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淺談船廠電能管理及監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計方案與應用研究

更新時間：2023-11-10點擊次數(shù)：873次

任運業(yè)

安科瑞電氣股份有限公司上海嘉定 201801

摘要：在“雙碳"目標背景下，傳統(tǒng)造船行業(yè)通過一系列節(jié)能措施促進這一目標的實現(xiàn)。通過現(xiàn)場調(diào)研摸排船廠用電現(xiàn)狀，分析用電特點和用戶實際需求，對4座10kV配電站和17座10/0.4kV變電站進行升級改造，組建數(shù)據(jù)采集及傳輸網(wǎng)絡(luò)并搭建電能管理與監(jiān)控系統(tǒng)軟件平臺，實現(xiàn)對船廠電能的優(yōu)化管理和狀態(tài)監(jiān)控，保證船廠的用電安全，降低船廠用電能耗，提高經(jīng)濟效益。

關(guān)鍵詞：“雙碳"目標；造船廠；變/配電站；軟件平臺；電能管理；電力監(jiān)控；用電安全；節(jié)能運行

0引言

2020年的聯(lián)合國氣候峰會上，我國提出了力爭在2030年達到碳峰值，2060年實現(xiàn)碳中和的“雙碳"目標。圍繞這一目標，國家出臺了一系列的文件，指引各行各業(yè)優(yōu)化產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)，發(fā)展綠色經(jīng)濟，實現(xiàn)高質(zhì)量發(fā)展。作為我國整體碳排放的重要組成部分，船舶行業(yè)采取了一系列節(jié)能減排措施，將對“雙碳"目標的實現(xiàn)發(fā)揮重要促進作用。

傳統(tǒng)的造船企業(yè)是用能大戶，在能源利用方面存在以下問題：采集自動化水平落后，人工抄表的可靠性低，儀器儀表老化甚至損壞，無法實現(xiàn)計量；對企業(yè)用能管理僅憑經(jīng)驗，缺乏有效的數(shù)據(jù)支撐；“跑冒滴漏"等現(xiàn)象頻繁。傳統(tǒng)造船企業(yè)要克服在能源使用和管理等方面的弊端，采用數(shù)字化手段，加快數(shù)字化轉(zhuǎn)型，打造智能船廠數(shù)字化平臺，實現(xiàn)生產(chǎn)制造全過程全周期的透明、節(jié)能、安全、高效。

電力能源是船廠電、水、氣三大用能之一，車間設(shè)備、照明、生產(chǎn)生活用電等各方面的用電量消耗巨大，因此電力能源的管理與監(jiān)控將很大影響到船廠生產(chǎn)制造的節(jié)能潛力，影響船廠的整體碳排放。目前，對電力能源的管理與監(jiān)控在包括造船企業(yè)在內(nèi)的許多行業(yè)都已經(jīng)有了一系列應用，并取得了良好的應用效果，為用戶節(jié)能減排做出了重要貢獻。例如，大連造船廠通過建設(shè)能源管理系統(tǒng)實現(xiàn)了對21個高低壓變電所的運行管理、統(tǒng)計計量、數(shù)據(jù)查詢和狀態(tài)預警等方面的功能，在電力能源方面成功降低了船廠單位產(chǎn)品能耗，提高了船廠的經(jīng)濟效益；在校園內(nèi)應用電能管理系統(tǒng)，通過信息監(jiān)測、設(shè)備狀態(tài)控制以及自動管理設(shè)備等手段對照明、吊扇和空調(diào)等進行管理，實現(xiàn)了整體節(jié)省電量達30.72%。

本項目從用戶的需求出發(fā)，通過現(xiàn)場調(diào)研摸排船廠用電現(xiàn)狀，對配電站和變電站進行升級改造，搭建電能管理與監(jiān)控系統(tǒng)軟件平臺，實現(xiàn)對船廠電能的優(yōu)化管理和狀態(tài)監(jiān)控。本文總結(jié)船廠電能管理與監(jiān)控系統(tǒng)的實施要求，從用戶需求、總體方案、組織架構(gòu)、軟件開發(fā)和應用效果等方面進行詳細的說明。

