基于電能管理型斷路器的能源管理系統(tǒng)

管瑞良 陳 平 沈閏龍

（常熟開關(guān)制造有限公司（原常熟開關(guān)廠），江蘇 常熟 215500）

中國(guó)是一個(gè)發(fā)展中國(guó)家，人口眾多，人均能源資源相對(duì)匾乏。人均耕地只有世界人均耕地的1/3，水資源只有世界人均占有量的1/4，已探明的煤炭?jī)?chǔ)量只占世界儲(chǔ)量的11%，原油占2.4%。同時(shí)，中國(guó)的用電量保持攀升，但是效率低下，據(jù)國(guó)際能源署報(bào)告，從一次能源到有效電力消費(fèi)的價(jià)值鏈上，損耗接近80%。

因此，積極提高能源使用效率，就能夠大大緩解國(guó)家能源緊缺狀況，促進(jìn)中國(guó)國(guó)民經(jīng)濟(jì)建設(shè)的發(fā)展。而且提倡節(jié)能是貫徹可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略、實(shí)現(xiàn)國(guó)家節(jié)能規(guī)劃目標(biāo)、減排溫室氣體的重要措施，符合全球發(fā)展趨勢(shì)。

1 能源管理系統(tǒng)

能源的計(jì)量、監(jiān)測(cè)與管理，是實(shí)現(xiàn)節(jié)能減排的基礎(chǔ)。因此，在國(guó)家的各種相關(guān)政策中，均對(duì)能源管理提出了明確的要求，例如，按照《中華人民共和國(guó)節(jié)約能源法》的規(guī)定，用能單位應(yīng)當(dāng)加強(qiáng)能源計(jì)量管理，建立能源消費(fèi)統(tǒng)計(jì)和能源利用狀況分析制度，對(duì)各類能源的消費(fèi)實(shí)行分類計(jì)量和統(tǒng)計(jì)。

能源管理系統(tǒng)是信息化系統(tǒng)的一個(gè)重要組成部分，實(shí)時(shí)監(jiān)控企業(yè)各種能源的詳細(xì)使用情況，為節(jié)能降耗提供直觀科學(xué)的依據(jù)，為用戶查找能耗弱點(diǎn)，促進(jìn)企業(yè)管理水平的進(jìn)一步提高及運(yùn)營(yíng)成本的進(jìn)一步降低。使能源使用合理，控制浪費(fèi)，達(dá)到節(jié)能減排，節(jié)能降耗，再創(chuàng)造效益的目的。通過(guò)數(shù)據(jù)分析，可以幫助用戶對(duì)每個(gè)用電區(qū)域以及主要耗能設(shè)備進(jìn)行實(shí)時(shí)考核，杜絕浪費(fèi)，并可以幫助用戶進(jìn)一步優(yōu)化工藝，以降低單位能耗成本。

對(duì)于大多數(shù)用戶來(lái)說(shuō)，能源消耗大部分為電能消耗，因此能源管理系統(tǒng)主要面向的是電能管理。而電能管理的第一步就是實(shí)現(xiàn)監(jiān)測(cè)功能，通過(guò)智能化的監(jiān)測(cè)設(shè)備實(shí)現(xiàn)對(duì)現(xiàn)場(chǎng)層用電數(shù)據(jù)的采集。

常熟開關(guān)制造有限公司最新研發(fā)的電能管理型斷路器產(chǎn)品，就是專門應(yīng)對(duì)能源管理系統(tǒng)的需要而開發(fā)的，并且相比傳統(tǒng)的儀表監(jiān)測(cè)方案有很大的改進(jìn)。

2 電能管理型斷路器介紹

1）CW3電能管理型智能萬(wàn)能式斷路器

常熟開關(guān)制造有限公司全新推出的 CW3系列智能型萬(wàn)能式斷路器，該斷路器是本公司設(shè)計(jì)人員把豐富的斷路器研發(fā)經(jīng)驗(yàn)、成熟的配電技術(shù)與人性化設(shè)計(jì)相結(jié)合的新一代產(chǎn)品，斷路器可應(yīng)用于各種低壓配電領(lǐng)域，不但可實(shí)現(xiàn)對(duì)線路的保護(hù)，還可實(shí)現(xiàn)對(duì)電動(dòng)機(jī)（斷路器滿足GB50055對(duì)電動(dòng)機(jī)保護(hù)要求）、發(fā)電機(jī)（斷路器滿足 GB755對(duì)發(fā)電機(jī)保護(hù)要求）等設(shè)備的保護(hù)，為用戶提供了更安全、更可靠、更全面的低壓配電保護(hù)方案。

