓宇、智能(neng)電(dian)器、增值服務(wu)(wu)、客(ke)戶(hu)用(yong)(yong)電(dian)管理(li)系(xi)統(tong)、需求側(ce)管理(li)等課題(ti)。

安科瑞Acrel-3000WEB電(dian)能(neng)(neng)管理(li)解決(jue)方案(an)通過對(dui)用(yong)戶端用(yong)電(dian)情(qing)況進行細(xi)分(fen)和統計，以直觀(guan)的數據和圖(tu)表向管理(li)人員或(huo)(huo)決(jue)策層展示各分(fen)項用(yong)電(dian)的使用(yong)消耗(hao)情(qing)況，便(bian)于(yu)找出高耗(hao)能(neng)(neng)點或(huo)(huo)不合理(li)的耗(hao)能(neng)(neng)習(xi)慣，有效節約電(dian)能(neng)(neng)，為用(yong)戶進一步(bu)節能(neng)(neng)改造或(huo)(huo)設備升級提供準(zhun)確的數據支撐。

4.2應用場所

（1）辦(ban)公建(jian)筑（商務辦(ban)公、大型(xing)公共建(jian)筑等）；

（2）商(shang)業建筑（商(shang)場、金融機構建筑等(deng)）；

（3）旅游建筑（賓館飯店、娛(yu)樂場所等）；

（4）科教文衛(wei)建筑(zhu)（文化、教育、科研(yan)、醫療衛(wei)生、體(ti)育建筑(zhu)等）；

（5）通信建筑(zhu)（郵電、通信、廣(guang)播(bo)、電視、數據(ju)中心等(deng)）；

（6）交通運輸建筑（機場、車站、碼(ma)頭建筑等）。

4.3系統結構

4.4系統功能

4.4.1實時監測

系統人機界面友(you)好，以(yi)配(pei)電(dian)(dian)(dian)一次圖的形式直觀顯(xian)示(shi)配(pei)電(dian)(dian)(dian)線路的運行狀態，實時(shi)監(jian)測(ce)各回(hui)路電(dian)(dian)(dian)壓(ya)、電(dian)(dian)(dian)流、功率、功率因數(shu)、電(dian)(dian)(dian)能等(deng)電(dian)(dian)(dian)參數(shu)信息，動態監(jian)視各配(pei)電(dian)(dian)(dian)回(hui)路斷路器、隔離開(kai)關(guan)、地刀等(deng)合、分狀態，以(yi)及有關(guan)故障、告警等(deng)信號。

4.4.2電能統計報表

系(xi)(xi)(xi)統(tong)以豐富的(de)報表支(zhi)(zhi)撐計(ji)(ji)量(liang)體(ti)系(xi)(xi)(xi)的(de)完(wan)整性(xing)。系(xi)(xi)(xi)統(tong)具(ju)備(bei)定時抄表匯總統(tong)計(ji)(ji)功能，用戶(hu)可以自由查(cha)詢自系(xi)(xi)(xi)統(tong)正(zheng)常運行以來(lai)任意時間(jian)段內各配電(dian)節(jie)點(dian)的(de)用電(dian)情況，即該節(jie)點(dian)進線用電(dian)量(liang)與各分(fen)支(zhi)(zhi)回(hui)路消耗(hao)電(dian)量(liang)的(de)統(tong)計(ji)(ji)分(fen)析報表。該功能使得用電(dian)可視(shi)透明，并在用電(dian)誤差偏大時可分(fen)析追(zhui)溯(su)，維護(hu)計(ji)(ji)量(liang)體(ti)系(xi)(xi)(xi)的(de)正(zheng)確性(xing)。

4.4.3詳細電參量查詢

在配電一次(ci)圖中(zhong)，當鼠(shu)標移動到每個回(hui)路附近時，鼠(shu)標指針(zhen)變為手形(xing)，鼠(shu)標單(dan)擊(ji)可查看該回(hui)路詳(xiang)細(xi)電參量，包(bao)括三相(xiang)電流、三相(xiang)電壓、三相(xiang)總有功(gong)功(gong)率、總無功(gong)功(gong)率、總功(gong)率因數、正向有功(gong)電能，并可以查看24小時相(xiang)電流趨(qu)勢(shi)曲線(xian)及24小時電壓趨(qu)勢(shi)曲線(xian)。

4.4.4運行報表

系統具有(you)(you)實(shi)時電(dian)力參(can)數和(he)歷(li)史電(dian)力參(can)數的(de)存儲和(he)管理(li)功能，所有(you)(you)實(shi)時采集(ji)的(de)數據(ju)(ju)、順序事件(jian)記錄等均可(ke)(ke)保存到數據(ju)(ju)庫，在查(cha)詢(xun)界面中能夠自定義(yi)需要查(cha)詢(xun)的(de)參(can)數、時間或選擇查(cha)詢(xun)更新的(de)記錄數據(ju)(ju)等，并通過報表方式(shi)顯示出來。用(yong)戶可(ke)(ke)以根據(ju)(ju)需要定制運(yun)行日(ri)報、月報，支(zhi)持導出Excel格式(shi)文件(jian)，還可(ke)(ke)以根據(ju)(ju)用(yong)戶要求導出PDF格式(shi)文件(jian)。