1需求分析

1.1用戶基本情況

a.廠區(qū)目前有4座10kV配電站，17座10/0.4kV變電站，分別設(shè)置能源管控中心一處和核心機房運維辦公室一處。

b.該系統(tǒng)用于完成廠區(qū)生產(chǎn)用電數(shù)據(jù)的監(jiān)測工作，對廠區(qū)內(nèi)用電情況進行分類、分級、分項計量。

c.采集測量的數(shù)據(jù)上傳至智能監(jiān)控中心，集中設(shè)計一套電能管理系統(tǒng)進行管理。

1.2用戶需求及分析

建設(shè)過程中根據(jù)用戶需求，結(jié)合現(xiàn)場實際調(diào)研分析如下。

1.2.1硬件及安裝部分

建設(shè)能源監(jiān)控中心，實現(xiàn)電能遠程實時監(jiān)測、能耗查詢、能耗統(tǒng)計、智能分析、能源決策、報表管理等功能，提升能效管理水平。
在10kV配電站、10/0.4kV變電站以及智能監(jiān)控中心內(nèi)，按照取樣點位在各開關(guān)柜上加裝相應的多功能計量儀表。
在高壓站房安裝數(shù)據(jù)采集箱（站房數(shù)據(jù)匯聚點，安裝有數(shù)據(jù)融合終端、串口服務器、交換機、光電轉(zhuǎn)換器等）。各變/配電站電參數(shù)信號通過屏蔽線、數(shù)據(jù)采集箱、光纜傳送至能源監(jiān)控中心的能源管控服務器上（安裝有串口服務器、交換機等）。
各數(shù)據(jù)采集箱內(nèi)預留光纜接口，以備后期需要時將其它動力站房監(jiān)測數(shù)據(jù)整合的信號傳送至能源監(jiān)控中心。

1.2.2軟件部分

a.在能源監(jiān)控中心監(jiān)控上位機上制作監(jiān)控軟件，并將各數(shù)據(jù)采集箱收集的所有信號整合于監(jiān)控畫面中，形成各電參量、能耗實時數(shù)據(jù)及開關(guān)實時狀態(tài)等示意圖。

b.監(jiān)控軟件可記錄電流、電壓、有功功率、無功功率、功率因數(shù)等電參量實時數(shù)據(jù)，并根據(jù)半小時數(shù)據(jù)生成可打印的報表，實現(xiàn)對能源使用狀態(tài)的實時監(jiān)控。

c.監(jiān)控軟件可以對電流、電壓、有功功率、無功功率、功率因數(shù)等電參量設(shè)定報警值，報警記錄生成可打印報表，實現(xiàn)通過檢測變電站關(guān)鍵數(shù)據(jù)，在變壓器、開關(guān)、電纜等發(fā)生異常前提前預警，達到無人值守或少人值守的目的。

d.監(jiān)控軟件可生成電流、電壓、有功功率、無功功率、功率因數(shù)等電參量實時和歷史曲線，實現(xiàn)對變壓器的負荷率分析、MD值預測、電能質(zhì)量分析、三相不平衡分析、變壓器溫度分析等（當月、上月、環(huán)比，本年、去年、同比等）。

e.完成配電站10kV、變電站0.4kV回路的電能消耗統(tǒng)計和報表，實現(xiàn)對變電站能耗使用相關(guān)數(shù)據(jù)的分析與查詢（峰平谷查詢、能耗同比環(huán)比分析、用能結(jié)構(gòu)分析與查詢等）。

2系統(tǒng)實施方案

根據(jù)項目實際需求及實際情況，定制設(shè)計一套廠區(qū)用電監(jiān)測平臺，采用B/S架構(gòu)。廠區(qū)用電監(jiān)測系統(tǒng)的架構(gòu)是不同軟硬件交互的界面層級，按照主要功能劃分為以下3個層級。

現(xiàn)場設(shè)備管理層：實現(xiàn)電氣系統(tǒng)的基本現(xiàn)場保護、監(jiān)測、控制層級功能，主要由現(xiàn)場多功能電表、物聯(lián)網(wǎng)表、物聯(lián)網(wǎng)監(jiān)測模塊和采集器等設(shè)備組成；該層級設(shè)備用以實現(xiàn)電力系統(tǒng)的計量、信息監(jiān)測功能。
通信管理層：實現(xiàn)設(shè)備之間聯(lián)絡(luò)和通信管理，主要由交換機、以太網(wǎng)關(guān)設(shè)備組成；該層完成設(shè)備的基本智能化功能，是實現(xiàn)微電網(wǎng)系統(tǒng)信息化的基礎(chǔ)。
應用管理層：主要實現(xiàn)現(xiàn)場信息到計算機界面的轉(zhuǎn)化，主要由計算機、專業(yè)監(jiān)控軟件、打印機等設(shè)備組成；該層設(shè)備完成現(xiàn)場信息的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成人機界面信息，并將信息按照發(fā)生源進行分門別類分析處理。

整體的系統(tǒng)架構(gòu)如圖1所示。

圖1電能管理與監(jiān)控系統(tǒng)整體架構(gòu)圖

2.1設(shè)備及組網(wǎng)

