能耗在線監測系統在江陰港口集團辦公樓中的應用

孫麗莉
摘要：介紹了江陰港港口集團有限公司新建辦公樓能耗在線監測系統的系統結構、數據采集及系統軟件的功能實現。通過對各辦公室空調、照明與插座用電進行分析處理 ，把分析處理結果通過表格、圖片等方式進行公布。企業管理人員可通過該系統平臺，建立健全企業節能管理制度，約束各用能單位的能源消耗，提高企業辦公的運行能效。
關鍵字：辦公節能；用能管理；能耗監測；港口； 數據采集
0 引言
　　能源消耗是企業生產成本中重要的可控部分，降低能源消耗是企業降低生產成本的重要途徑。隨著社會的不斷進步和科學技術的不斷發展，節能技術和裝備如高效鍋爐窯爐、電機及拖動設備、余熱余壓利用裝備、節能儀器設備等已廣泛應用于企業生產工序的各個環節。生產型企業的辦公管理能源消耗量（主要為耗電量）也是其能源消耗的重要組成部分，但因其占能源消耗總量的比重不大，在企業節能改造實施過程中往往被忽略。如果在企業辦公建筑中建立能源監管體系，通過計算機等輔助手段將能耗分類計量，就可發現高能耗點和不必要的能耗消耗量，在此基礎上加強用能考核管理，往往可以起到事半功倍的效果。
　　本文結合江陰港港口集團股份有限公司5號碼頭新建辦公樓能耗（電能）在線監測系統，對生產型企業如何建立有效的辦公管理用能監測進行了詳細介紹。
1 配電情況及建設目標
　　江陰港港口集團股份有限公司5號碼頭新建辦公樓為三層辦公樓，該樓電源總進線由碼頭5#變電所0.4kV配出回路引入至總配電箱。總配電箱位于一樓網絡機房外間，設總開關、各樓層總開關，再采用放射式與干狀式混合的配電模式將電源引至各辦公室。各辦公室均設單獨的PZ30配電箱，為便于電能的消耗分類，電源引入各辦公室后分配為空調用電和照明插座用電。如下圖1所示為該辦公樓三樓各辦公室的分布示意：
 

圖1 辦公樓三樓各辦公室分布示意

　　系統建設方和承建方經充分討論，認為該能耗在線監測系統應實現如下目標：
　　(1)各辦公室的用電按空調用電、照明插座用電分別計量，實現能耗波動幅度跟蹤，實現能耗的準確預測；
　　(2)將各辦公室用電按部門進行匯總統計，并以幫圖、曲線等多種形式展示，實現能耗監測，避免不合理能耗；
　　(3)可建立用電標桿值，對超額用電或非正常用電等起到提示作用，實現能耗標準化管理，形成具有推廣性的標準規范；
　　(4)系統建成后能于局域網內電腦查看該系統的展示數據；實現能耗量化分析、能耗管理流程化和精細化管理，節能效果評估，實現對節能改造措施的全面管理；
2 系統組網結構設計實現
　　依據新建辦公樓的配電情況和辦公室分布情況，能耗在線監測系統建設采用分層分布式結構，系統包括：站控管理層、網絡通訊層、現場設備層。系統網絡結構如圖2所示：
 

圖2 系統網絡結構圖

　　管理測控層是針對系統的使用和維護人員的人機交互窗口，也是系統的最上層部分。在該能耗在線監測系統的建設中，配置了數據服務器用以采集、存儲與處理各回路耗電信息、Web服務器將友好的人機界面通過互聯網展示給使用者，并設置了用于系統日常維護的工程師工作站；
　　通訊控制層主要是由通訊服務器、接口轉換器件及總線網絡等組成，是數據信息交換的橋梁。在該項目方案中通訊控制層配置1臺8端口數據采集器，考慮到通訊可靠性及防雷等因素，配置串口隔離設備。1～3樓層按東西側分別引一根RS485總線，連接位于各辦公室的單相計量表計至串口服務器，通訊總線采用屏蔽雙絞線（RVSP2×0.75），穿Φ25管沿墻壁鋪設至各房間；
　　現場設備層主要是連接于網絡中用于電參量采集測量的各類型的儀表等，也是構建該配電系統必要的基本組成元素。為建立用電分項計量體系，在本項目方案設計時即為每個辦公室的PZ30箱內安裝兩只單相一次接入導軌式電能計量表，分別計量該辦公室的空調用電和照明插座用電。基于該設計方案，辦公樓1樓層16個辦公室配置32只單相計量表計、2樓層17個辦公室（含會議室）配置34只單相計量表計、3樓層17個辦公室（含會議室）配置34只單相計量表計、總配電箱配置4只三箱計量表計。
3系統功能設計實現
　　能耗在線監測系統圍繞系統建設目標，設計了以下軟件功能：
(1)用電回路清晰的計量體系結構
　　江陰港港口集團辦公樓共有三層，能耗系統在辦公樓總進線、各樓層、各辦公室分別安裝了兩個電能表，分別用來計量空調用電和照明插座用電，結合 4只用電總表，整個系統共設置了104個計量點，建立了覆蓋整個辦公樓的用電計量體系。系統軟件中建立了計量體系展示功能，如圖3所示，系統使用人員通過該功能界面可一目了然的了解該辦公樓的配電層次分級情況；
 