CW3在性能上相比以往產(chǎn)品有了較大提升， Icu（額定極限短路分?jǐn)嗄芰Γ?Ics（額定運(yùn)行短路分?jǐn)嗄芰Γ?Icw（額定短時(shí)耐受電流），部分指標(biāo)甚至超過(guò)國(guó)外同類產(chǎn)品，確保系統(tǒng)選擇性，提高了運(yùn)行可靠性。

CW3導(dǎo)入最先進(jìn)的斷路器智能化管理理念，斷路器可監(jiān)測(cè)內(nèi)部溫度、內(nèi)部附件、本體、抽屜座運(yùn)行狀態(tài)（專利技術(shù)），提供全面電力運(yùn)行智能管理和保護(hù)，控制器種類多樣化，方便用戶選擇。其中EQ型智能脫扣器具備電能管理功能，擁有電流、電壓、功率、頻率、電能、相序、需用值測(cè)量以及附加保護(hù)功能，參數(shù)可進(jìn)行連續(xù)設(shè)定，同時(shí)還具備諧波分析和故障波形捕捉功能。

CW3電量參數(shù)采用有效值測(cè)量，測(cè)量精度高，電壓精度0.5% ，電流精度1.5%，功率精度2.5%。CW3智能型萬(wàn)能式斷路器及配套的EQ型智能脫扣器如圖1所示。

2）CM5電能管理型智能塑殼斷路器

更好地適應(yīng)智能電網(wǎng)的發(fā)展，常熟開關(guān)制造有限公司在國(guó)內(nèi)塑殼斷路器上率先實(shí)現(xiàn)能量管理、功率測(cè)量、電能測(cè)量、諧波分析，并內(nèi)置通信功能，這就是最新型的CM5能量管理型智能塑殼斷路器。

CM5電能管理型智能塑殼斷路器全系列采用雙斷點(diǎn)結(jié)構(gòu)、高限流性能、專利技術(shù)確保大電流高電壓（AC690V）的分?jǐn)嗯c保護(hù)的穩(wěn)定可靠，全系列分?jǐn)嗄芰ψ罡咧?Icu=Ics=150kA/AC400V，AC690V可達(dá)40kA，相比傳統(tǒng)產(chǎn)品在性能上實(shí)現(xiàn)了成倍的飛躍。

CM5電能管理型智能塑殼斷路器配備了最新的IP型控制器，使其在測(cè)量方式上有了重大的改進(jìn)，互感器采用雙線圈結(jié)構(gòu)，增加了更多的測(cè)量功能，可測(cè)量電流、電壓、頻率、功率、諧波等，電流精度1.5%、電壓精度0.5%、頻率精度0.1Hz、功率精度 2.5%、諧波精度 5%，實(shí)現(xiàn)了在緊湊體積下的高精度測(cè)量。CM5采用全范圍有效值電流測(cè)量，可有效提高電流測(cè)量的準(zhǔn)確性和抗諧波能力。CM5電能管理型智能塑殼斷路器（IP型控制器）如圖2所示。

圖2 CM5電能管理型智能塑殼斷路器（IP型控制器）

3 基于電能管理型斷路器的能源管理系統(tǒng)的優(yōu)勢(shì)

基于電能管理型斷路器的能源管理系統(tǒng)相比傳統(tǒng)基本儀表的能源管理系統(tǒng)具有非常大的優(yōu)勢(shì)，主要表現(xiàn)在：

1）使用電能管理型斷路器設(shè)備更精簡(jiǎn)，組網(wǎng)更方便，可靠性更高

傳統(tǒng)的斷路器回路要實(shí)現(xiàn)電能監(jiān)測(cè)需另外加裝測(cè)量?jī)x表及電流互感器，如果需要對(duì)斷路器的狀態(tài)進(jìn)行采集的話，還需要安裝斷路器輔助，并連接到儀表的數(shù)字輸入端子，相比直接使用電能管理型斷路器的方案，不僅設(shè)備數(shù)量多，而且安裝得二次線路繁多，可靠性也收到影響。

而使用電能管理型斷路器的話，由于電能管理型斷路器已經(jīng)內(nèi)置高精度互感器，并且集成了現(xiàn)場(chǎng)總線通信接口，因此只需要將一根通信線與該斷路器相連接，就可以實(shí)現(xiàn)對(duì)該回路的各種電力參數(shù)的測(cè)量以及該回路的控制，簡(jiǎn)單實(shí)用，可靠性高。