2.1.1變/配電站儀表選型

由于用戶原有電力儀表大部分為傳統(tǒng)的機械儀表和不具備相應電力數(shù)據(jù)采集及遠傳功能的電力儀表，為實現(xiàn)用戶的功能需求，需要對變/配電站的儀表進行重新精確選型并整體更換以實現(xiàn)數(shù)據(jù)的采集要求。本項目中選擇AEM96三相多功能電能表，該儀表是一款主要針對電力系統(tǒng)、工礦企業(yè)、公用設(shè)施的電能統(tǒng)計、管理需求而設(shè)計的智能電能表，尤其針對某些施工現(xiàn)場不允許停電作業(yè)的情況，具備AEM96-C三相多功能電能表方案。AEM96和AEM96-CT三相多功能電能表均集成三相電力參數(shù)測量、電能計量及考核管理，提供上24時、上31日以及上12月的電能數(shù)據(jù)統(tǒng)計。具有31次分次諧波與總諧波含量檢測，帶有開關(guān)量輸入和繼電器輸出，可實現(xiàn)“遙信"和“遙控"功能，并具備報警輸出功能，可廣泛應用于多種控制系統(tǒng)、SCADA系統(tǒng)（數(shù)據(jù)采集與監(jiān)視控制系統(tǒng)）和能源管理系統(tǒng)中。

AEM96和AEM96-CT三相多功能電能表主要具備如下功能：三相電力參數(shù)測量、電壓和電流的相角、四象限電能計量、復費率、*大需量、歷史電能統(tǒng)計、開關(guān)量事件記錄、歷史極值記錄、31次分次諧波及總諧波含量分析、分相諧波及基波電參量（電壓、電流、功率）、報警輸出、RS485（Modbus或DL/T645-2007《多功能電能表通信協(xié)議》）等。

根據(jù)監(jiān)測要求和現(xiàn)場實際，整體更換配置了99臺多功能電力儀表。

2.1.2數(shù)據(jù)融合終端

數(shù)據(jù)融合終端是集數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)融合、數(shù)據(jù)上傳和邊緣計算于一體的智能設(shè)備，如圖2所示。數(shù)據(jù)融合終端具有串口、網(wǎng)口、LoRa、光纖等多種通信接口，并可根據(jù)現(xiàn)場情況靈活選擇與設(shè)備層產(chǎn)品的連接方式，同時支持Modbus、103、DL/T645、OPCUA、BACnet等多種通信協(xié)議，兼容性強，能采集不同類型產(chǎn)品的數(shù)據(jù)，并將數(shù)據(jù)壓縮、加密后上傳至平臺，并且支持本地存儲，實現(xiàn)斷點續(xù)傳、失電報警功能，保證數(shù)據(jù)傳輸?shù)姆€(wěn)定、安全、可靠。

數(shù)據(jù)融合終端采用模塊化，集中式設(shè)計，通過集成各類元器件，方便施工接線，對終端數(shù)據(jù)進行采集和監(jiān)控及數(shù)據(jù)上傳管理。根據(jù)實際現(xiàn)場共配置21臺數(shù)據(jù)融合終端。

2.1.3系統(tǒng)組網(wǎng)

儀表進行整體更換后，電力儀表可以實時采集各電力參數(shù)，并將采集的數(shù)據(jù)發(fā)送到配備在各變電站以及配電站的匯聚交換機，建立數(shù)據(jù)匯聚點，由匯聚交換機將數(shù)據(jù)通過能源網(wǎng)絡(luò)集中到能源監(jiān)控中心核心交換機，通過核心交換機傳輸至能源監(jiān)控服務器，中心平臺通過網(wǎng)絡(luò)訪問能源管控服務器。

根據(jù)組網(wǎng)要求，現(xiàn)場共布置了19臺接入交換機和1臺核心交換機，分別選用端口為16口千兆和24口千兆的交換機，布置在各配電站以及能源監(jiān)控中心，組網(wǎng)系統(tǒng)圖如圖3所示。在組網(wǎng)光纜選型方面，考慮到傳輸距離和傳輸效率，從各變電站到配電站或監(jiān)控

圖2數(shù)據(jù)融合終端

圖3外場網(wǎng)絡(luò)布置圖

中心均采用單模4芯光纜，配電站1至監(jiān)控中心選用單模12芯光纜，配電站2和配電站3至監(jiān)控中心分別選用單模4芯、8芯光纜。

2.2軟件開發(fā)

為了滿足用戶需求，船廠電能管理系統(tǒng)軟件開發(fā)架構(gòu)選用B/S架構(gòu)，即瀏覽器與服務器模式，該架構(gòu)基于Web瀏覽器的計算模式，業(yè)務邏輯的實現(xiàn)主要依靠后臺服務器。整體架構(gòu)圖如圖4所示。

