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您的位置：網(wǎng)站首頁 > 技術(shù)文章 > 淺談能耗管理系統(tǒng)在城市軌道交通中的應(yīng)用 劉細鳳
安科電氣股份有限公司 上海嘉定 201801
在如今，以互聯(lián)網(wǎng)、云計算、大數(shù)據(jù)、人工智能等為代表的新一輪科技革命和產(chǎn)業(yè)變革發(fā)展迅速，數(shù)字經(jīng)濟發(fā)展呈現(xiàn)蓬勃的勢頭。為實現(xiàn)對城市軌道交通用能設(shè)備進行數(shù)字賦能，有效控制城市軌道交通運營生產(chǎn)成本，需對供電系統(tǒng)、供水系統(tǒng)、通風(fēng)空調(diào)系統(tǒng)、照明系統(tǒng)等設(shè)備的能耗進行數(shù)據(jù)采集、監(jiān)測、分析，并實時掌控現(xiàn)場設(shè)備的能耗數(shù)據(jù)，通過相關(guān)監(jiān)控平臺進行動態(tài)分析，以實現(xiàn)城市軌道交通的智能化、數(shù)字化、精細化的管理。
1、背景
在城市軌道交通運營中，用能消耗主要包括：電能消耗和水能消耗，其中以電力消耗為主，占總能耗的一半，主要有車輛牽引用電、照明用電、空調(diào)用電、電梯用電等。其次就是水，主要有生產(chǎn)、生活用水及空調(diào)制冷用水累計量等。軌道交通作為能源消耗的大戶，節(jié)約使用能源，降低基本耗損，意味著降低生產(chǎn)經(jīng)營成本。為此，為實現(xiàn)科學(xué)、有序地用能，在城市軌道交通采用能耗管理系統(tǒng)，該系統(tǒng)是集遠程抄表系統(tǒng)和監(jiān)測管理系統(tǒng)為一體，來實現(xiàn)對城市軌道交通的供電系統(tǒng)、供水系統(tǒng)、通風(fēng)空調(diào)系統(tǒng)、照明系統(tǒng)等能耗設(shè)備實時數(shù)據(jù)采集監(jiān)控。通過采集各被監(jiān)測點的歷史能耗數(shù)據(jù)，為軌道交通運營單位準確了解分析能耗情況，提供及時的數(shù)據(jù)，并為各部門建立起各設(shè)備的標準能耗指標，如：電力質(zhì)量及能耗數(shù)據(jù)的采集與分析、能耗的消耗情況、動力設(shè)備用電、空調(diào)用電、照明用電等用電設(shè)備的運行情況和能效情況。另外，能耗管理系統(tǒng)可按照不同的維度進行軌道交通能耗分析，以數(shù)據(jù)采集、精細化管理、發(fā)現(xiàn)問題、找出漏洞為主要方向，對能耗數(shù)據(jù)進行設(shè)計、公示、發(fā)布，并結(jié)合數(shù)據(jù)挖掘?qū)Ρ仍O(shè)備實際能耗值和標準指標值，用以來發(fā)現(xiàn)存在的各類用能浪費問題，從而實現(xiàn)如下目標：
1）按典型能耗模型對現(xiàn)有計量點進行分類，然后進行能耗計量和采集。
2）建立科學(xué)的且適合于建筑物的數(shù)學(xué)分析模型，如預(yù)算模型、區(qū)域能耗模型、能耗指標模型等。
3）管理流程計算機化，不斷提升軌道交通運營單位對于動力設(shè)備、節(jié)能工作的管理能力。
4）提供完善的能耗費用成本分析功能，幫助軌道交通運營的用能管理部門及主管領(lǐng)導(dǎo)準確掌握每年能耗費用成本明細。
5）提供精細化的單位能耗指標，如辦公室人均用能等，并依此進行同比環(huán)比分析，找出不合理用能部門。
2、設(shè)計原則
能耗監(jiān)管平臺是一套完整的針對軌道交通運營單位的能源消耗進行監(jiān)測與綜合管理的系統(tǒng)平臺，其設(shè)計遵循下列原則：
1）城市軌道交通綜合監(jiān)控系統(tǒng)的能耗管理功能，需考慮與既有能耗管理系統(tǒng)互聯(lián)互通，實現(xiàn)全線統(tǒng)一的能源管理，并能夠?qū)Ρ拒囌镜哪芎倪M行分類、分項、分戶計量，并向綜合監(jiān)控系統(tǒng)上傳各類能耗數(shù)據(jù)。
2）能耗管理系統(tǒng)對本車站主要用電負荷、用水情況分類統(tǒng)計分析，根據(jù)各用電負荷特點，對各種用能設(shè)備進行節(jié)能管理分析及預(yù)留節(jié)能控制功能。