4.4.5變(bian)壓器運行監視

系統對配電(dian)(dian)系統總進線(xian)、主變(bian)(bian)壓(ya)器、重(zhong)要(yao)負荷出線(xian)的運(yun)(yun)行(xing)狀態進行(xing)在線(xian)實(shi)時監(jian)視(shi)，用曲(qu)線(xian)顯示電(dian)(dian)流、變(bian)(bian)壓(ya)器運(yun)(yun)行(xing)溫(wen)度、有功(gong)需量(liang)、有功(gong)功(gong)率、視(shi)在功(gong)率、變(bian)(bian)壓(ya)器負荷率等運(yun)(yun)行(xing)趨勢，分(fen)析變(bian)(bian)壓(ya)器負荷率及損(sun)耗，方便運(yun)(yun)行(xing)維(wei)護人員及時掌握(wo)運(yun)(yun)行(xing)水平和用電(dian)(dian)需求，確保(bao)供電(dian)(dian)安(an)全可靠。

4.4.6實時報警

系統(tong)具(ju)有實(shi)時(shi)報(bao)警功能(neng)，系統(tong)能(neng)夠(gou)對配電回路(lu)(lu)斷路(lu)(lu)器、隔離開關(guan)、接(jie)地刀分、合動作等遙信(xin)變位(wei)，保護動作、事(shi)故跳(tiao)閘，以及電壓、電流、功率、功率因數(shu)越限等事(shi)件進行實(shi)時(shi)監測，并(bing)根(gen)據事(shi)件等級(ji)發(fa)(fa)出(chu)告警。系統(tong)報(bao)警時(shi)自動彈出(chu)實(shi)時(shi)報(bao)警窗口(kou)，并(bing)發(fa)(fa)出(chu)聲音或語(yu)音提醒。

4.4.7歷史事(shi)件查詢

系(xi)統(tong)能夠(gou)對遙(yao)信變位，保(bao)護動作、事故跳閘，以及電壓、電流、功(gong)率、功(gong)率因數越限等事件記錄進行(xing)存儲和(he)管理，方便用戶對系(xi)統(tong)事件和(he)報警進行(xing)歷史追(zhui)溯，查詢統(tong)計、事故分析。

4.4.8電能質量(liang)監測(ce)

系統可(ke)(ke)以(yi)對整個配電(dian)(dian)系統范(fan)圍內的(de)電(dian)(dian)能質量進(jin)行持續性的(de)監測(ce)，運行維護(hu)人(ren)員(yuan)可(ke)(ke)以(yi)通過諧(xie)波分析棒圖(tu)、報表掌握進(jin)線、變壓(ya)器、重要回路的(de)電(dian)(dian)壓(ya)、電(dian)(dian)流(liu)諧(xie)波畸變率、諧(xie)波含量、電(dian)(dian)壓(ya)不(bu)平衡度(du)等，及時(shi)采取(qu)相應(ying)的(de)措施(shi)，降(jiang)低(di)諧(xie)波損耗(hao)，減少因諧(xie)波造成的(de)異(yi)常(chang)和事故(該功能需(xu)要選配帶諧(xie)波監測(ce)功能的(de)電(dian)(dian)力(li)儀表，不(bu)需(xu)要可(ke)(ke)刪除。

4.4.9遙控操作

系(xi)統支持(chi)對斷路(lu)器、隔(ge)離開關、接地刀等(deng)進行分、合(he)遙(yao)控(kong)(kong)操(cao)作(zuo)(zuo)(zuo)。系(xi)統具有嚴格的密碼保護(hu)和操(cao)作(zuo)(zuo)(zuo)權限管理功(gong)能，對于(yu)每(mei)次遙(yao)控(kong)(kong)操(cao)作(zuo)(zuo)(zuo)，系(xi)統自(zi)動生成操(cao)作(zuo)(zuo)(zuo)記(ji)錄(lu)，記(ji)錄(lu)內容(rong)包含(han)操(cao)作(zuo)(zuo)(zuo)人(ren)、操(cao)作(zuo)(zuo)(zuo)時間(jian)、操(cao)作(zuo)(zuo)(zuo)類(lei)型等(deng)。實現該功(gong)能需要斷路(lu)器本身(shen)具有電操(cao)機(ji)構及(ji)保護(hu)保測(ce)控(kong)(kong)裝置具備遙(yao)控(kong)(kong)功(gong)能等(deng)硬件設備的支持(chi)。