在開發(fā)語言上，從開發(fā)的安全性和運行效率出發(fā)并結(jié)合船廠電能管理與監(jiān)測系統(tǒng)的需求，選擇Java作為后臺程序開發(fā)語言，VUE作為前端腳本開發(fā)語言。軟件通過Web前端技術(shù)進行發(fā)布，通過網(wǎng)頁的形式展現(xiàn)給用戶，用戶通過瀏覽器在地址欄輸入wang址進行瀏覽。

數(shù)據(jù)庫概念結(jié)構(gòu)設(shè)計的主要目標是實現(xiàn)對用戶需求進行綜合、歸納與抽象，形成一個獨立于具體數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)的概念模型。在數(shù)據(jù)庫設(shè)計中，數(shù)據(jù)按照相應頻率自動保存到TDengine數(shù)據(jù)庫，限于篇幅，本文對時序數(shù)據(jù)庫的設(shè)計方案不再展開敘述。

圖4軟件平臺架構(gòu)

2.3能源監(jiān)控中心配置

船廠電能管理及監(jiān)控系統(tǒng)中，由多功能電力儀表和數(shù)據(jù)采集器實現(xiàn)了電力數(shù)據(jù)的采集和數(shù)據(jù)發(fā)送功能，并由數(shù)據(jù)傳輸網(wǎng)絡(luò)將采集的數(shù)據(jù)匯聚到能源監(jiān)控中心，能源監(jiān)控中心需要接收、顯示并存儲電力數(shù)據(jù)。能源監(jiān)控中心主要由服務器、顯示器、工業(yè)網(wǎng)絡(luò)交換機等設(shè)備組成，為保證系統(tǒng)正常運行，相應的配置和指標應當滿足以下要求。

2.3.1硬件配置條件

安裝系統(tǒng)軟件的主機需滿足如下硬件條件：

CPU：intel志強銀牌4210。
內(nèi)存：16GDDR4以上。
硬盤：硬盤2~10T（固態(tài)）。
顯卡：分辨率支持1280*1024、1600*900、1920*1080。

2.3.2軟件運行環(huán)境

企業(yè)能效管理平臺主要運行在微軟WindowsServer201264位（簡體中文）操作系統(tǒng)平臺上，Web端使用谷歌、360（極速模式）、火狐瀏覽器等訪問。

2.3.3主要技術(shù)指標

遙信、遙測數(shù)據(jù)周期上傳頻率：1min、5min、10min等可配置。
越限、變位等事件上傳：≤5s。
通信方式：RS485、以太網(wǎng)。
并發(fā)訪問量：≥500。
歷史數(shù)據(jù)存儲：≥3年。

3系統(tǒng)功能

系統(tǒng)建成后，在能源監(jiān)控中心運行船廠電能管理與監(jiān)控系統(tǒng)軟件，各模塊功能如下。

3.1電力監(jiān)控

3.1.1變/配電力綜合看板

電力綜合看板提供整個園區(qū)的用電概況、廠區(qū)電力外場平面圖和報警分析。用電概況可以顯示變配電站數(shù)量、變壓器數(shù)量、總裝機容量，以及監(jiān)測點數(shù)量等相關(guān)數(shù)據(jù)，同時顯示當前總功率和今日總耗電量。電力平面圖中標注總降壓站、4座配電站及17座變電站的位置信息。報警分析內(nèi)容包括普通故障、嚴重故障、發(fā)生事故。當出現(xiàn)事故時屏幕出現(xiàn)彈窗，彈窗內(nèi)容告知事故發(fā)生地點以及事故類型。事故通過聲音和畫面兩方面進行實時提醒。

3.1.2變/配電站運行看板

運行看板可以展示單個配電站及變電站的運行狀況，并提供系統(tǒng)一次圖，各出線回路實時顯示重要的電力運行參數(shù)，示意圖如圖5所示。此外，針對變電站展示基礎(chǔ)信息維護，包括變電站位置、變壓等級、裝機容量、申報需量、變壓器數(shù)量等。圖中實時顯示變電站負荷曲線，并提供變電站分時段用電今日、昨日對比柱狀圖。

