摘要：在(zai)“雙碳(tan)"目標背景下，傳統造船(chuan)行業通過一(yi)系列節能措施促進(jin)這(zhe)一(yi)目標的(de)實(shi)現(xian)。通過現(xian)場(chang)調研(yan)摸排船(chuan)廠(chang)用電(dian)現(xian)狀，分析用電(dian)特(te)點和(he)用戶(hu)實(shi)際需(xu)求(qiu)，對(dui)4座(zuo)(zuo)10kV配電(dian)站和(he)17座(zuo)(zuo)10/0.4kV變電(dian)站進(jin)行升級(ji)改造，組(zu)建(jian)數據(ju)采集及傳輸網絡(luo)并搭建(jian)電(dian)能管理與監控(kong)系統軟件(jian)平(ping)臺，實(shi)現(xian)對(dui)船(chuan)廠(chang)電(dian)能的(de)優化管理和(he)狀態監控(kong)，保證船(chuan)廠(chang)的(de)用電(dian)安全，降低船(chuan)廠(chang)用電(dian)能耗，提高經濟(ji)效益。

關鍵詞：“雙碳"目標；造船(chuan)廠；變/配電站；軟件平臺；電能(neng)管(guan)理；電力監控；用電安全；節能(neng)運行(xing)

0引言

2020年的聯合國(guo)(guo)氣候峰會上，我國(guo)(guo)提出(chu)了(le)力爭在2030年達到(dao)碳(tan)峰值，2060年實(shi)現碳(tan)中(zhong)和的“雙(shuang)碳(tan)"目標(biao)。圍繞這一目標(biao)，國(guo)(guo)家出(chu)臺了(le)一系(xi)列的文件，指引各行各業(ye)(ye)優化產業(ye)(ye)結(jie)構，發展(zhan)(zhan)綠色(se)經濟，實(shi)現高(gao)質量發展(zhan)(zhan)。作為我國(guo)(guo)整體碳(tan)排放的重要組成部分，船舶行業(ye)(ye)采(cai)取(qu)了(le)一系(xi)列節(jie)能減排措施(shi)，將對(dui)“雙(shuang)碳(tan)"目標(biao)的實(shi)現發揮(hui)重要促進作用。

傳統的(de)(de)造(zao)(zao)(zao)船企(qi)業是用(yong)能(neng)(neng)大戶，在(zai)能(neng)(neng)源利用(yong)方面(mian)(mian)存在(zai)以下(xia)問題：采集自動化水(shui)平落后，人工抄表(biao)的(de)(de)可靠性低，儀器儀表(biao)老化甚至損(sun)壞，無法實現計量；對企(qi)業用(yong)能(neng)(neng)管理僅憑經驗，缺乏有效的(de)(de)數(shu)據(ju)支撐；“跑冒滴漏"等(deng)現象頻繁。傳統造(zao)(zao)(zao)船企(qi)業要(yao)克服(fu)在(zai)能(neng)(neng)源使用(yong)和管理等(deng)方面(mian)(mian)的(de)(de)弊端，采用(yong)數(shu)字化手段，加快數(shu)字化轉型，打造(zao)(zao)(zao)智能(neng)(neng)船廠數(shu)字化平臺，實現生產制(zhi)造(zao)(zao)(zao)全過程全周(zhou)期的(de)(de)透明、節能(neng)(neng)、安全、高(gao)效。

電(dian)力能源(yuan)是船(chuan)廠(chang)電(dian)、水(shui)、氣三大(da)用(yong)(yong)能之一，車間設(she)備(bei)、照明(ming)、生產(chan)生活用(yong)(yong)電(dian)等各方(fang)面的(de)(de)(de)用(yong)(yong)電(dian)量消耗(hao)(hao)巨大(da)，因(yin)此(ci)電(dian)力能源(yuan)的(de)(de)(de)管(guan)理與監控(kong)(kong)(kong)將很大(da)影(ying)響到船(chuan)廠(chang)生產(chan)制造的(de)(de)(de)節(jie)能潛力，影(ying)響船(chuan)廠(chang)的(de)(de)(de)整體(ti)碳排放。目(mu)前，對(dui)電(dian)力能源(yuan)的(de)(de)(de)管(guan)理與監控(kong)(kong)(kong)在(zai)包(bao)括造船(chuan)企業在(zai)內的(de)(de)(de)許多(duo)行(xing)業都(dou)已經有了(le)(le)一系列應用(yong)(yong)，并取(qu)得了(le)(le)良好的(de)(de)(de)應用(yong)(yong)效果(guo)，為用(yong)(yong)戶節(jie)能減(jian)排做出(chu)了(le)(le)重要(yao)貢獻。例如，大(da)連造船(chuan)廠(chang)通過建設(she)能源(yuan)管(guan)理系統(tong)實現(xian)了(le)(le)對(dui)21個高低(di)壓變電(dian)所的(de)(de)(de)運行(xing)管(guan)理、統(tong)計計量、數據查詢和狀態(tai)預警等方(fang)面的(de)(de)(de)功(gong)能，在(zai)電(dian)力能源(yuan)方(fang)面成功(gong)降低(di)了(le)(le)船(chuan)廠(chang)單位產(chan)品能耗(hao)(hao)，提高了(le)(le)船(chuan)廠(chang)的(de)(de)(de)經濟效益；在(zai)校園內應用(yong)(yong)電(dian)能管(guan)理系統(tong)，通過信息監測、設(she)備(bei)狀態(tai)控(kong)(kong)(kong)制以(yi)及自動管(guan)理設(she)備(bei)等手段對(dui)照明(ming)、吊扇和空調等進行(xing)管(guan)理，實現(xian)了(le)(le)整體(ti)節(jie)省電(dian)量達30.72%。