3）能耗管理系統(tǒng)可作為本車站管理層的分析、決策使用的工具，也能作為各用電、用水單位的考核工具。
4）電力監(jiān)控系統(tǒng)的各類電力儀表信息納入能耗管理系統(tǒng)，能耗管理系統(tǒng)集成于綜合監(jiān)控系統(tǒng)，由綜合監(jiān)控系統(tǒng)實現(xiàn)車站級界面顯示。
5）以地鐵車站為計量單位，實現(xiàn)車站用電、用水的總計量，同時實現(xiàn)用電分項計量，對各計量回路實現(xiàn)三相電壓、電流、功率因數(shù)、有功功率、無功功率、有功和無功電度、頻率等電力參數(shù)的實時監(jiān)測。
3、系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)組成
城市軌道交通能耗管理系統(tǒng)由線路級、車站級、現(xiàn)場級三層網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)組成，如圖1所示為系統(tǒng)架構(gòu)組成。
線路級系統(tǒng)設(shè)置于各線路的控制系統(tǒng)內(nèi)，綜合監(jiān)控系統(tǒng)實現(xiàn)監(jiān)控，是整個能耗管理平臺進行數(shù)據(jù)交換的重要節(jié)點，能提供能耗管理系統(tǒng)實時運行界面和歷史數(shù)據(jù)查詢服務(wù)。主要硬件設(shè)備有服務(wù)器、工作站、存儲設(shè)備以及通信網(wǎng)絡(luò)設(shè)備等，用于現(xiàn)場能耗數(shù)據(jù)的處理、存儲以及通信。
車站級系統(tǒng)主要設(shè)置于各車站、車輛段基地的變電所內(nèi)及環(huán)控電控室內(nèi)，該系統(tǒng)集成在綜合監(jiān)控系統(tǒng)中，對現(xiàn)場環(huán)控系統(tǒng)的通風(fēng)空調(diào)系統(tǒng)及水系統(tǒng)進行聯(lián)動節(jié)能監(jiān)視，并采集供電系統(tǒng)、動力照明系統(tǒng)、環(huán)控系統(tǒng)等用能數(shù)據(jù)，經(jīng)綜合監(jiān)控系統(tǒng)提供的傳輸通道，上傳至綜合監(jiān)控系統(tǒng)服務(wù)器，實現(xiàn)對本站車站級監(jiān)視功能，并在綜合監(jiān)控界面進行可視化展示，主要硬件由能耗管理系統(tǒng)工作站、綜合監(jiān)控通信服務(wù)器、交換機、打印機等設(shè)備組成。
現(xiàn)場級系統(tǒng)設(shè)置于能源管理設(shè)備房內(nèi)，對現(xiàn)場設(shè)備以組網(wǎng)的方式進行網(wǎng)絡(luò)能耗數(shù)據(jù)進行采集、存儲、計算等處理，主要硬件由多功能表（水表、電表等）、串口服務(wù)器及相互間的通信網(wǎng)絡(luò)組成，多功能表通過雙絞線構(gòu)成的現(xiàn)場通信總線與綜合監(jiān)控系統(tǒng)串口服務(wù)器實現(xiàn)雙向通信。
4、系統(tǒng)軟件架構(gòu)組成及功能
能耗管理系統(tǒng)軟件負責(zé)實時監(jiān)視軌道交通現(xiàn)場能耗運行情況，并可對能耗數(shù)據(jù)（水、電）、各類電力參數(shù)進行統(tǒng)計分析。為保證能耗參數(shù)監(jiān)視的實時性，能耗軟件人機界面設(shè)計采用C/S 架構(gòu)，系統(tǒng)軟件架構(gòu)自下而上為數(shù)據(jù)采集層、數(shù)據(jù)存儲層、基礎(chǔ)服務(wù)層、應(yīng)用層和數(shù)據(jù)展示層，如圖2所示為能耗管理系統(tǒng)軟件組成及功能。
圖1能耗管理系統(tǒng)架構(gòu)
數(shù)據(jù)采集層
采集層主要是應(yīng)用各類傳感器（溫濕度、二氧化碳等傳感器）、智能儀表（水表、電表等）、節(jié)能終端等設(shè)備進行對能耗數(shù)據(jù)的自動采集，對于不具備自動采集的計量數(shù)據(jù)，可通過人工定期錄入的方式采集。主要包括：通過底層智能儀表進行自動采集的數(shù)據(jù)，包括用電量、用水量、空調(diào)機組送風(fēng)冷 / 熱量等。通過OPC或其他標準接口獲取的數(shù)據(jù)，包括車站內(nèi)乘客流量信息等。通過接口手動錄入的數(shù)據(jù)，包括站廳站臺內(nèi)面積、列車營運時間、能源單價等。