3.1.3電力曲線記錄

當選定變電站，電力曲線記錄顯示各回路的有功功率、電流、電壓、頻率、功率因數(shù)、無功功率、視在功率曲線，運行記錄如圖6所示。

3.1.4電力極值報表

電力極值報表展示所選變/配電站各回路功率、電壓、電流、不平衡度等參數(shù)的日極值和月極值，報表如圖7所示。

圖5變電站運行看板

圖6變電站電力曲線記錄

圖7電力極值報表

3.1.5電力運行報表

電力運行報表展示所選回路每隔5min的數(shù)據(jù)抄表值。

3.1.6整點集抄報表

整點集抄報表展示各回路所選時間節(jié)點各電參量的抄表值。

3.2電能統(tǒng)計

3.2.1用電集抄

用電集抄功能展示選中變/配電站回路的間隔時間內(nèi)的正向有功電度用能情況，并可以通過選擇生成對應的電費，該功能模塊如圖8所示。

3.2.2用電統(tǒng)計

用電統(tǒng)計可以展示選中變/配電站回路的用能數(shù)據(jù)，可以根據(jù)不同的統(tǒng)計需要選擇日報、月報和年報，該功能模塊如圖9所示。

3.2.3分時段用電

分時段用電顯示選中變/配電站選中回路的選中時間段內(nèi)的尖、峰、平、谷、總電量，并且根據(jù)實際用電量來計算電費情況，該功能模塊如圖10所示。

3.2.4用電同比分析

用電同比分析對選定回路年份及前一年的用能進行對比，直觀展示用能數(shù)據(jù)差異，通過柱狀圖與數(shù)據(jù)報表兩種方式進行對比，該功能模塊如圖11所示。

3.2.5用電環(huán)比分析

用電環(huán)比分析展示選中變/配電站的各回路的環(huán)比用能情況，支持按日、按周、按月的方式進行環(huán)比分析。

圖8用電集抄功能

圖9用電統(tǒng)計功能

圖10

圖10分時段用電功能

圖11

圖11用電同比分析功能

3.2.6分組用電統(tǒng)計

分組用電統(tǒng)計展示組合定義的變/配電站的用電報表，可以根據(jù)需求對用電回路進行分類，模塊中給定了按區(qū)域統(tǒng)計、按分項用能統(tǒng)計、按部門統(tǒng)計等分類類別，此外可以將統(tǒng)計報表按日報、月報、年報展示，可以選中相應的數(shù)據(jù)生成柱狀圖、折線圖、餅圖等圖表樣式，該功能模塊如圖12所示。

圖12

圖12分組用電統(tǒng)計功能

4安科瑞Acrel-3000WEB電能管理解決方案

4.1概述

用戶端消耗著整個電網(wǎng)80%的電能，用戶端智能化用電管理對用戶可靠、安全、節(jié)約用電有十分重要的意義。構(gòu)建智能用電服務體系，全面推廣用戶端智能儀表、智能用電管理終端等設(shè)備用電管理解決方案，實現(xiàn)電網(wǎng)與用戶的雙向良性互動。用戶端急需解決的研究內(nèi)容主要包括：先進的表計，智能樓宇、智能電器、增值服務、客戶用電管理系統(tǒng)、需求側(cè)管理等課題。

安科瑞Acrel-3000WEB電能管理解決方案通過對用戶端用電情況進行細分和統(tǒng)計，以直觀的數(shù)據(jù)和圖表向管理人員或決策層展示各分項用電的使用消耗情況，便于找出高耗能點或不合理的耗能習慣，有效節(jié)約電能，為用戶進一步節(jié)能改造或設(shè)備升級提供準確的數(shù)據(jù)支撐。

4.2應用場所

（1）辦公建筑（商務辦公、大型公共建筑等）；

（2）商業(yè)建筑（商場、金融機構(gòu)建筑等）；

（3）旅游建筑（賓館飯店、娛樂場所等）；

（4）科教文衛(wèi)建筑（文化、教育、科研、醫(yī)療衛(wèi)生、體育建筑等）；

（5）通信建筑（郵電、通信、廣播、電視、數(shù)據(jù)中心等）；

（6）交通運輸建筑（機場、車站、碼頭建筑等）。

4.3系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

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4.4系統(tǒng)功能

4.4.1實時監(jiān)測

系統(tǒng)人機界面友好，以配電一次圖的形式直觀顯示配電線路的運行狀態(tài)，實時監(jiān)測各回路電壓、電流、功率、功率因數(shù)、電能等電參數(shù)信息，動態(tài)監(jiān)視各配電回路斷路器、隔離開關(guān)、地刀等合、分狀態(tài)，以及有關(guān)故障、告警等信號。

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4.4.2電能統(tǒng)計報表

系統(tǒng)以豐富的報表支撐計量體系的完整性。系統(tǒng)具備定時抄表匯總統(tǒng)計功能，用戶可以自由查詢自系統(tǒng)正常運行以來任意時間段內(nèi)各配電節(jié)點的用電情況，即該節(jié)點進線用電量與各分支回路消耗電量的統(tǒng)計分析報表。該功能使得用電可視透明，并在用電誤差偏大時可分析追溯，維護計量體系的正確性。

