用于企業(yè)的智能電網(wǎng)用戶端電能管理系統(tǒng)的研究

胡耀聰　李松濤

【摘 要】本文闡述了智能電網(wǎng)用戶端電能管理系統(tǒng)結(jié)構(gòu)及關(guān)鍵技術(shù)等，用戶端電能管理系統(tǒng)對(duì)電能進(jìn)行分配、傳輸、控制、保護(hù)以及電能管理等，它是智能電網(wǎng)的重要組成部分。

【關(guān)鍵詞】智能電網(wǎng)；電能管理系統(tǒng)；電能

0 引言

智能電網(wǎng)用戶端用電管理系統(tǒng)是當(dāng)前科學(xué)技術(shù)的熱點(diǎn)課題，它能夠?qū)崿F(xiàn)電力系統(tǒng)運(yùn)營(yíng)自動(dòng)化、信息化、智能化等，能實(shí)現(xiàn)電能的高效利用，是智能電網(wǎng)系統(tǒng)的重要組成部分。智能電網(wǎng)用戶端系統(tǒng)主要包括：電能雙向計(jì)量裝置、電能負(fù)荷優(yōu)化管理系統(tǒng)、樓宇智能控制系統(tǒng)、分布式發(fā)電的微電網(wǎng)系統(tǒng)等，它具有控制、測(cè)量、信號(hào)采集、故障處理、諧波分析以及監(jiān)控等功能。

1 智能電網(wǎng)用戶端電能管理系統(tǒng)

智能電網(wǎng)用戶端電能管理系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)框圖如圖1所示，監(jiān)控主機(jī)能夠通過(guò)以太網(wǎng)對(duì)電能數(shù)據(jù)采集及電網(wǎng)的運(yùn)行進(jìn)行監(jiān)控，利用專業(yè)軟件對(duì)企業(yè)用能進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控、分析，輸出電能運(yùn)行數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)快速定位和故障報(bào)警。

圖1 智能電網(wǎng)用戶端電能管理系統(tǒng)

2 電能管理系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù)

2.1 雙向智能計(jì)量技術(shù)

目前，雙向智能計(jì)量電表和相關(guān)專業(yè)軟件相結(jié)合，能夠測(cè)量用戶的消耗電能，又能夠計(jì)量用戶發(fā)電反饋到電網(wǎng)的電能，即雙向智能計(jì)量電表。此外，雙向智能計(jì)量電表能夠通過(guò)網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)將用戶的能源需求參數(shù)實(shí)時(shí)傳輸給智能電網(wǎng)，又可將電網(wǎng)電能的時(shí)間階段性電價(jià)信息傳遞給用戶，讓用戶選擇性消費(fèi)電能。

2.2 網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)

智能電網(wǎng)用戶端電能管理系統(tǒng)中的設(shè)備層與控制層的通信網(wǎng)絡(luò)采用以太網(wǎng)，智能裝置（如雙向計(jì)量電表、智能開(kāi)關(guān)等）采用RS485通信或CAN通信接口，利用通用的協(xié)議網(wǎng)關(guān)設(shè)備把串口數(shù)據(jù)接入到工業(yè)以太網(wǎng)交換機(jī)。此外，通信網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)大量分散的測(cè)控點(diǎn)通信，在管理層，各個(gè)監(jiān)控CPU之間利用公共網(wǎng)絡(luò)來(lái)傳輸數(shù)據(jù)，如何預(yù)防系統(tǒng)的軟、硬件和數(shù)據(jù)遭到意外原因或黑客、病毒攻擊等破壞，保證用戶端電能管理系統(tǒng)的正常運(yùn)行是重要的關(guān)鍵技術(shù)。

2.3 系統(tǒng)負(fù)荷優(yōu)化技術(shù)

對(duì)企業(yè)內(nèi)部變配電所實(shí)施配電自動(dòng)化，通過(guò)網(wǎng)絡(luò)通信對(duì)能源管理控制器、智能電表、智能開(kāi)關(guān)、智能繼電保護(hù)裝置及其它智能儀表進(jìn)行數(shù)據(jù)采集和監(jiān)控，實(shí)現(xiàn)供配電系統(tǒng)優(yōu)化運(yùn)行，按照設(shè)定程序調(diào)節(jié)設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)，達(dá)到節(jié)能效果，以及快速處理事故，減少停電時(shí)間。

2.4 微電網(wǎng)控制技術(shù)

微電網(wǎng)分為并網(wǎng)型微電網(wǎng)和獨(dú)立型微電網(wǎng)，它是對(duì)多種分布式發(fā)電系統(tǒng)及用電負(fù)荷進(jìn)行統(tǒng)一控制和協(xié)調(diào)管理技術(shù)，通過(guò)先進(jìn)的控制策略和控制手段實(shí)現(xiàn)并網(wǎng)運(yùn)行和獨(dú)立運(yùn)行模式之間無(wú)縫切換，實(shí)現(xiàn)微電網(wǎng)高質(zhì)量供電。