本(ben)項目從用戶(hu)的需求出發，通過現(xian)場調研(yan)摸排船(chuan)廠用電(dian)現(xian)狀，對配電(dian)站和變電(dian)站進行(xing)升級(ji)改造，搭建電(dian)能管理(li)與監(jian)控系統軟件平臺(tai)，實現(xian)對船(chuan)廠電(dian)能的優(you)化管理(li)和狀態監(jian)控。本(ben)文總結船(chuan)廠電(dian)能管理(li)與監(jian)控系統的實施要求，從用戶(hu)需求、總體(ti)方案、組(zu)織架(jia)構、軟件開(kai)發和應用效果等方面(mian)進行(xing)詳(xiang)細的說(shuo)明。

1需求分析

1.1用戶基本情況

a.廠區目前有4座(zuo)10kV配電(dian)(dian)站(zhan)，17座(zuo)10/0.4kV變電(dian)(dian)站(zhan)，分(fen)別設置能源(yuan)管(guan)控中心一處和(he)核心機房運維辦公室一處。

b.該系(xi)統(tong)用于完成(cheng)廠區生(sheng)產用電數(shu)據的監測(ce)工(gong)作，對(dui)廠區內用電情況進(jin)行分類、分級、分項計(ji)量。

c.采集(ji)(ji)測量的數據上傳至(zhi)智能(neng)監控中心，集(ji)(ji)中設(she)計一套(tao)電能(neng)管理系統進(jin)行管理。

1.2用(yong)戶需(xu)求及分析

建(jian)設過(guo)程中根據用戶需求，結合現場實際(ji)調(diao)研分析如下。

1.2.1硬件及安裝部分

1. 建設能(neng)源監(jian)控(kong)中心，實現電能(neng)遠程實時監(jian)測、能(neng)耗查詢、能(neng)耗統計、智能(neng)分析、能(neng)源決策、報表管(guan)(guan)理等功能(neng)，提升能(neng)效管(guan)(guan)理水平。

2. 在10kV配電(dian)(dian)站、10/0.4kV變電(dian)(dian)站以及(ji)智能監控中(zhong)心內，按(an)照取樣點位在各開(kai)關柜(ju)上加裝(zhuang)相(xiang)應(ying)的多功能計(ji)量儀表(biao)。

3. 在高壓站房安裝數(shu)據(ju)采(cai)集箱（站房數(shu)據(ju)匯聚點，安裝有數(shu)據(ju)融合終端(duan)、串口服務器、交換機、光(guang)電(dian)轉換器等(deng)(deng)）。各變/配電(dian)站電(dian)參(can)數(shu)信號通過屏蔽線、數(shu)據(ju)采(cai)集箱、光(guang)纜(lan)傳送至能源監控中心(xin)的能源管控服務器上（安裝有串口服務器、交換機等(deng)(deng)）。

4. 各數(shu)據采集(ji)箱內預留光纜接口(kou)，以(yi)備(bei)后期需(xu)要時(shi)將其它動力站房監(jian)測數(shu)據整合的信號傳送至(zhi)能(neng)源監(jian)控(kong)中心(xin)。

1.2.2軟件部分

a.在能源監控(kong)中(zhong)心監控(kong)上位機(ji)上制作(zuo)監控(kong)軟件，并將各數據(ju)采集箱收(shou)集的所有(you)信(xin)號整合于監控(kong)畫面中(zhong)，形成各電參量、能耗(hao)實(shi)時數據(ju)及開(kai)關實(shi)時狀態等示意圖。

b.監控軟件(jian)可記錄電流、電壓、有功(gong)功(gong)率、無功(gong)功(gong)率、功(gong)率因(yin)數(shu)等(deng)電參量實時數(shu)據，并根(gen)據半小時數(shu)據生成(cheng)可打(da)印的報表，實現對(dui)能(neng)源使用狀態(tai)的實時監控。

c.監控軟件可(ke)(ke)以對電(dian)流、電(dian)壓、有功(gong)功(gong)率、無(wu)功(gong)功(gong)率、功(gong)率因數等電(dian)參量設定報(bao)警(jing)值(zhi)，報(bao)警(jing)記錄生成可(ke)(ke)打印報(bao)表，實現通過檢(jian)測變電(dian)站關(guan)鍵數據，在變壓器、開關(guan)、電(dian)纜等發(fa)生異常前(qian)提前(qian)預警(jing)，達到無(wu)人(ren)值(zhi)守或少(shao)人(ren)值(zhi)守的(de)目的(de)。

d.監控軟件可(ke)生(sheng)成(cheng)電(dian)流、電(dian)壓、有功功率(lv)(lv)、無功功率(lv)(lv)、功率(lv)(lv)因(yin)數等(deng)電(dian)參量實(shi)時和歷史曲線，實(shi)現(xian)對變壓器(qi)的(de)負荷率(lv)(lv)分(fen)析、MD值預測、電(dian)能質量分(fen)析、三(san)相不平衡分(fen)析、變壓器(qi)溫度分(fen)析等(deng)（當(dang)月、上月、環比，本年(nian)(nian)、去年(nian)(nian)、同比等(deng)）。

e.完成配電(dian)站10kV、變電(dian)站0.4kV回(hui)路(lu)的電(dian)能(neng)(neng)消耗(hao)統計和報表，實(shi)現對變電(dian)站能(neng)(neng)耗(hao)使用(yong)(yong)相關數據的分析(xi)與查(cha)詢(xun)（峰(feng)平谷(gu)查(cha)詢(xun)、能(neng)(neng)耗(hao)同比(bi)環比(bi)分析(xi)、用(yong)(yong)能(neng)(neng)結構分析(xi)與查(cha)詢(xun)等）。

2系統實施方案

根(gen)據項目實際需求(qiu)及實際情況(kuang)，定制設計一套廠(chang)區用(yong)電監(jian)測(ce)平臺，采(cai)用(yong)B/S架構。廠(chang)區用(yong)電監(jian)測(ce)系統的(de)架構是不(bu)同軟(ruan)硬件交(jiao)互的(de)界面層級，按照主要功能劃分(fen)為(wei)以下(xia)3個層級。

