能源監測系統在智能工業園區的應用

高宇

摘 要：本文簡要介紹能源監測系統在智能工業園區當中的概念、含義以及應用方式，同時系統的合理設計實現樓與能源的監測與管理。通過能源監測系統實現工業園區環境的舒適性、美觀性改善，同時保障整個能源消耗的減少和控制，保障工業園區經濟效益與社會效益的最大化。

關鍵詞：能源監測系統;智能工業園區;應用

中圖分類號：TU855 文獻標識碼：A 文章編號：1671-2064（2019）12-0037-02

0 引言

伴隨著社會的持續性發展以及工業、建筑業的持續性發展，環境污染問題也在不斷的加重。我國約有90%以上的大型建筑、工業園區屬于典型的耗電大戶，在能源供應需求不斷加重的當下，采取各種途徑實現建筑節能改善工作均有著顯著的意義和價值。對于建筑執行能源消耗的管理以及效果的評價可以實現對建筑運營期間的能源消耗控制，其中空調、采暖、電梯以及照明等設備的能耗均會有明顯的減少，這也是提升工業園區經營成本的有效途徑。對此，探討能源監測系統在智能工業園區的應用具備顯著實際價值。

福建省電子產業基地科學工業園內共規劃了5棟一至五層廠房（層高均小于24.0m）、1棟12層產業孵化廠房（高度為56.5m）、1棟6層六號廠房（高度為23.9m）及4棟9層倒班宿舍（高度均小于32.0m），五處傳達室，埋地式生產廢水處理站五處。總用地面積208326.41平方米，總建筑面積360134.07平方米，其中地上建筑面積352930.92平方米，地下建筑面積7203.15平方米，建筑密度32.24%，綠化率18.61%。

本工程在二號廠房一層設置一個開閉所，另在各廠房內一層及1#宿舍樓一層各設置1個10/0.4kV變電所（共8個），福州市政電網提供三路10kV電源至低區開閉所。各10/0.4kV變電所10kV電源引自廠區內開閉所，除6#（產業孵化廠房）和8#（宿舍區）10/0.4kV變電所要求引入雙重10kV電源，其余1#～5#變電所以及7#10/0.4kV變電所均引入一路10kV電源，為滿足本區內二級及以上負荷等重要負荷的供電要求，另在各10/0.4kV變配電房旁另設置柴油發電機一臺。

由于此工業園區面積大，變配電房、配電間和用電設備多且分散，地理位置離市區較偏遠，人員招聘難且費用高。為提高效率減少工作人員數量，減輕勞動強度，在園區設計建設時提出并要求增加能源管理系統和電力監控系統，納入智能工業園區智能化管理系統。所有主路電力開關設備選型上采用有數據通信接口的智能化開關，可實現遠程數據采集、狀態監測和遠程控制。為提升工業園區的能源供應提供了可靠的數據保證。

1 能源監測系統的應用

智能工業園區的能源監測系統主要是針對園區當中的供電、照明、通風、供熱、安防等系統實行綜合性調控與整合，并借助智能化的測量、園區配電的自動化處理以及分布式能源監測等系統實現對用戶能源供應、用戶設備調控、園區分布式能源應用以及儲能設備的監控、分析以及評估管理等操作，并以用戶的需求為目標做好能源管理工作，提供微網的獨立性運行，保障能源的情節性以及環境污染的最小化，并提升用戶的能源使用效率[1]。智能測量則屬于對智能工業園區的能源使用信息實現檢測并采集的一個系統，其能夠為其他系統提供信息的支持。智能工業園區的配電自動化系統能夠實現對樓宇配電系統的智能化開關、用電設備的監測以及故障自動監測、隔離以及報告，并且對于樓宇的供熱系統實現針對性的管控。園區的分布式能源則是通過樓宇的不同分布式能源儲備系統以及冷熱負荷、監控、保護裝置等形成一個集成化系統，該系統具備一定的電網錯峰運行功能，同時可以應用清潔能源以及節能減排等效益。