2）實(shí)現(xiàn)電能管理型斷路器還能完美兼容配電監(jiān)控系統(tǒng)功能，實(shí)現(xiàn)完整的四遙功能。

電能管理型斷路器是在智能可通信斷路器的基礎(chǔ)上發(fā)展起來(lái)的，因此，電能管理型斷路器具備全部智能可通信斷路器的監(jiān)控功能。

電能管理型斷路器可以實(shí)現(xiàn)斷路器合分閘、報(bào)警故障狀態(tài)的實(shí)時(shí)上傳；當(dāng)斷路器發(fā)生跳閘時(shí)，能存儲(chǔ)相應(yīng)的故障記錄以供追溯（CW3 EQ型還能提供故障波形的錄波功能）；可以在上位機(jī)上進(jìn)行參數(shù)的遠(yuǎn)程整定；在遠(yuǎn)程操作斷路器合分閘。這些功能，是傳統(tǒng)的儀表加斷路器方案無(wú)法完整提供的。

近年來(lái)，能源管理系統(tǒng)得到了飛速發(fā)展，和配電監(jiān)控系統(tǒng)之間其實(shí)已經(jīng)不再獨(dú)立，兩個(gè)系統(tǒng)有互相融合的趨勢(shì)，而電能管理型斷路器恰恰符合這一發(fā)展趨勢(shì)。

3）使用電能管理型斷路器能實(shí)現(xiàn)更高級(jí)的電能管理功能

能源管理系統(tǒng)的除了常規(guī)的監(jiān)測(cè)、記錄功能外，更主要也更具備一定技術(shù)難度的是分析、指導(dǎo)功能，而使用電能管理型斷路器可以讓能源管理系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)更多的相關(guān)功能。

例如，當(dāng)主電源發(fā)生停電時(shí)，備用電源投入工作，但是由于備用電源的容量有限，因此需要對(duì)備用電源的供電回路進(jìn)行智能化的選擇。選擇的依據(jù)首先是該回路的優(yōu)先級(jí)，并追溯該回路在停電前以及近期的用電歷史數(shù)據(jù)，確定是否能將該回路投入使用，確定完成后對(duì)該回路進(jìn)行遙控操作，操作完成后需要馬上進(jìn)行第二次確認(rèn)，比較該回路當(dāng)前實(shí)際的用電是否超標(biāo)，判斷備用電源的剩余容量，多次確認(rèn)后再進(jìn)行下一回路的投切處理。

這種自動(dòng)化投切需要對(duì)斷路器狀態(tài)進(jìn)行實(shí)時(shí)的監(jiān)測(cè)，為了確?？煽啃?，在執(zhí)行的過(guò)程中需要對(duì)各種參數(shù)進(jìn)行多次確認(rèn)，而電能管理型斷路器完全可以滿足這些需求，并且可靠性高。使用電能管理型斷路器的現(xiàn)場(chǎng)更精簡(jiǎn)，如圖3所示。

圖3 使用電能管理型斷路器的現(xiàn)場(chǎng)更精簡(jiǎn)

4 基于電能管理型斷路器的能源管理系統(tǒng)

綜上所述，基于電能管理型斷路器的能源管理系統(tǒng)能夠比傳統(tǒng)的能源管理系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)更多的功能，并且大大提高系統(tǒng)的可靠性。

基于電能管理型斷路器的能源管理系統(tǒng)組網(wǎng)也更加的靈活，大大減少了現(xiàn)場(chǎng)連接線的數(shù)量，做到了簡(jiǎn)單可靠?？梢苑奖愕耐ㄟ^(guò) RS-485、以太網(wǎng)、Zigbee等多種形式進(jìn)行組網(wǎng)，方便上位計(jì)算機(jī)進(jìn)行通信處理。

基于電能管理型斷路器的能源管理系統(tǒng)可以很方便的實(shí)現(xiàn)對(duì)配電系統(tǒng)的監(jiān)控管理，借助電能管理型斷路器的四遙功能，實(shí)現(xiàn)對(duì)配電系統(tǒng)狀態(tài)的完全控制。

基于電能管理型斷路器的能源管理系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)更加高級(jí)的管理功能，可以實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化負(fù)載投切管理功能，大大提高用電效率?；陔娔芄芾硇蛿嗦菲鞯哪茉垂芾硐到y(tǒng)網(wǎng)絡(luò)圖如圖5所示。

圖5 基于電能管理型斷路器的能源管理系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)圖

5 結(jié)論

節(jié)約電能是當(dāng)今大勢(shì)所趨，隨著相關(guān)政策的不斷出臺(tái)，以及用戶對(duì)節(jié)能方面觀念的不斷更新，能源管理系統(tǒng)會(huì)有巨大的發(fā)展空間，而常熟開關(guān)制造有限公司將繼續(xù)秉承科技興企、以用戶為本的指導(dǎo)思想，致力于優(yōu)質(zhì)斷路器產(chǎn)品的研發(fā)、生產(chǎn)及銷售，努力為能源管理系統(tǒng)提供完善的解決方案。