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4.4.3詳細電參量查詢

在配電一次圖中，當鼠標移動到每個回路附近時，鼠標指針變?yōu)槭中?，鼠標單擊可查看該回路詳細電參量，包括三相電流、三相電壓、三相總有功功率、總無功功率、總功率因數(shù)、正向有功電能，并可以查看24小時相電流趨勢曲線及24小時電壓趨勢曲線。

4.4.4運行報表

系統(tǒng)具有實時電力參數(shù)和歷史電力參數(shù)的存儲和管理功能，所有實時采集的數(shù)據(jù)、順序事件記錄等均可保存到數(shù)據(jù)庫，在查詢界面中能夠自定義需要查詢的參數(shù)、時間或選擇查詢更新的記錄數(shù)據(jù)等，并通過報表方式顯示出來。用戶可以根據(jù)需要定制運行日報、月報，支持導出Excel格式文件，還可以根據(jù)用戶要求導出PDF格式文件。

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4.4.5變壓器運行監(jiān)視

系統(tǒng)對配電系統(tǒng)總進線、主變壓器、重要負荷出線的運行狀態(tài)進行在線實時監(jiān)視，用曲線顯示電流、變壓器運行溫度、有功需量、有功功率、視在功率、變壓器負荷率等運行趨勢，分析變壓器負荷率及損耗，方便運行維護人員及時掌握運行水平和用電需求，確保供電安全可靠。

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4.4.6實時報警

系統(tǒng)具有實時報警功能，系統(tǒng)能夠?qū)ε潆娀芈窋嗦菲鳌⒏綦x開關(guān)、接地刀分、合動作等遙信變位，保護動作、事故跳閘，以及電壓、電流、功率、功率因數(shù)越限等事件進行實時監(jiān)測，并根據(jù)事件等級發(fā)出告警。系統(tǒng)報警時自動彈出實時報警窗口，并發(fā)出聲音或語音提醒。

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4.4.7歷史事件查詢

系統(tǒng)能夠?qū)b信變位，保護動作、事故跳閘，以及電壓、電流、功率、功率因數(shù)越限等事件記錄進行存儲和管理，方便用戶對系統(tǒng)事件和報警進行歷史追溯，查詢統(tǒng)計、事故分析。

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4.4.8電能質(zhì)量監(jiān)測

系統(tǒng)可以對整個配電系統(tǒng)范圍內(nèi)的電能質(zhì)量進行持續(xù)性的監(jiān)測，運行維護人員可以通過諧波分析棒圖、報表掌握進線、變壓器、重要回路的電壓、電流諧波畸變率、諧波含量、電壓不平衡度等，及時采取相應的措施，降低諧波損耗，減少因諧波造成的異常和事故(該功能需要選配帶諧波監(jiān)測功能的電力儀表，不需要可刪除。

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4.4.9遙控操作

系統(tǒng)支持對斷路器、隔離開關(guān)、接地刀等進行分、合遙控操作。系統(tǒng)具有嚴格的密碼保護和操作權(quán)限管理功能，對于每次遙控操作，系統(tǒng)自動生成操作記錄，記錄內(nèi)容包含操作人、操作時間、操作類型等。實現(xiàn)該功能需要斷路器本身具有電操機構(gòu)及保護保測控裝置具備遙控功能等硬件設(shè)備的支持。

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4.4.10用戶權(quán)限管理

系統(tǒng)為保障系統(tǒng)安全穩(wěn)定運行，設(shè)置了用戶權(quán)限管理功能。通過用戶權(quán)限管理能夠防止未經(jīng)授權(quán)的操作（如配電回路名稱修改等）?？梢远x不同級別用戶的登錄名、密碼及操作權(quán)限，為系統(tǒng)運行、維護、管理提供可靠的安全保障。

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4.4.11通訊狀態(tài)圖

系統(tǒng)支持實時監(jiān)視接入系統(tǒng)的各設(shè)備的通訊狀態(tài)，能夠完整的顯示整個系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)；可在線診斷設(shè)備通訊狀態(tài)，發(fā)生網(wǎng)絡(luò)異常時能自動在界面上顯示故障設(shè)備或元件及其故障部位。從而方便運行維護人員實時掌握現(xiàn)場各設(shè)備的通訊狀態(tài)，及時維護出現(xiàn)異常的設(shè)備，保證系統(tǒng)的穩(wěn)定運行。

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4.4.12視頻監(jiān)控

視頻監(jiān)控展示了當前實時畫面（視頻直播），選中某一個變配電站，即可查看該變配電站內(nèi)視頻信息。

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4.4.13用戶報告

用戶報告頁面主要用于對選定的變配電站自動匯總一個月的運行數(shù)據(jù)，對變壓器負荷、配電回路用電量、功率因數(shù)、報警事件等進行統(tǒng)計分析。