能源監測系統能夠應用自動化控制的方式通過計算機技術實現對不同設備的針對性監控與管理，并促使不同子系統設備始終處于一個高效配合、有序運行的狀態，從而保障建筑的舒適性以及安全性，并實現能源消耗的減少和控制。

2 能源監測系統的設計

下面以變配電設備的監測為例進行系統化分析。變配電設備監測屬于能源監測管理系統的主要環節，只需要低壓配電支路，將建筑區域安裝機電設備功能進行合理分配，并對出線的電路實行全面監測并計量，便可以獲取該建筑區域的機電設備能源消耗情況，從而更好的實現數據分析與監督管理[2]。通過總結分析，認為變配電設備的監測主要的技術方案有兩個方面。

2.1 園區自控系統子

這一方案與Honeywe11 EBI系統相似。在智能園區當中構建一個自動化系統并作為變配電設備的監測子系統，借助系統平臺實現對相關設備的監視與管理，但是管理行為只體現在行業管理不能直接控制，普遍的監測功能包括高壓側的電壓電流功率以及功率因數;變壓器的溫度;變壓器的電流功率電壓以及功率因素;部分直線的電流電壓以及功率;高壓進出線以及二路僅限的聯絡線斷路器工作狀態并在異常時報警;變配電設備的監測，實行開關與故障的開關量設置，借助DDC控制器實現信號的傳播，并對電壓、電流等實現模擬量控制。控制方式有兩種，一種是借助對電壓變送器、電流變送器的信號轉換成為標準信號并接入DDC控制器，另一種則是借助多功能組合式的儀表并接入到電力主線路當中，測量電流電壓顯示Modbus通訊協議，并借助網管接入監測系統。第二種方式相對而言在監測的及時性、精確度以及安裝維護方面的便捷性有一定優勢，其能夠以CROMPTON的integra多功能數字表等設備為例進行應用。電壓電流的監測精度可以達到0.1%，并且可以用一塊表實現對多個線路和設備的信息監測。

2.2 專用變配電監控系統

這一方案與ABB的ESD-3000系統相似。通過專用的變配電監測設備進行管理，這一類系統普遍是按照變配電系統針對性的設計的，其能夠實現開關狀態的監測、運行量的監測、電能的質量判斷以及遠程控制、報警提示、邏輯管理以及報表生成等。這一種監控系統本身的使用可靠度以及功能有明顯的拓展，能夠顯著提升用電的管理效率，可以更好的提高供電的質量以及電壓的合格率，最大程度的降低運行維護的成本。

專用的變配電監測系統主要功能包含：電源的監測。可以實現對高壓、低壓電源的進出線電流電壓功率以及功率因素的監測，同時還能夠實現對供電量的計算;變壓器的監測。可以準確記錄變壓器的運行溫度、風冷痛風情況以及變壓器的油溫、油位等信息;可以實現對不同電壓負荷、電流以及功率的監測，并將所監測的數據與閾值進行對比分析，在超過閾值時將優先級較低的運行設備暫停工作;線路狀態的監測。主要是針對高壓的進出線以及二路僅限的連接線進行斷路器的控制，同時進行報警處理;用電源控制。電源供電在中斷時可以自動啟動柴油發動機，同時在恢復之后及時停止備用電源并在倒閘后恢復正常供電。期間可以借助高低壓的控制柜實現自動化的轉換，這對于系統的節能控制以及能源的合理應用有著顯著的推動作用;供電恢復的控制。在供電恢復正常的情況下，可以根據之前所設定的有限性程度規定，啟動不同的用電設備，并快速恢復正常的運行狀態，可以有效的規避各種設備運行故障問題，同時還可以促使供電系統及時跳閘。