1. 現場設備管理層(ceng)：實現電(dian)(dian)氣系統的基本現場保護、監測(ce)(ce)、控制層(ceng)級功(gong)能(neng)，主要(yao)由現場多功(gong)能(neng)電(dian)(dian)表(biao)(biao)、物聯(lian)網表(biao)(biao)、物聯(lian)網監測(ce)(ce)模塊和采集器等(deng)設備組成(cheng)；該層(ceng)級設備用以實現電(dian)(dian)力(li)系統的計量(liang)、信息(xi)監測(ce)(ce)功(gong)能(neng)。

2. 通信管(guan)理層：實現(xian)設備(bei)(bei)之間聯(lian)絡(luo)和通信管(guan)理，主要由交換機、以太網關設備(bei)(bei)組成(cheng)；該層完成(cheng)設備(bei)(bei)的基(ji)本智能化(hua)功能，是(shi)實現(xian)微電網系統信息化(hua)的基(ji)礎。

3. 應(ying)用管理層：主要實現(xian)現(xian)場信息到計算(suan)機界(jie)面的轉化，主要由計算(suan)機、專業監控軟件(jian)、打(da)印機等設(she)備(bei)組成；該層設(she)備(bei)完成現(xian)場信息的數據轉換成人(ren)機界(jie)面信息，并將信息按照發(fa)生源進行分門(men)別類分析(xi)處理。

整體的系(xi)統架構(gou)如圖1所示。

圖(tu)1電能管理與監控系統整體(ti)架構圖(tu)

2.1設備及組網

2.1.1變(bian)/配電站儀表(biao)選型(xing)

由于用(yong)(yong)戶原有(you)(you)電(dian)力儀(yi)表(biao)大(da)部(bu)分(fen)為傳(chuan)統(tong)(tong)的(de)機械儀(yi)表(biao)和不(bu)具(ju)備相(xiang)(xiang)應電(dian)力數(shu)(shu)據(ju)(ju)采集(ji)及遠傳(chuan)功(gong)能(neng)(neng)的(de)電(dian)力儀(yi)表(biao)，為實(shi)現(xian)用(yong)(yong)戶的(de)功(gong)能(neng)(neng)需(xu)求(qiu)，需(xu)要對(dui)(dui)變/配電(dian)站的(de)儀(yi)表(biao)進行重(zhong)新精確選(xuan)型(xing)并整體(ti)更換以實(shi)現(xian)數(shu)(shu)據(ju)(ju)的(de)采集(ji)要求(qiu)。本項目中(zhong)(zhong)選(xuan)擇AEM96三相(xiang)(xiang)多功(gong)能(neng)(neng)電(dian)能(neng)(neng)表(biao)，該儀(yi)表(biao)是一款主要針(zhen)對(dui)(dui)電(dian)力系(xi)(xi)統(tong)(tong)、工(gong)礦企業(ye)、公用(yong)(yong)設施的(de)電(dian)能(neng)(neng)統(tong)(tong)計(ji)、管(guan)理需(xu)求(qiu)而設計(ji)的(de)智能(neng)(neng)電(dian)能(neng)(neng)表(biao)，尤其針(zhen)對(dui)(dui)某些施工(gong)現(xian)場不(bu)允(yun)許停(ting)電(dian)作業(ye)的(de)情況，具(ju)備AEM96-C三相(xiang)(xiang)多功(gong)能(neng)(neng)電(dian)能(neng)(neng)表(biao)方案。AEM96和AEM96-CT三相(xiang)(xiang)多功(gong)能(neng)(neng)電(dian)能(neng)(neng)表(biao)均集(ji)成三相(xiang)(xiang)電(dian)力參(can)數(shu)(shu)測量(liang)、電(dian)能(neng)(neng)計(ji)量(liang)及考核管(guan)理，提供上(shang)24時、上(shang)31日(ri)以及上(shang)12月的(de)電(dian)能(neng)(neng)數(shu)(shu)據(ju)(ju)統(tong)(tong)計(ji)。具(ju)有(you)(you)31次分(fen)次諧波(bo)與總諧波(bo)含量(liang)檢測，帶有(you)(you)開關量(liang)輸(shu)入和繼電(dian)器輸(shu)出(chu)，可實(shi)現(xian)“遙(yao)信"和“遙(yao)控"功(gong)能(neng)(neng)，并具(ju)備報警輸(shu)出(chu)功(gong)能(neng)(neng)，可廣(guang)泛應用(yong)(yong)于多種控制系(xi)(xi)統(tong)(tong)、SCADA系(xi)(xi)統(tong)(tong)（數(shu)(shu)據(ju)(ju)采集(ji)與監視控制系(xi)(xi)統(tong)(tong)）和能(neng)(neng)源管(guan)理系(xi)(xi)統(tong)(tong)中(zhong)(zhong)。

AEM96和(he)AEM96-CT三相多功(gong)(gong)能(neng)(neng)(neng)電(dian)(dian)能(neng)(neng)(neng)表主要具備如下功(gong)(gong)能(neng)(neng)(neng)：三相電(dian)(dian)力(li)參(can)(can)數測量(liang)(liang)、電(dian)(dian)壓和(he)電(dian)(dian)流的相角、四象限電(dian)(dian)能(neng)(neng)(neng)計量(liang)(liang)、復(fu)費率、*大需(xu)量(liang)(liang)、歷史電(dian)(dian)能(neng)(neng)(neng)統計、開關量(liang)(liang)事件記錄(lu)、歷史極值記錄(lu)、31次分(fen)次諧(xie)波(bo)及總諧(xie)波(bo)含(han)量(liang)(liang)分(fen)析、分(fen)相諧(xie)波(bo)及基波(bo)電(dian)(dian)參(can)(can)量(liang)(liang)（電(dian)(dian)壓、電(dian)(dian)流、功(gong)(gong)率）、報警輸(shu)出、RS485（Modbus或DL/T645-2007《多功(gong)(gong)能(neng)(neng)(neng)電(dian)(dian)能(neng)(neng)(neng)表通信協議》）等。