數(shù)據(jù)存儲層
數(shù)據(jù)存儲層主要是基于數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)，采集的數(shù)據(jù)存儲至實時數(shù)據(jù)庫，實時數(shù)據(jù)庫根據(jù)預(yù)先建立的環(huán)控系統(tǒng)、照明系統(tǒng)、動力照明系統(tǒng)能效評估模型，供能耗管理系統(tǒng)進行數(shù)據(jù)分析評估，并對主要耗能設(shè)備（如；通風(fēng)空調(diào)系統(tǒng)）的運行狀態(tài)和效率進行動態(tài)監(jiān)管，實時評估能源利用效率，在線挖掘節(jié)能空間，為運營單位優(yōu)化提供建議和依據(jù)。
基礎(chǔ)服務(wù)層
基礎(chǔ)服務(wù)層主要提供實時數(shù)據(jù)抽取及校驗、數(shù)據(jù)報表定時生成、權(quán)限分配管理、系統(tǒng)配置、計量儀表管理等各種基礎(chǔ)服務(wù)，能提供設(shè)置多級限值超限告警，并可按預(yù)設(shè)策略進行控制，為軟件系統(tǒng)各業(yè)務(wù)模塊提供基礎(chǔ)支撐。
應(yīng)用層
該層主要包含實時監(jiān)測系統(tǒng)、能耗統(tǒng)計分析系統(tǒng)、能耗公示系統(tǒng)以及移動端能耗管理系統(tǒng)，滿足能耗監(jiān)測、統(tǒng)計、分析等應(yīng)用需求?？梢愿鶕?jù)本線路的相關(guān)數(shù)據(jù)（客流人次、運營公里數(shù)、建筑面積、空調(diào)通風(fēng)面積等）建立線路能效評估指標體系，可通過Web實時查看樹狀結(jié)構(gòu)的指標體系，并且能夠?qū)Ω黝惸茉丛谑褂眠^程中的重要環(huán)節(jié)提供能源平衡統(tǒng)計分析，實現(xiàn)能源損耗的超標自動提示與告警實時預(yù)警，為節(jié)能審計管理人員提供有關(guān)地鐵線路的能耗數(shù)據(jù)統(tǒng)計結(jié)果匯總和分析結(jié)論，自動生成綜合能效評估報告，輔助管理人員制定進一步的能源運行管理策略。
數(shù)據(jù)展示層
該層是人機對話的窗口，并基于地理導(dǎo)航圖，逐級展示地鐵全線、車站/區(qū)間/車輛段、建筑樓層（如站廳層、站臺層）、設(shè)備系統(tǒng)（如通風(fēng)空調(diào)、屏蔽門、扶梯提升）的分類能源實時用能信息?？梢砸詳?shù)據(jù)、表格、曲線、餅圖、動畫等形式展示，方便管理人員直觀了解當(dāng)前監(jiān)測對象的能耗消耗量、能耗變化趨勢、區(qū)域用能分布情況，以便管理者做出科學(xué)決策。同時，該層可以以工作站電腦、手機、平板、大屏為載體顯示終端，針對車站值班人員、運營維護人員、運營管理人員等不同類型用戶的需求及權(quán)限，配置相應(yīng)功能界面。
圖2能耗管理系統(tǒng)軟件組成及功能
5、系統(tǒng)接口與應(yīng)用
城市軌道交通綜合監(jiān)控能耗管理系統(tǒng)與供電專業(yè)、動照專業(yè)、給排水專業(yè)等系統(tǒng)，按照雙方約定好的數(shù)據(jù)格式，如：Modbus、Modbus-RTU或Profbus DP協(xié)議等格式，向其提供能耗數(shù)據(jù)及通道檢測，并根據(jù)能耗管理系統(tǒng)收集的能耗信息，進行能耗數(shù)據(jù)整理與分析。
與供電系統(tǒng)接口應(yīng)用
與電能質(zhì)量管理系統(tǒng)的接口應(yīng)用
綜合監(jiān)控能耗管理系統(tǒng)與供電系統(tǒng)的電能質(zhì)量管理系統(tǒng)的接口，其接口位置位于車站/變電所控制室供電系統(tǒng)電能質(zhì)量管理系統(tǒng)主機通信接口處，接口類型為光纖以太網(wǎng)，如圖3所示。通過電能質(zhì)量檢測系統(tǒng)交換機接入到綜合監(jiān)控系統(tǒng)通信服務(wù)器中，讀取開關(guān)柜內(nèi)能耗信息，其中智能電力儀表根據(jù)應(yīng)用場所的電壓等級、回路用途和功能進行配置，詳細用途及功能如表1所示。