3 系統(tǒng)實(shí)時(shí)集中管理

用戶端電能管理系統(tǒng)的應(yīng)用軟件實(shí)現(xiàn)全中文圖形化的人機(jī)界面，系統(tǒng)采用模塊化結(jié)構(gòu)，實(shí)時(shí)監(jiān)控各子系統(tǒng)的數(shù)據(jù)，根據(jù)不同狀況控制各子系統(tǒng)運(yùn)行，實(shí)現(xiàn)電力用戶端電能管理的分布式自動(dòng)化監(jiān)控與集中管理，從而達(dá)到智能化控制。

3.1 系統(tǒng)保護(hù)功能

智能電網(wǎng)用戶端電能管理系統(tǒng)具有預(yù)警保護(hù)、選擇性保護(hù)、區(qū)域連鎖保護(hù)、過(guò)電壓保護(hù)及快速故障診斷處理等功能。

3.2 供配電系統(tǒng)實(shí)時(shí)模擬

系統(tǒng)通過(guò)監(jiān)控中心顯示屏能夠?qū)崟r(shí)準(zhǔn)確的顯示各個(gè)子供電回路的各種運(yùn)行狀態(tài)及各項(xiàng)電能數(shù)據(jù)，對(duì)系統(tǒng)的運(yùn)行狀態(tài)實(shí)時(shí)監(jiān)控、故障檢測(cè)等，對(duì)異常情況報(bào)警，使系統(tǒng)運(yùn)行始終處于監(jiān)控狀態(tài)。

3.3 能耗數(shù)據(jù)定時(shí)上報(bào)功能

對(duì)用戶端電能參數(shù)經(jīng)過(guò)數(shù)據(jù)處理、進(jìn)行分析匯總和整合，通過(guò)靜態(tài)表格形式或圖表方式將用戶端電能消耗數(shù)據(jù)顯示出來(lái)，并可將顯示的數(shù)據(jù)打印成紙質(zhì)文檔。此外，以工業(yè)以太網(wǎng)為基礎(chǔ)，采用并行計(jì)算、分批處理等數(shù)據(jù)處理技術(shù)，定時(shí)啟動(dòng)數(shù)據(jù)打包程序，實(shí)時(shí)地與上一級(jí)數(shù)據(jù)中心服務(wù)器連接并發(fā)送數(shù)據(jù)包，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程監(jiān)控、管理和控制用戶端設(shè)備。

3.4 友好的圖形化操作界面

用戶端電能管理系統(tǒng)的節(jié)能監(jiān)控系統(tǒng)軟件采用圖形化人機(jī)界面，軟件界面體現(xiàn)整個(gè)企業(yè)節(jié)能監(jiān)控的系統(tǒng)模擬圖，在人機(jī)界面上可直觀地反映出整個(gè)系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)運(yùn)行情況以及監(jiān)控點(diǎn)的分布位置。在監(jiān)控主機(jī)的系統(tǒng)模擬圖上可進(jìn)入相應(yīng)子系統(tǒng)和訪問(wèn)相應(yīng)子系統(tǒng)的歷史數(shù)據(jù)和動(dòng)態(tài)運(yùn)行數(shù)據(jù)。

3.5 能耗數(shù)據(jù)存儲(chǔ)功能

用戶端電能消耗的監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)通過(guò)表格形式進(jìn)行儲(chǔ)存，對(duì)能耗數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)進(jìn)行解析和存儲(chǔ)，并調(diào)用數(shù)據(jù)分析功能對(duì)采集的原始數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，生成數(shù)據(jù)表格存儲(chǔ)。

3.6 節(jié)能控制功能

根據(jù)區(qū)域的工作時(shí)間，用戶端電能管理系統(tǒng)按預(yù)先設(shè)定的程序或按照階梯電價(jià)對(duì)重點(diǎn)用能設(shè)備實(shí)施遙測(cè)、遙信和遙控用電設(shè)備的起、停，實(shí)現(xiàn)用電負(fù)荷的智能化調(diào)節(jié)，達(dá)到節(jié)能目的。

4 結(jié)束語(yǔ)

智能電網(wǎng)用戶端電能管理系統(tǒng)為用電企業(yè)提供了電力智能監(jiān)控與管理的方案，利用先進(jìn)的通信技術(shù)和計(jì)算機(jī)技術(shù)，對(duì)用電設(shè)備的監(jiān)控，能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)電氣設(shè)備和電力系統(tǒng)運(yùn)行的最優(yōu)管理和控制，提高用戶端電能管理的效率及用電系統(tǒng)的可靠性，為用戶創(chuàng)造更多價(jià)值。該系統(tǒng)在電力系統(tǒng)、醫(yī)療、智能建筑、石化、冶金等眾多領(lǐng)域具有廣闊的應(yīng)用前景。

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[責(zé)任編輯：謝慶云]