根據監測要求和(he)現場實(shi)際，整體更換配置了(le)99臺多(duo)功能電力儀表。

2.1.2數據融合終端

數(shu)據融合終(zhong)端是集數(shu)據采集、數(shu)據融合、數(shu)據上傳(chuan)和邊緣計算于一體(ti)的(de)(de)(de)智能(neng)(neng)設備，如圖(tu)2所示。數(shu)據融合終(zhong)端具有(you)串口(kou)(kou)(kou)、網(wang)口(kou)(kou)(kou)、LoRa、光纖(xian)等多種通信接口(kou)(kou)(kou)，并(bing)可根據現(xian)場情況靈活選擇與設備層產(chan)品(pin)的(de)(de)(de)連接方式，同時支持Modbus、103、DL/T645、OPCUA、BACnet等多種通信協議，兼容性(xing)強(qiang)，能(neng)(neng)采集不同類型產(chan)品(pin)的(de)(de)(de)數(shu)據，并(bing)將數(shu)據壓縮、加密后(hou)上傳(chuan)至平臺，并(bing)且支持本(ben)地存(cun)儲，實現(xian)斷點續傳(chuan)、失電報(bao)警功能(neng)(neng)，保(bao)證數(shu)據傳(chuan)輸的(de)(de)(de)穩(wen)定、安全、可靠。

數據(ju)(ju)融合終(zhong)端采用模塊(kuai)化，集(ji)中式(shi)設計，通過集(ji)成各類(lei)元器件，方便(bian)施工接線，對終(zhong)端數據(ju)(ju)進行(xing)采集(ji)和監控及數據(ju)(ju)上傳管理(li)。根(gen)據(ju)(ju)實際現場共配(pei)置21臺數據(ju)(ju)融合終(zhong)端。

2.1.3系統組網

儀表進(jin)行整體(ti)更換(huan)后(hou)，電力儀表可以實時采集(ji)(ji)各電力參數，并(bing)將采集(ji)(ji)的(de)數據發送到配(pei)(pei)備在各變(bian)電站以及配(pei)(pei)電站的(de)匯(hui)聚交(jiao)(jiao)換(huan)機(ji)(ji)，建立(li)數據匯(hui)聚點，由匯(hui)聚交(jiao)(jiao)換(huan)機(ji)(ji)將數據通(tong)(tong)過(guo)(guo)能源網絡集(ji)(ji)中(zhong)到能源監(jian)控中(zhong)心(xin)核心(xin)交(jiao)(jiao)換(huan)機(ji)(ji)，通(tong)(tong)過(guo)(guo)核心(xin)交(jiao)(jiao)換(huan)機(ji)(ji)傳輸至能源監(jian)控服務(wu)器，中(zhong)心(xin)平臺通(tong)(tong)過(guo)(guo)網絡訪(fang)問能源管(guan)控服務(wu)器。

根據組(zu)網(wang)要求，現場(chang)共布置了19臺(tai)接入交換機(ji)和1臺(tai)核心交換機(ji)，分別(bie)選(xuan)用端口為16口千(qian)兆(zhao)和24口千(qian)兆(zhao)的交換機(ji)，布置在各(ge)配電站(zhan)以及能源(yuan)監控中心，組(zu)網(wang)系統圖如(ru)圖3所示。在組(zu)網(wang)光纜選(xuan)型方(fang)面，考慮到傳(chuan)(chuan)輸(shu)距離和傳(chuan)(chuan)輸(shu)效率，從(cong)各(ge)變電站(zhan)到配電站(zhan)或監控

圖2數據融合終端

圖3外場網絡布置圖

中(zhong)心(xin)均采用單模(mo)4芯光纜，配電(dian)站1至(zhi)(zhi)監控中(zhong)心(xin)選(xuan)用單模(mo)12芯光纜，配電(dian)站2和配電(dian)站3至(zhi)(zhi)監控中(zhong)心(xin)分別選(xuan)用單模(mo)4芯、8芯光纜。

2.2軟件開發

為(wei)了滿足用戶(hu)需求，船廠電能管理系統軟件開發架構(gou)選用B/S架構(gou)，即瀏覽器與服務(wu)器模式(shi)，該(gai)架構(gou)基于Web瀏覽器的計算模式(shi)，業務(wu)邏輯的實現主(zhu)要依靠后臺服務(wu)器。整體架構(gou)圖如圖4所示。

在(zai)開(kai)發(fa)(fa)(fa)語言上(shang)，從開(kai)發(fa)(fa)(fa)的安全性和(he)運(yun)行(xing)效率出發(fa)(fa)(fa)并結合船(chuan)廠電能管理與監測系統的需求(qiu)，選擇Java作為后臺程序(xu)開(kai)發(fa)(fa)(fa)語言，VUE作為前端(duan)腳(jiao)本(ben)開(kai)發(fa)(fa)(fa)語言。軟件通過Web前端(duan)技術進(jin)行(xing)發(fa)(fa)(fa)布，通過網頁的形(xing)式展現給用戶，用戶通過瀏(liu)覽器在(zai)地址(zhi)欄輸入進(jin)行(xing)瀏(liu)覽。

數(shu)據(ju)庫(ku)概念結(jie)構設計的(de)主要目(mu)標(biao)是實現對(dui)用戶需求(qiu)進行(xing)綜合(he)、歸納(na)與抽象(xiang)，形(xing)成(cheng)一個(ge)獨立于(yu)具體數(shu)據(ju)庫(ku)管(guan)理(li)系統的(de)概念模型。在數(shu)據(ju)庫(ku)設計中，數(shu)據(ju)按(an)照相應(ying)頻(pin)率自(zi)動保存到TDengine數(shu)據(ju)庫(ku)，限于(yu)篇幅，本文對(dui)時序數(shu)據(ju)庫(ku)的(de)設計方案不再展開敘述。

圖4軟件平臺架構

2.3能源(yuan)監控中心(xin)配(pei)置

船廠電能管理及監(jian)控(kong)系統(tong)中(zhong)，由多功能電力儀表和(he)數(shu)據(ju)采集器(qi)實現了(le)電力數(shu)據(ju)的采集和(he)數(shu)據(ju)發送功能，并(bing)由數(shu)據(ju)傳輸網(wang)絡將采集的數(shu)據(ju)匯聚到能源監(jian)控(kong)中(zhong)心，能源監(jian)控(kong)中(zhong)心需要(yao)接收、顯(xian)示并(bing)存儲電力數(shu)據(ju)。能源監(jian)控(kong)中(zhong)心主要(yao)由服務器(qi)、顯(xian)示器(qi)、工業網(wang)絡交換機等(deng)設備組(zu)成，為保證(zheng)系統(tong)正常運行，相應的配置和(he)指標應當滿足以下要(yao)求(qiu)。

