工廠電力負荷用電量實時監(jiān)控系統(tǒng)開發(fā)

工廠電力負荷用電量實時監(jiān)控系統(tǒng)應用項目介紹

隨著我國電力需求的快速增長，保證電網(wǎng)安全經濟運行，如何提高電力能源的利用

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

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

電部門電能監(jiān)控技術水平和應變能力，必須對工廠電力負荷和日用電量進行實時監(jiān)控，

以合理調度用電負荷，科學地指導安排生產計劃，有效地避開峰電時段。既能有效避免

限電拉閘最大負荷的產生，從而避免因停電造成的生產設備損害。并能作到最大限度地

為企業(yè)減少峰電時段的高昂電費支出。

1.企業(yè)現(xiàn)狀與節(jié)能的重要性

節(jié)能是我國經濟發(fā)展的一項長遠戰(zhàn)略方針，同時,也是企業(yè)降低生產成本、實施價值

的一項重要內容。根據(jù)用電規(guī)律，我國電力部門通常將一天化分成5個時段，并按照三

種價格標準進行收費。既全天的電價分為峰電價格，平電價格和谷電價格三種，谷電價

格還不足于峰電價格的1/3,是最為經濟的?？上攵芎拇蟮碾娏υO備若能安排在谷

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

車間的工作班次和時間，就成了關鍵所在。要實現(xiàn)合理分配，當然首先要明了各車間在

各個時段的用電能耗。2005年該廠在架設企業(yè)內部光纖網(wǎng)絡的同期，著手投資建造基

于IPC研華工控機的電力負荷實時監(jiān)控系統(tǒng)平臺。以實現(xiàn)在廠內總調度臺主服務器上采

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

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

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

產作業(yè)計劃，達到節(jié)能增效的目的。

2.電力負荷實時監(jiān)控系統(tǒng)設計

2.1采集站點基本配置

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、長沙威勝等多個等廠家的產品⑴，將所有電能表按照品牌和通訊協(xié)議不同版本進行

分組并分別設置地址，將RS485的通訊信號分組串并接在一起后，經轉換模塊接入計

算機串口。如新購置電能表最好采用一個廠家產品為好。轉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

隨著社會經濟的快速發(fā)展，能源問題已經成為制約經濟和社會發(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)中電力和電器設備(如：高低壓開關柜、變壓器、直流屏、電纜等電力設施設備；

空調、風機、水泵、空壓機等電器設備)占主要部分。同時這些電器設備也是風、冷、

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

行及狀態(tài)的安全性、合理性的進行實時監(jiān)控及科學化的管理。工廠電能監(jiān)控管理查詢系

統(tǒng)軟件就是針對能源動力設備的特點提出的能源管理整體解決方案。該系統(tǒng)即時掌握變

配電系統(tǒng)的實時運行狀態(tài)，發(fā)現(xiàn)運行故障即時響應。為值守人員提供負荷分析，方便合

理調度、遠控合分閘、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

短了事故停電時間，實現(xiàn)對變配電系統(tǒng)的現(xiàn)代化運行管理。

3.1工廠電力負荷用電量網(wǎng)絡實時監(jiān)控軟件產品與變電站自動化軟件的區(qū)別

一直以來人們對電能監(jiān)控管理有一個誤區(qū)，認為電能監(jiān)控管理軟件就是變電站自動

化系統(tǒng)產品，一些有變電站保護系統(tǒng)的企業(yè)自認為已實現(xiàn)了用電管理。其實不然，變電

站保護系統(tǒng)只是針對10KV或10KV以上的供電回路的安全性和操作性設計的系統(tǒng)產

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

作權登記證書，具有完全自主知識產權。如圖2所示。

計算機軟件著作權

登記證書

編％枚升登字第056101號

"id號：2006SR08435權利取得方式:原始取稗

權利他用:全部權利

d工廠電力黃荷用電量網(wǎng)結實時

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■有用電量實時20051215

監(jiān)控系前

署作權人:十堰電隆科技有限公司根據(jù)《計0機軟件保護條例》和《計算機軟件

著作權登記辦法》峋潴定,對以卜齊用ir-tlOkl

圖2計算機軟件著作權登記證書

工廠電力負荷實時監(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、顯示計量于一體，運用先進的數(shù)據(jù)分析挖掘技術，實現(xiàn)科學管理決策。

對變配電系統(tǒng)各種運行開關量狀態(tài)和各種電參數(shù)進行實時采集、顯示和計量?？梢园?/p>

括對空壓站系統(tǒng)、鍋爐系統(tǒng)等非電力數(shù)據(jù)的采集、顯示和計量。對能源系統(tǒng)的經濟運

行、負荷分析、躲峰填谷、經濟核算、合理調度等科學管理作用。以下給出兒組實際

應用單位的電能采集數(shù)據(jù)、全廠負荷曲線、用電量實時數(shù)據(jù)日報表；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IS-2沫制甲電介N3YF唐更平電價3書處理平電價南反線干:n價卡火爐平電價