4.4.10用戶(hu)權限管理

系統為保障系統安全(quan)穩定(ding)運(yun)行，設(she)置(zhi)了用戶權限管(guan)(guan)理功能(neng)(neng)。通過用戶權限管(guan)(guan)理能(neng)(neng)夠防止未經授權的操(cao)作（如(ru)配電(dian)回路名稱修改等）。可以定(ding)義不同級別用戶的登(deng)錄名、密碼及操(cao)作權限，為系統運(yun)行、維護、管(guan)(guan)理提供可靠的安全(quan)保障。

4.4.11通訊狀(zhuang)態(tai)圖

系統支持實(shi)時(shi)(shi)監視接入(ru)系統的(de)各設備(bei)的(de)通訊狀(zhuang)態，能夠完(wan)整的(de)顯示(shi)整個系統網(wang)絡結(jie)構(gou)；可在(zai)線診斷設備(bei)通訊狀(zhuang)態，發生網(wang)絡異常(chang)時(shi)(shi)能自動在(zai)界面上顯示(shi)故(gu)障設備(bei)或元件及其故(gu)障部位(wei)。從而方便運(yun)(yun)行維(wei)護人員實(shi)時(shi)(shi)掌握現場各設備(bei)的(de)通訊狀(zhuang)態，及時(shi)(shi)維(wei)護出現異常(chang)的(de)設備(bei)，保證(zheng)系統的(de)穩定運(yun)(yun)行。

4.4.12視(shi)頻監控

視頻監控展(zhan)示了當前實時畫面(mian)（視頻直播），選中某一(yi)個(ge)變配電站，即可查看該變配電站內視頻信息。

4.4.13用(yong)戶報告

用(yong)戶報告(gao)頁面(mian)主要(yao)用(yong)于對選(xuan)定(ding)的變配電(dian)站自(zi)動匯總一(yi)個月(yue)的運行數據，對變壓器負荷、配電(dian)回路用(yong)電(dian)量、功率因數、報警事(shi)件等進行統計分析。

4.4.14APP支(zhi)持

電(dian)力運維手(shou)機支持(chi)“監控(kong)系統"、“設(she)備檔(dang)案"、“待(dai)辦事項"、“巡檢記錄(lu)"和“缺(que)陷(xian)記錄(lu)"五大模塊，支持(chi)一次(ci)圖、需量(liang)、用(yong)電(dian)量(liang)、視頻、曲線(xian)、溫(wen)濕度、同比、環比、電(dian)能質量(liang)、各種事件(jian)報警查詢，設(she)備檔(dang)案查詢、待(dai)辦事件(jian)處理、巡檢記錄(lu)查詢等。

4.5系統硬件(jian)配置(zhi)清單

5結語

船(chuan)廠電(dian)(dian)(dian)能(neng)管理及監控(kong)系統(tong)在(zai)應用(yong)過程中(zhong)，能(neng)實(shi)現用(yong)戶需(xu)求(qiu)分(fen)析(xi)中(zhong)所(suo)需(xu)要的(de)(de)功(gong)(gong)能(neng)，可以實(shi)現對(dui)10kV系統(tong)的(de)(de)電(dian)(dian)(dian)壓、電(dian)(dian)(dian)流、有功(gong)(gong)功(gong)(gong)率、無(wu)功(gong)(gong)功(gong)(gong)率、功(gong)(gong)率因數等電(dian)(dian)(dian)參量的(de)(de)實(shi)時監控(kong)，對(dui)異常(chang)值進行告警，并生成相應的(de)(de)報(bao)表；可以實(shi)現對(dui)配(pei)電(dian)(dian)(dian)站10kV、變電(dian)(dian)(dian)站0.4kV回路的(de)(de)電(dian)(dian)(dian)能(neng)消耗統(tong)計和報(bao)表，實(shi)現對(dui)變電(dian)(dian)(dian)站能(neng)耗使(shi)用(yong)相關數據的(de)(de)分(fen)析(xi)與查詢(xun)。

除介紹的相關(guan)功(gong)(gong)能(neng)，經過深入調研發現：某些船廠由于(yu)功(gong)(gong)能(neng)擴建或者新(xin)建設(she)施，新(xin)增的用電(dian)設(she)備容(rong)易使得船廠用電(dian)超容(rong)，影響供電(dian)系統(tong)的可(ke)靠性。結合本系統(tong)的功(gong)(gong)能(neng)，進(jin)一步開發相關(guan)軟件(jian)功(gong)(gong)能(neng)研究(jiu)船廠負荷特性，進(jin)行船廠用電(dian)負荷調配對于(yu)緩(huan)解(jie)船廠供需矛盾(dun)、安全穩定運行具有重要(yao)意義。

安科瑞侯文莉