2.3.1硬件配(pei)置條件

安裝系統軟(ruan)件的主機(ji)需滿足(zu)如(ru)下(xia)硬(ying)件條件：

1. CPU：intel志強銀牌4210。

2. 內存(cun)：16GDDR4以(yi)上(shang)。

3. 硬盤：硬盤2~10T（固態）。

4. 顯卡：分辨(bian)率(lv)支持1280*1024、1600*900、1920*1080。

2.3.2軟件運行(xing)環(huan)境(jing)

企業能效管理平(ping)臺(tai)主要運(yun)行在微軟WindowsServer201264位（簡體(ti)中(zhong)文）操作系(xi)統平(ping)臺(tai)上(shang)，Web端使用谷歌、360（極速模式）、火狐瀏覽器等(deng)訪問。

2.3.3主要技術指(zhi)標(biao)

1. 遙(yao)(yao)信、遙(yao)(yao)測數據周期上傳頻(pin)率：1min、5min、10min等可配(pei)置。

2. 越限、變位等事(shi)件上傳：≤5s。

3. 通信方式(shi)：RS485、以太網(wang)。

4. 并發訪問量：≥500。

5. 歷(li)史(shi)數據存儲：≥3年。

3系統功能

系(xi)統(tong)建(jian)成后，在能源監控(kong)中心運行船(chuan)廠電能管理與監控(kong)系(xi)統(tong)軟件，各模塊功能如下(xia)。

3.1電力監控

3.1.1變/配電(dian)力綜合看板

電力綜(zong)合看(kan)板提(ti)供整個園區(qu)的用電概況(kuang)、廠區(qu)電力外場平面(mian)圖和(he)報警(jing)分(fen)(fen)析(xi)。用電概況(kuang)可以(yi)顯示變(bian)配(pei)電站(zhan)數(shu)量(liang)、變(bian)壓器數(shu)量(liang)、總裝機容(rong)量(liang)，以(yi)及監測(ce)點數(shu)量(liang)等相關數(shu)據，同時顯示當(dang)前總功率和(he)今日總耗電量(liang)。電力平面(mian)圖中標注總降壓站(zhan)、4座配(pei)電站(zhan)及17座變(bian)電站(zhan)的位(wei)置(zhi)信息。報警(jing)分(fen)(fen)析(xi)內(nei)容(rong)包括普(pu)通(tong)故障、嚴重故障、發(fa)生事(shi)故。當(dang)出現(xian)事(shi)故時屏幕出現(xian)彈窗，彈窗內(nei)容(rong)告知事(shi)故發(fa)生地點以(yi)及事(shi)故類型。事(shi)故通(tong)過聲(sheng)音和(he)畫(hua)面(mian)兩方面(mian)進(jin)行實時提(ti)醒。

3.1.2變/配電站(zhan)運行看板

運行看板可以展(zhan)(zhan)示(shi)單個配電(dian)站及變(bian)(bian)(bian)電(dian)站的運行狀(zhuang)況，并提供(gong)系統一(yi)次圖，各出線回路實時(shi)顯示(shi)重(zhong)要的電(dian)力運行參數(shu)，示(shi)意圖如圖5所示(shi)。此外，針對變(bian)(bian)(bian)電(dian)站展(zhan)(zhan)示(shi)基礎信息維護，包括變(bian)(bian)(bian)電(dian)站位置(zhi)、變(bian)(bian)(bian)壓(ya)等級(ji)、裝(zhuang)機容量(liang)、申報需量(liang)、變(bian)(bian)(bian)壓(ya)器數(shu)量(liang)等。圖中實時(shi)顯示(shi)變(bian)(bian)(bian)電(dian)站負荷曲線，并提供(gong)變(bian)(bian)(bian)電(dian)站分時(shi)段用(yong)電(dian)今日、昨(zuo)日對比柱狀(zhuang)圖。

3.1.3電(dian)力(li)曲線(xian)記錄(lu)

當選定變電站，電力曲線記(ji)(ji)錄顯示各回路的有功功率(lv)、電流、電壓、頻率(lv)、功率(lv)因數、無功功率(lv)、視在功率(lv)曲線，運行(xing)記(ji)(ji)錄如圖6所(suo)示。

3.1.4電力極值(zhi)報(bao)表

電(dian)力(li)極(ji)值(zhi)報表(biao)展示所選變/配電(dian)站各回路功率、電(dian)壓、電(dian)流、不平衡度(du)等參數的日極(ji)值(zhi)和月極(ji)值(zhi)，報表(biao)如圖7所示。

圖5變電站運行看板

圖6變電(dian)站電(dian)力曲線記錄(lu)

圖7電力極值報表

3.1.5電力運行報表

電力運行報表(biao)展示所選回路每隔5min的數(shu)據抄表(biao)值。

3.1.6整點集抄報表

整點集抄報表展示(shi)各回(hui)路(lu)所選(xuan)時間節點各電(dian)參量的抄表值。

3.2電能統計

3.2.1用電集抄

用(yong)電集抄功能展示選中變/配(pei)電站回路的間隔時間內的正向(xiang)有功電度用(yong)能情況，并可(ke)以通過選擇生(sheng)成對應的電費(fei)，該功能模塊如(ru)圖8所(suo)示。

3.2.2用電統計

用(yong)電統(tong)計可以(yi)展示(shi)選中變/配(pei)電站(zhan)回(hui)路的(de)用(yong)能(neng)數據(ju)，可以(yi)根(gen)據(ju)不同的(de)統(tong)計需要選擇(ze)日報、月報和(he)年(nian)報，該功能(neng)模塊如圖9所示(shi)。