圖3 計量體系展示

(2)電能管理ERP
　　系統管理或維護人員還可以通過用電回路信息維護功能配置用電支路的名稱、用電類型（空調用電、照明插座用電）、所屬部門、電能表類型等信息，該功能使得系統可以對各用電回路的用電量自動按部門進行統計，可對管理用電按部門劃分，建立類似于財務ERP的電能管理ERP分配功能。該功能便于辦公室所屬部門的變更等信息變化時系統的維護工作。配置界面如圖4所示；
 

圖4用電回路信息維護

(3)用電展示與能耗排序
　　系統主界面可直觀的以數據和棒圖形式顯示該辦公樓當月用電、上月用電、當年用電、上年同期用電電能消耗總量、當月每日空調耗電量結合氣溫變化的趨勢、當月照明插座耗電量的平均值與變化對比趨勢、各部門當月耗電量的排名情況，企業節能辦或企業管理人員通過該界面可直觀了解企業用電消耗概況。如圖5所示；
 

圖5 系統展示畫面

(4)節能潛力挖掘——非工作時段用電分析
　　該電能管理系統軟件具備逐日顯示各回路的用電情況的功能，并且將非工作日用電以藍色柱體區別顯示，并標定日耗電平均值線，如某日用電明顯高于平時正常用電，則可通過系統的用電回路逐時分析查找耗電點，進行必要整改，防止非正常耗電情況的發生。如圖6回路逐日用電棒圖趨勢和圖7某回路逐時用電分析趨勢；
 

圖6回路逐日用電棒圖趨勢

圖7 某回路逐時用電分析趨勢

(5)分時段電能管理
　　電能管理系統可根據供電局電費標準于軟件中設置峰、平、谷的時段和費率，也可根據客戶的實際情況設置工作和非工作時間段，通過能耗系統可以找到各回路非工作時間的不合理用電，通過獎懲措施使員工養成下班后及時關閉用電設備的習慣，如圖8 峰、平、谷時段耗電展示；
 

圖8峰、平、谷時段耗電展示

(6)建立績效考核措施
　　辦公樓主要用于行政辦公，系統根據客戶要求將各個辦公室劃分到每個部門，系統自動完成部門用能的統計與分析，并可于系統信息維護中錄入部門人員數量、各部門建筑面積等信息，并按綜合耗電量、人均耗電量、單位面積耗電量進行綜合排名分析，并可對各部門、辦公室進行耗電限量信息錄入，當耗電量接近或高于限值時，自動彈出提示信息，如圖9為部門綜合耗電量排行；
 

圖9 部門綜合耗電量排行

(7)用電量統計報表
    系統軟件自動采集并按部門生成用電量月報表，該報表可提交財務或自動轉入財務ERP系統，便于各部門的獨立核算，如圖10用電量月報表；
 

圖10 用電量月報表

　　用能管理考核單位通過以上軟件功能的實現，合理的制定了各部門的用電標桿值，并將用電量以財務數據反饋至各部門，建立了有效的用能管理考核制度。通過系統的建設和制度的建立，使企業管理辦公人員節能意識大大提高，有效的節約了企業管理辦公能源消耗。
4結束語
　　企業管理辦公能耗在線監測系統的設計主要是結合信息技術建立一套符合用戶實際需求的計算機輔助管理軟件，系統軟件通過數據實時采集與自動存儲，得到用電過程的原始數據；通過功能設計與實現，對數據的優化與整合，并以友好直觀的人機界面展示給企業管理人員，對其用電管理模式的改進提供數據支撐，建立用電考核機制，從而實現辦公用電的科學化管理。

文章來源：《自動化博覽》 2014年 第1期

參考文獻：
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[ 3 ]岳明.用戶側電能管理系統及其應用[E].電力需求側管理 第15卷 第5期 2013.9

 

作者簡介：

孫麗莉，女，本科，沈陽安科瑞電力系統集成有限公司工程師，主要研究方向為智能電力監控與電能管理系統，技術交流：024-22598684 傳真：024-22598310 郵箱：acrelsll@163.com