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4.4.14APP支持

電力運維手機支持“監(jiān)控系統(tǒng)"、“設(shè)備檔案"、“待辦事項"、“巡檢記錄"和“缺陷記錄"五大模塊，支持一次圖、需量、用電量、視頻、曲線、溫濕度、同比、環(huán)比、電能質(zhì)量、各種事件報警查詢，設(shè)備檔案查詢、待辦事件處理、巡檢記錄查詢等。

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4.5系統(tǒng)硬件配置清單

應用場合	型號	圖片	功能
電能管理軟件	Acrel-3000WEB		Acrel-3000WEB電能管理軟件全方監(jiān)視用戶配電系統(tǒng)的運行狀態(tài)和電量數(shù)據(jù)，為用戶提供更好的運維服務。平臺提供用戶概況、電力數(shù)據(jù)監(jiān)測、電能質(zhì)量分析、用電分析、日/月/年用能數(shù)據(jù)報表、異常事件報警和記錄、運行環(huán)境監(jiān)測等功能，并支持多平臺、多終端數(shù)據(jù)訪問。
智能網(wǎng)關(guān)	Anet-2E8S1		8路RS485串口，光耦隔離，2路以太網(wǎng)接口，支持ModbusRtu、ModbusTCP.DL/T645-1997、DL/1645-2007、CJT188-2004、OPCUA等協(xié)議的數(shù)據(jù)接入，ModbusT-c(主、從）、104（主、從）、建筑能耗、SNMP、MQTT等協(xié)議上傳，支持不同協(xié)議向多平臺轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù);輸入電源:AC/DC22ov，導軌式安裝。
	ANet-2E4SM		4路RS485串口，光耦隔離，2路以太網(wǎng)接口，支持ModbusRtu、ModbusTCP、DL/T645-1997、DL/T645-2007、CJT188-2004、OPCUA、ModbusTCP（主、從）、104(主、從）、建筑能耗、SNMP、MOTT;（主模塊）輸入電源:DC12V~36V.支持4G擴展模塊，485擴展模塊。
	ANet-485		M485模塊:4路光耦隔離RS485
	ANet-M4G		M4G模塊:支持4G全網(wǎng)通
35kV/10kV/6kV微機保護裝置	AM6系列		35kV及以下配電系統(tǒng)線路、主變、配電變壓器、電動機、電容器、PT監(jiān)測/PT并列、母聯(lián)/備自投等保護。
35kV/10kV/6kV弧光保護	ARB5-M		主控單元，可接20路弧光信號或4個擴展單元，弧光保護<8組）、失靈保護(4組）、TA斷線監(jiān)測（4組）、非電量保護、裝置故障告警
	ARB5-E		擴展單元，可以插接6塊擴展插件，每個擴展插件可以采集5路弧光信號
	ARB5-S		弧光探頭，建議安裝地點包括（但不限于）斷路器室、電纜室、母線室，可面板開孔安裝，亦可支架式安裝。弧光探頭的檢測范圍是一個角度為180°，半徑0.5m的扇形區(qū)域。
35kV/10kV/6kV進線柜電能質(zhì)量在線監(jiān)測	APView500		裝置1024點波形采樣，集諧波分析、波形采樣、電壓暫降/暫升/中斷、閃變監(jiān)測、電壓不平衡度監(jiān)測、事件記錄、測量控制等功能為一體，能夠滿足110kV及以下供電系統(tǒng)電能質(zhì)量監(jiān)測的要求。
35kV/10kV/6kV間隔智能操控、節(jié)點測溫	ASD500		液晶屏顯示一次回路動態(tài)模擬圖、彈簧儲能指示、高壓帶電顯示及閉鎖、驗電、核相、3路溫濕度控制及顯示、遠方/就地、分合閘、儲能旋鈕、預分預合閃光指示、分合閘完好指示、分合閘回路電壓測量、人體感應、柜內(nèi)照明控制、1路以太網(wǎng)、2路RS485、1路USB接口、GPS對時、高壓內(nèi)電氣接點無線測溫、全電參量測溫、脈沖輸出、4~20mA輸出
35kV/10kV/6kV傳感器	ATE400		合金片固定，CT感應取電，啟動電流大于5A，測溫范圍-50-125℃，測量精度±1℃;傳輸距離空曠150米
35kV/10kV/6kV間隔電參量測量	APM830		三相(I、u、kW、kvar、kWh、kvarh、Hz、cos），零序電流In，四象限電能，實時及需量，電流、電壓不平衡度，66種報警類型及外部事件（SOE）各16條事件記錄，支持SD卡擴展記錄，2-63次諧波，2DI+2DO,RS485/Modbus，LCD顯示
高壓重要回路或低壓進線柜	APM810		三相(I、U、kW、kvar、kWh、kvarh、Hz、coso)，零序電流In，四象限電能，實時及需量，電流、電壓不平衡度，負載電流柱狀圖顯示，66種報警類型及外部事件（SOE)各16條事件記錄，支持SD卡擴展記錄，2-63次諧波，2DI+2DO,RS485/Modbus，LCD顯示
	AEM96		三相電參量U、I、P、Q、S、PF、F測量，總正反向有功電能統(tǒng)計，正反向無功電能統(tǒng)計;2-31次分次諧波及總諧波含量分析、分相諧波及基波電參量（電壓、電流、功率)﹔電流規(guī)格3×1.5(6)A，有功電能精度0.5S級,無功電能精度2級
	ADW300/4G		三相電壓、電流、功率、功率因數(shù)、頻率測量;電壓電流相角、電壓電流不平衡度測量;電壓電流2-31次分次諧波及總畸變測量當月及上三月的電壓、電流、功率;需量及上十二月歷史需量記錄;事件記錄、復費率、四象限電能及歷史電能記錄;支持4路開關(guān)量輸入、2路開關(guān)量輸出;支持4路測溫;支持1路剩余電流測量;支持本地顯示及按鍵設(shè)置;有功電能精度1級。通訊方式:支持RS485通訊、Lora無線通訊、4G通訊;WIFI通訊
0.4kV出線	AEM72		三相電參量U、I、P、0、s、PF、F測量，總正反向有功電能統(tǒng)計，正反向無功電能統(tǒng)計;2-31次分次諧波及總諧波含量分析、分相諧波及基波電參量（電壓、電流、功率）﹔電流規(guī)格3×1.5(6)A，有功電能精度0.5S級.無功電能精度2級
	DTSD1352		三相電參量u、I、P、Q、s、PF、F測量，分相正向有功電能統(tǒng)計，總正反向有功電能統(tǒng)計，總正反向無功電能統(tǒng)計﹔紅外通訊;電流規(guī)格:經(jīng)互感器接入3×1(6)A.直接接入3×10(8o)A，有功電能精度0.5S級，無功電能精度2級。
	ACR120EL		LCD顯示、全電參量測量(U、1、P、Q、PF、F);四象限電能計量;RS485/Modbus;可選復費率電能統(tǒng)計、需量統(tǒng)計;4DI+2DO;RS485通訊接口、Modbus協(xié)議
照明箱	DDSD1352		單相電參量U、I、P、Q、S、PF、F測量，正反向電能計量;紅外及RS485通訊;電流規(guī)格:10(60）A，有功電能精度1級，無功精度2級;可選配復費率
照明箱	DDS1352		單相電參量U、I、P、Q、S、PF、F測量，正反向電能計量;RS485通訊;電流規(guī)格:10(60)A，有功電能精度1級，無功精度2級;尺寸:1P
電流互感器	AKH-0.66/K型		開口式電流互感器