3.2.3分(fen)時段用(yong)電

分(fen)時段(duan)用電(dian)顯示選(xuan)中(zhong)(zhong)變/配電(dian)站選(xuan)中(zhong)(zhong)回路的選(xuan)中(zhong)(zhong)時間段(duan)內的尖(jian)、峰、平、谷(gu)、總電(dian)量，并(bing)且(qie)根(gen)據(ju)實際用電(dian)量來計算電(dian)費情況(kuang)，該(gai)功能模塊如圖10所示。

3.2.4用電同(tong)比(bi)分析

用電同比(bi)分析對(dui)選定回(hui)路(lu)年(nian)份及前一年(nian)的(de)用能(neng)(neng)進行對(dui)比(bi)，直(zhi)觀展示用能(neng)(neng)數據(ju)差異，通過柱狀(zhuang)圖(tu)與數據(ju)報表兩種方式(shi)進行對(dui)比(bi)，該功能(neng)(neng)模(mo)塊如圖(tu)11所示。

3.2.5用電環比分析

用電環(huan)比(bi)分析展(zhan)示選中變(bian)/配電站的各回(hui)路的環(huan)比(bi)用能情況，支持按(an)日、按(an)周、按(an)月的方式進行環(huan)比(bi)分析。

圖8用電集抄功能

圖9用電統計功能

圖10分時段(duan)用電功能

圖11用電(dian)同比分析功能

3.2.6分組用電統計(ji)

分組用(yong)電統計(ji)展示組合定(ding)義的(de)變/配電站的(de)用(yong)電報(bao)(bao)(bao)表(biao)，可(ke)以根據需求(qiu)對(dui)用(yong)電回路進行分類(lei)，模塊中給定(ding)了按(an)區域(yu)統計(ji)、按(an)分項用(yong)能(neng)統計(ji)、按(an)部門統計(ji)等(deng)分類(lei)類(lei)別，此外可(ke)以將統計(ji)報(bao)(bao)(bao)表(biao)按(an)日報(bao)(bao)(bao)、月報(bao)(bao)(bao)、年報(bao)(bao)(bao)展示，可(ke)以選中相應的(de)數據生成柱狀圖(tu)(tu)、折線(xian)圖(tu)(tu)、餅(bing)圖(tu)(tu)等(deng)圖(tu)(tu)表(biao)樣式，該功能(neng)模塊如圖(tu)(tu)12所示。

圖12分組用電(dian)統計功能

4安(an)科瑞Acrel-3000WEB電能管理解決方案

4.1概述

用(yong)(yong)戶端(duan)消耗著(zhu)整個(ge)電(dian)(dian)網80%的(de)電(dian)(dian)能(neng)(neng)(neng)，用(yong)(yong)戶端(duan)智(zhi)能(neng)(neng)(neng)化用(yong)(yong)電(dian)(dian)管(guan)(guan)(guan)理(li)對用(yong)(yong)戶可(ke)靠(kao)、安全、節約用(yong)(yong)電(dian)(dian)有十分(fen)重要(yao)的(de)意(yi)義(yi)。構建智(zhi)能(neng)(neng)(neng)用(yong)(yong)電(dian)(dian)服(fu)(fu)務體系，全面推廣(guang)用(yong)(yong)戶端(duan)智(zhi)能(neng)(neng)(neng)儀表(biao)、智(zhi)能(neng)(neng)(neng)用(yong)(yong)電(dian)(dian)管(guan)(guan)(guan)理(li)終端(duan)等(deng)設備用(yong)(yong)電(dian)(dian)管(guan)(guan)(guan)理(li)解決(jue)方(fang)案，實現(xian)電(dian)(dian)網與用(yong)(yong)戶的(de)雙向良性互動(dong)。用(yong)(yong)戶端(duan)急需解決(jue)的(de)研(yan)究內容主要(yao)包括：先(xian)進的(de)表(biao)計，智(zhi)能(neng)(neng)(neng)樓宇、智(zhi)能(neng)(neng)(neng)電(dian)(dian)器、增值(zhi)服(fu)(fu)務、客(ke)戶用(yong)(yong)電(dian)(dian)管(guan)(guan)(guan)理(li)系統、需求側管(guan)(guan)(guan)理(li)等(deng)課(ke)題。

安科瑞(rui)Acrel-3000WEB電(dian)(dian)能(neng)管(guan)理解決方案通過對用(yong)戶端用(yong)電(dian)(dian)情(qing)況進行細(xi)分(fen)和統計(ji)，以直(zhi)觀的數(shu)據和圖表向管(guan)理人員或決策層展示各(ge)分(fen)項(xiang)用(yong)電(dian)(dian)的使用(yong)消耗情(qing)況，便(bian)于(yu)找出高耗能(neng)點或不合理的耗能(neng)習慣，有效節(jie)約電(dian)(dian)能(neng)，為用(yong)戶進一步節(jie)能(neng)改造(zao)或設備升(sheng)級提供準(zhun)確的數(shu)據支撐。

4.2應用場所

（1）辦公建筑(zhu)（商務辦公、大(da)型公共建筑(zhu)等）；

（2）商(shang)業(ye)建筑（商(shang)場、金融機(ji)構建筑等）；

（3）旅游建筑（賓館飯店、娛樂場所等(deng)）；

（4）科教文(wen)衛(wei)建筑（文(wen)化、教育(yu)、科研、醫療衛(wei)生、體育(yu)建筑等）；

（5）通信建筑（郵電(dian)、通信、廣播、電(dian)視、數據(ju)中心等）；

（6）交通運輸建筑（機(ji)場、車站、碼頭建筑等(deng)）。

4.3系統結構

4.4系統功能

4.4.1實時監測

系統人機界面友好，以配電一次圖的形式直觀顯示配電線(xian)路的運行狀(zhuang)(zhuang)態(tai)，實時監測各回(hui)路電壓、電流、功(gong)率、功(gong)率因數、電能等電參數信(xin)(xin)息，動態(tai)監視各配電回(hui)路斷路器、隔離開關(guan)、地刀(dao)等合、分狀(zhuang)(zhuang)態(tai)，以及有關(guan)故障、告警等信(xin)(xin)號。