專用變配電監控系統的控制功能相對較多，例如可以實現對高壓、低壓進出線以及連接線的斷路器控制，對于主要線路的斷路器實現遠程遙控，例如可以及時開關水泵房、供熱站供電的斷路器。對于電動機可以實現智能化控制，借助電源饋線可以及時作出對電流以及接地的保護，在三相不平等時可以及時合閘并啟用備用電源。對于變壓器的設計實現及時的分析，在出現內部故障、過載或過熱保護時可以及時斷路。在備用的發電機監測方面，專用變配電監控系統能夠實現對線路的電氣參數監測以及發電機的運行功能監測，同時做好發電機與線路的運行狀態、相關線路的開關控制情況以及直流電源的供電裝等。另外，專用變配電監控系統還能夠實現對變電所的保護。

專用變配電監控系統邏輯結構層當中主要層包含設備、通訊以及系統后臺主站。設備層抓喲是監測的裝置、繼電保護器相關裝置、用電設備以及PLC等前端的各種設備。設備層主要是完成數據的監測以及保護操作的執行，同時及時性愛你部分電力現場的數據獲取以及信息裝調的監測，及時將所獲取的信息發送到系統后臺主站，并實現系統通訊層次的數據傳輸，從而準確執行各種操作的動作[4];通訊層主要是在電力運行期間，將通訊的前端設備與通訊間隔層當中的不同子站以相關部分進行針對性的線路與設備監控，同時形成一個相互不影響、不干擾的獨立性系統，其本身具備較強的獨立性與穩定性，通訊間隔層主要職責在于不同邏輯層的通訊，可以準確實現數據的采集，準確獲取設備層所提供的各種信息，在處理打包之后通過通訊層傳輸到主站，并借助主站的分析處理將監測與控制操作的命令傳輸到設備層，從而實現一個循環性的信息傳輸以及操作控制的實現;系統后臺主站則是中心控制室當中的計算機設備，后臺主站主要的職責在于中間層與設備層之間的通訊，在數據分析的同時還能夠實現各種操作命令的下達。

2.3 兩種方式的對比和聯合應用

通過對兩種方式的對比之后發現，專用變配電監控系統的優勢在于專業性以及應用范圍范圍光甲突出，在功能方面更完善和豐富，并且數據的分析以及報表的總結更加理想，可以更好的實現集成化的管理，同時也能夠在特殊情況下獨立運行，但是整體成本相對于前者要高出許多。前者屬于園區控制系統當中的一個子系統，所以只能夠實現對部分數據的監測，但是這一些監測功能基本可以滿足智能樓宇的監測需求，可以借助輸出Execl電子表格并通過表格當中的報表功能以及數據功能實現數據的分析處理，但偶爾需要借助二次軟件或人工的方式才可以完成數據分析。因此，電子產業基地科學工業園采用能源管理系統作為系統集成的整體管理系統，變配電力監控系統作為子系統對電力安全運行進行監測管理。

3 結語

綜上所述，在智能工業園區中能源監測系統的合理應用能夠對園區能耗實現準確性控制，同時借助數據的實時監測采集可以準確了解每一個設備的運行狀態、能源消耗并提供報警與歷史數據查詢等服務，結合實際的運行情況、負荷需求不斷調整設備的運行狀況，并按照新能源供電模式以及設備配置決策并執行最佳的能源控制方案，從而真正實現工業園區智能化。

參考文獻

[1] 謝珍建，胡衛利，談健，etal.面向區域能源服務商的智能樓宇需求側響應優化策略[J].電力建設，2018，33（11）：144-145.

[2] 焦國華.基于SOA架構樓宇能源管控系統的分析與設計[J].自動化技術與應用，2019，23（1）：117-120.

[3] 駱東松，呂朝磊.基于WSNs的智能樓宇能耗監測管理系統研究[J].自動化與儀表，2018，33（3）：101-104.

[4] 譚寶，劉建群.基于IEC61499分布式智能照明控制系統的設計[J].現代電子技術，2017，14（22）：190-194.