5結(jié)語

船廠電能管理及監(jiān)控系統(tǒng)在應用過程中，能實現(xiàn)用戶需求分析中所需要的功能，可以實現(xiàn)對10kV系統(tǒng)的電壓、電流、有功功率、無功功率、功率因數(shù)等電參量的實時監(jiān)控，對異常值進行告警，并生成相應的報表；可以實現(xiàn)對配電站10kV、變電站0.4kV回路的電能消耗統(tǒng)計和報表，實現(xiàn)對變電站能耗使用相關(guān)數(shù)據(jù)的分析與查詢。

除介紹的相關(guān)功能，經(jīng)過深入調(diào)研發(fā)現(xiàn)：某些船廠由于功能擴建或者新建設(shè)施，新增的用電設(shè)備容易使得船廠用電超容，影響供電系統(tǒng)的可靠性。結(jié)合本系統(tǒng)的功能，進一步開發(fā)相關(guān)軟件功能研究船廠負荷特性，進行船廠用電負荷調(diào)配對于緩解船廠供需矛盾、安全穩(wěn)定運行具有重要意義。

【參考文獻】

王帥.船廠電能管理及監(jiān)控系統(tǒng)建設(shè)方法與應用研究.
黃龍.基于Web的船廠能耗管理系統(tǒng)研發(fā)[D].廈門:集美大學,2017.
劉夢柳.造船廠能源管理系統(tǒng)設(shè)計[D].大連：
安科瑞企業(yè)微電網(wǎng)設(shè)計與應用手冊2022.05版.

作者簡介：任運業(yè)，男，現(xiàn)任于安科瑞電氣股份有限公司，主要從事電能管理系統(tǒng)的研發(fā)與應用。

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