4.4.2電能統(tong)計報表

系(xi)統(tong)以(yi)豐富的(de)報表支撐計(ji)量體(ti)(ti)系(xi)的(de)完整(zheng)性。系(xi)統(tong)具備定(ding)時抄(chao)表匯總統(tong)計(ji)功能，用戶可(ke)以(yi)自(zi)由查詢自(zi)系(xi)統(tong)正常運行以(yi)來任意時間(jian)段內各配電(dian)(dian)(dian)節點(dian)的(de)用電(dian)(dian)(dian)情況，即(ji)該節點(dian)進線用電(dian)(dian)(dian)量與各分(fen)支回路消(xiao)耗電(dian)(dian)(dian)量的(de)統(tong)計(ji)分(fen)析(xi)報表。該功能使得(de)用電(dian)(dian)(dian)可(ke)視(shi)透明，并在用電(dian)(dian)(dian)誤差偏大時可(ke)分(fen)析(xi)追溯，維護計(ji)量體(ti)(ti)系(xi)的(de)正確性。

4.4.3詳細電參量(liang)查詢

在配電一次(ci)圖(tu)中，當鼠標移動到每(mei)個回(hui)路(lu)附近時，鼠標指(zhi)針變為手(shou)形，鼠標單擊(ji)可(ke)(ke)查(cha)看該(gai)回(hui)路(lu)詳細電參量，包(bao)括三相電流(liu)、三相電壓、三相總有功(gong)(gong)(gong)功(gong)(gong)(gong)率(lv)、總無功(gong)(gong)(gong)功(gong)(gong)(gong)率(lv)、總功(gong)(gong)(gong)率(lv)因(yin)數、正向有功(gong)(gong)(gong)電能，并可(ke)(ke)以查(cha)看24小(xiao)時相電流(liu)趨(qu)勢(shi)曲(qu)線及24小(xiao)時電壓趨(qu)勢(shi)曲(qu)線。

4.4.4運行報表

系統具有(you)實時電(dian)(dian)力(li)參數(shu)和(he)歷史(shi)電(dian)(dian)力(li)參數(shu)的存儲和(he)管理功能(neng)，所有(you)實時采集(ji)的數(shu)據、順序事件(jian)(jian)記錄(lu)等均可(ke)保存到(dao)數(shu)據庫，在查詢界面中(zhong)能(neng)夠自(zi)定義需要(yao)查詢的參數(shu)、時間或選(xuan)擇查詢更新(xin)的記錄(lu)數(shu)據等，并(bing)通過報表方式(shi)顯(xian)示出(chu)來。用戶可(ke)以根(gen)據需要(yao)定制運行(xing)日報、月報，支持導(dao)出(chu)Excel格(ge)式(shi)文件(jian)(jian)，還可(ke)以根(gen)據用戶要(yao)求(qiu)導(dao)出(chu)PDF格(ge)式(shi)文件(jian)(jian)。

4.4.5變壓器(qi)運行(xing)監視

系(xi)統(tong)對配電系(xi)統(tong)總(zong)進(jin)(jin)線、主變壓器(qi)、重要負荷出線的(de)運(yun)(yun)行(xing)(xing)狀態進(jin)(jin)行(xing)(xing)在線實時監視(shi)，用曲線顯示(shi)電流、變壓器(qi)運(yun)(yun)行(xing)(xing)溫度(du)、有(you)功需(xu)量、有(you)功功率(lv)、視(shi)在功率(lv)、變壓器(qi)負荷率(lv)等(deng)運(yun)(yun)行(xing)(xing)趨勢，分析變壓器(qi)負荷率(lv)及(ji)(ji)損耗，方便(bian)運(yun)(yun)行(xing)(xing)維護人員(yuan)及(ji)(ji)時掌握(wo)運(yun)(yun)行(xing)(xing)水(shui)平和用電需(xu)求，確保供電安全可靠。

4.4.6實時報警

系統(tong)具(ju)有實時報(bao)警功能，系統(tong)能夠對配(pei)電(dian)回路(lu)斷(duan)路(lu)器、隔(ge)離開(kai)關、接(jie)地刀(dao)分、合動(dong)作等(deng)遙信變(bian)位，保護動(dong)作、事(shi)(shi)故跳閘，以及電(dian)壓、電(dian)流、功率、功率因數(shu)越限等(deng)事(shi)(shi)件(jian)進行實時監(jian)測，并(bing)根據事(shi)(shi)件(jian)等(deng)級(ji)發(fa)出(chu)告警。系統(tong)報(bao)警時自動(dong)彈出(chu)實時報(bao)警窗口，并(bing)發(fa)出(chu)聲音或語(yu)音提醒。

4.4.7歷史事件查詢

系(xi)統能夠對遙信變位，保護動作、事故跳(tiao)閘，以及(ji)電(dian)壓、電(dian)流、功率、功率因數越限等事件記錄進行存儲和管(guan)理，方便用戶對系(xi)統事件和報警進行歷史追溯，查詢(xun)統計(ji)、事故分析。

4.4.8電能(neng)質量監測(ce)

系(xi)統(tong)(tong)可以對整個配(pei)電(dian)系(xi)統(tong)(tong)范(fan)圍內的(de)(de)(de)電(dian)能質量進行(xing)持續性(xing)的(de)(de)(de)監測，運行(xing)維(wei)護人員可以通過諧(xie)波(bo)(bo)分析棒圖(tu)、報(bao)表(biao)掌握進線、變壓(ya)器、重(zhong)要回路(lu)的(de)(de)(de)電(dian)壓(ya)、電(dian)流諧(xie)波(bo)(bo)畸變率、諧(xie)波(bo)(bo)含量、電(dian)壓(ya)不平衡度(du)等，及時(shi)采取相(xiang)應的(de)(de)(de)措施，降(jiang)低諧(xie)波(bo)(bo)損耗，減少因諧(xie)波(bo)(bo)造成的(de)(de)(de)異常(chang)和事故(該功能需要選配(pei)帶諧(xie)波(bo)(bo)監測功能的(de)(de)(de)電(dian)力儀表(biao)，不需要可刪除。