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I3而處理總無動

10.4021

0.352■1.248I0.35(i

卜卡受護勸回收

［4-2/IW布因射I34F虐R功因於國壓線功回數(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

.”運行系統(tǒng)二J回刊

畫面特殊調試

透入系統(tǒng)用電負荷負曙曲坡系統(tǒng)日電置車同日電量系統(tǒng)級臺報表車間姐合報表系統(tǒng)電量報或系統(tǒng)說明

全廠車間組合包量實時數(shù)據(jù)總報;k磁，刪除報表|2006y2m9.r1l頁面設置報表打印

IZUUbyZmH.rtl;

題刷新列表1礴報表查詢■2006y2m9.rtl報表夜覽一回主日

供電械◎有功崢電量產電量衛(wèi)電每平電價1店無功」功軍團蚣最大負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0.0680.0000.0680.0000.4240.0011.001.21742.124380.132695.633666.35942s.940

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1-58工財1.4030.0010.5390.8640.2890.5470.93154.91789.686366.715714.970707.902832.963

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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0.0330.0000.0000.0330.2040.0620.5367.1i.4280.1250.1011.2022.371

m九機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時數(shù)據(jù)報表

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)查詢結果

3.3實現(xiàn)對整個能源系統(tǒng)運行的綜合監(jiān)測，提高系統(tǒng)的安全保護能力

電能實時監(jiān)控能源管理系統(tǒng)提供對能源設施及設備的監(jiān)控及數(shù)據(jù)分析，可提高能源

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

通過設定參數(shù)的閾值,實現(xiàn)各種電量的越限報警和對潛在的事故進行預報警功能C

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

時間），來指導維修，減少故障的處理時間及停電時間。

實現(xiàn)對整個能源系統(tǒng)問題診斷，提高管理工程師的實施效率，實現(xiàn)對整個能源系統(tǒng)

運行數(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)，可以實現(xiàn)各種記錄根據(jù)用戶要求按照對象、性質、時間

等項目進行檢索，以便進行查詢和故障分析。

系統(tǒng)具有對測量數(shù)據(jù)等信息的按日、月、年等進行統(tǒng)計報表功能。

系統(tǒng)可以統(tǒng)計和打印所監(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小時變化曲線。

統(tǒng)計和打印各斷路器運行狀態(tài)變化時間及故障報警時間、類別及操作人信息。

統(tǒng)計和打印有功電度、無功電度的一天24小時內單位小時用電量，同時具有峰、平谷、

計費功能，能夠實時計算每天的用電量和平均電費，日總用電量和所有費用。

電能實時監(jiān)控管理軟件實現(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，實現(xiàn)各類智能設備的數(shù)據(jù)協(xié)議自動轉換；及與其他軟件的數(shù)據(jù)接口。

?構造企業(yè)信息平臺，通過系統(tǒng)能源監(jiān)控數(shù)據(jù)與ERP系統(tǒng)整合，利用先進的數(shù)據(jù)挖掘技

術，使生產效率和市場效益最大化。

?通過系統(tǒng)設備運行數(shù)據(jù)，制定臨時或定期的設備維修計劃；按計劃維修、減少運營和

維修成本。

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

堅實、可靠的基礎。

3.4能源管理建設情況

原先企業(yè)用電概況

公司原來對每個生產部門規(guī)定了用電的最高限額,生產車間應有計劃合理地安排生

產任務，不得超過用電的限額，以此對車間進行考核。但由于人工操控的原因，對車間

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，但由于缺乏事實憑據(jù)，不能有

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

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

4.電能負荷監(jiān)控系統(tǒng)運行界面說明和基本技術要求

1）每種界面設常用（主菜單）按鈕：用電負荷、負荷曲線、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，詳見用電負荷界面。

2）每種界面設定當前時間（年、月、日、時、分、秒）、當前總功率、當前功率因數(shù)

等顯示窗口。

3)用電負荷均顯示當前實際值，不作保存，縱向操作界面用滾動條拖動。

4)負荷曲線設左右雙向移動標尺，界面設標尺時間、標尺負荷、日最大負荷和月最大

負荷顯示窗口。負荷曲線滾動保存1?600天，操作界面用滾動條拖動，標尺用光電鼠標

拖動。

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

電量，功率因數(shù)和日、月最大負荷數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)要求能保存3年，每月滾動一次。

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)的打印：如一幅界面能排下的，采用界面打印，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：峰平谷時段、峰平谷電價，電能計量表單

位組合、倍率、供電系統(tǒng)圖等。

9)系統(tǒng)退出運行后，只要計算機關機，則所有數(shù)據(jù)的處理照常進行。

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

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

11)例如：平均電價的計算：平均電價=(峰電量X峰電價單價+谷電價+(總電量.峰電

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

谷電單價().2035元/KWH：計算電費峰、平、谷的單價可以更新改變。

2

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

4.1實際應用

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

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

將信號通過以太網(wǎng)傳輸?shù)街骺胤掌魃希茉垂芾硐到y(tǒng)便可對全廠負荷情況進行了實時

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

對于正在超額用電的車間就可作出及時的管理辦法，并提供確實的憑據(jù)已考核各個車

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)場就可全面及時地掌握廠

區(qū)總負荷情況以及各