4.4.9遙控操作

系統支持(chi)對(dui)斷(duan)路器(qi)、隔離開關、接地刀等進行分、合遙控(kong)操作(zuo)(zuo)(zuo)。系統具(ju)有嚴格的密碼保(bao)護和操作(zuo)(zuo)(zuo)權限管理功能(neng)(neng)(neng)，對(dui)于每次(ci)遙控(kong)操作(zuo)(zuo)(zuo)，系統自動生(sheng)成操作(zuo)(zuo)(zuo)記錄，記錄內容包含操作(zuo)(zuo)(zuo)人、操作(zuo)(zuo)(zuo)時間、操作(zuo)(zuo)(zuo)類(lei)型等。實(shi)現該功能(neng)(neng)(neng)需要斷(duan)路器(qi)本(ben)身具(ju)有電(dian)操機構及保(bao)護保(bao)測(ce)控(kong)裝置具(ju)備遙控(kong)功能(neng)(neng)(neng)等硬件設備的支持(chi)。

4.4.10用戶權限管理

系(xi)(xi)統為保障系(xi)(xi)統安全(quan)穩(wen)定運行(xing)(xing)，設置了用(yong)(yong)戶權限(xian)管理功能(neng)。通(tong)過用(yong)(yong)戶權限(xian)管理能(neng)夠防(fang)止未(wei)經(jing)授(shou)權的(de)操作（如配電回路名稱修改等）。可以定義(yi)不同級(ji)別(bie)用(yong)(yong)戶的(de)登錄名、密(mi)碼及操作權限(xian)，為系(xi)(xi)統運行(xing)(xing)、維(wei)護、管理提供可靠的(de)安全(quan)保障。

4.4.11通訊狀態圖

系(xi)(xi)統(tong)支持實時監視接入系(xi)(xi)統(tong)的(de)(de)(de)各設備(bei)的(de)(de)(de)通訊(xun)狀(zhuang)態，能(neng)夠(gou)完整的(de)(de)(de)顯示整個(ge)系(xi)(xi)統(tong)網絡結構；可在線診斷設備(bei)通訊(xun)狀(zhuang)態，發(fa)生網絡異常(chang)時能(neng)自動在界面(mian)上顯示故(gu)(gu)障設備(bei)或(huo)元件及其(qi)故(gu)(gu)障部位。從而(er)方(fang)便運(yun)(yun)行(xing)維護(hu)人員(yuan)實時掌握現(xian)場各設備(bei)的(de)(de)(de)通訊(xun)狀(zhuang)態，及時維護(hu)出現(xian)異常(chang)的(de)(de)(de)設備(bei)，保證系(xi)(xi)統(tong)的(de)(de)(de)穩定運(yun)(yun)行(xing)。

4.4.12視頻監控(kong)

視(shi)頻(pin)監控展示了當前實時畫面（視(shi)頻(pin)直(zhi)播），選中某一個變配(pei)電站，即可查看該變配(pei)電站內視(shi)頻(pin)信息。

4.4.13用戶報告(gao)

用戶報告頁面主要用于對選定的變配(pei)電(dian)(dian)站自動匯總一個(ge)月的運行數(shu)據，對變壓器負(fu)荷、配(pei)電(dian)(dian)回路用電(dian)(dian)量、功率因(yin)數(shu)、報警事件等進行統計分析。

4.4.14APP支持

電力運維手機支(zhi)(zhi)持(chi)“監控系統"、“設備檔案"、“待(dai)辦事(shi)項(xiang)"、“巡(xun)檢(jian)記錄(lu)"和“缺陷記錄(lu)"五大模塊，支(zhi)(zhi)持(chi)一次圖(tu)、需(xu)量、用電量、視(shi)頻、曲線、溫濕度、同比、環比、電能質量、各種事(shi)件報警查(cha)詢(xun)，設備檔案查(cha)詢(xun)、待(dai)辦事(shi)件處(chu)理、巡(xun)檢(jian)記錄(lu)查(cha)詢(xun)等。

4.5系統硬件配置清單

5結語

船(chuan)廠(chang)電(dian)(dian)能(neng)(neng)管理及(ji)監控(kong)系(xi)統(tong)在應用過程(cheng)中，能(neng)(neng)實現用戶(hu)需求分(fen)(fen)析(xi)中所需要的功能(neng)(neng)，可以實現對(dui)10kV系(xi)統(tong)的電(dian)(dian)壓、電(dian)(dian)流(liu)、有功功率、無功功率、功率因數等電(dian)(dian)參量的實時監控(kong)，對(dui)異常(chang)值進行(xing)告警，并生成相(xiang)應的報表(biao)；可以實現對(dui)配電(dian)(dian)站(zhan)10kV、變電(dian)(dian)站(zhan)0.4kV回路的電(dian)(dian)能(neng)(neng)消耗統(tong)計和報表(biao)，實現對(dui)變電(dian)(dian)站(zhan)能(neng)(neng)耗使用相(xiang)關數據的分(fen)(fen)析(xi)與(yu)查詢。

除介紹(shao)的(de)(de)相(xiang)關功(gong)能(neng)，經(jing)過深入調研發現：某些船廠(chang)由(you)于功(gong)能(neng)擴建或者新建設施，新增的(de)(de)用(yong)(yong)電(dian)設備容易(yi)使得(de)船廠(chang)用(yong)(yong)電(dian)超容，影響供(gong)(gong)電(dian)系(xi)統(tong)的(de)(de)可靠性。結合本系(xi)統(tong)的(de)(de)功(gong)能(neng)，進一(yi)步開發相(xiang)關軟件(jian)功(gong)能(neng)研究船廠(chang)負荷(he)特性，進行船廠(chang)用(yong)(yong)電(dian)負荷(he)調配對于緩(huan)解(jie)船廠(chang)供(gong)(gong)需矛盾、安全穩(wen)定運行具有(you)重要意(yi)義。

安科瑞侯文莉