表1電量計量裝置配置
與動照系統(tǒng)接口
綜合監(jiān)控能耗管理系統(tǒng)與動照系統(tǒng)的接口，其接口位置位于每端通風(fēng)空調(diào)電控柜能耗子系統(tǒng)主機通信接口處，接口類型為RS485或以太網(wǎng)，如圖4所示。通過車站兩端通風(fēng)空調(diào)電控柜內(nèi)交換機，讀取車站通風(fēng)空調(diào)電控柜的能耗信息，如：三相電壓、三相電流、頻率、有功功率、無功功率、視在功率、功率因數(shù)、電度、諧波等多項電能參數(shù)的實時測量，并在人機界面上進行存儲及顯示，詳細用途及功能如表2所示。
圖3綜合監(jiān)控系統(tǒng)與電能質(zhì)量管理系統(tǒng)的接口
圖4綜合監(jiān)控系統(tǒng)與動照系統(tǒng)的接口
圖5綜合監(jiān)控系統(tǒng)與給排水系統(tǒng)接口
表2動照系統(tǒng)用途功能
與給排水系統(tǒng)接口
能耗管理系統(tǒng)具備給排水系統(tǒng)監(jiān)控及節(jié)能運行的功能，接口類型為RS485，如圖5所示。針對不同被控對象特點提供相應(yīng)的監(jiān)控及節(jié)能運行方案，通過對各種環(huán)境參數(shù)進行檢測及各個能耗設(shè)備，包括但不限于：制冷機組、分水器、集水器、冷卻塔風(fēng)機的能耗計量及統(tǒng)計分析，詳細用途及功能如表3所示。
表3給排水系統(tǒng)用途功能
6、安科瑞企業(yè)能源管控系統(tǒng)概述
安科瑞企業(yè)能源管控系統(tǒng)采用自動化、信息化技術(shù)和集中管理模式，對企業(yè)的生產(chǎn)、輸配和消耗環(huán)節(jié)實行集中扁平化的動態(tài)監(jiān)控和數(shù)據(jù)化管理，監(jiān)測企業(yè)電、水、燃氣、蒸汽及壓縮空氣等各類能源的消耗情況，通過數(shù)據(jù)分析、挖掘和趨勢分析，幫助企業(yè)針對各種能源需求及用能情況、能源質(zhì)量、產(chǎn)品能源單耗、各工序能耗、工藝、車間、產(chǎn)線、班組、重大能耗設(shè)備等的能源利用情況等進行能耗統(tǒng)計、同環(huán)比分析、能源成本分析、碳排分析，為企業(yè)加強能源管理，提高能源利用效率、挖掘節(jié)能潛力、節(jié)能評估提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)和支持。
7、應(yīng)用場所
鋼鐵、石化、冶金、有色金屬、采礦、醫(yī)藥、水泥、煤炭、造紙、化工、物流、食品、水廠、電廠、供熱站、軌道交通、航空工業(yè)、木材、工業(yè)園區(qū)、醫(yī)院、學(xué)校、酒店、寫字樓以及汽車制造、機電設(shè)備、電器產(chǎn)品、工器具制造等離散制造業(yè)。
8、系統(tǒng)結(jié)構(gòu)
現(xiàn)場通過廠區(qū)局域網(wǎng)和平臺通訊，平臺搭建在客戶自己配置的服務(wù)器上。搭建完成之后，客戶可以在任意能與局域網(wǎng)聯(lián)通的地方，通過有權(quán)限的賬號登陸網(wǎng)頁以及手機APP查看各處的運行情況。
系統(tǒng)可分為三層：即現(xiàn)場設(shè)備層、網(wǎng)絡(luò)通訊層和平臺管理層。
現(xiàn)場設(shè)備層：主要是連接于網(wǎng)絡(luò)中用于水、電、氣等參量采集測量的各類型的儀表等，也是構(gòu)建該配電、耗水、耗氣系統(tǒng)必要的基本組成元素。肩負著采集數(shù)據(jù)的重任，這些設(shè)備可為本公司各系列帶通訊網(wǎng)絡(luò)電力儀表、溫濕度控制器、開關(guān)量監(jiān)測模塊以及合格供應(yīng)商的水表、氣表、冷熱量表等。
網(wǎng)絡(luò)通訊層：包含現(xiàn)場智能網(wǎng)關(guān)、網(wǎng)絡(luò)交換機等設(shè)備。智能網(wǎng)關(guān)主動采集現(xiàn)場設(shè)備層設(shè)備的數(shù)據(jù)，并可進行規(guī)約轉(zhuǎn)換，數(shù)據(jù)存儲，并通過網(wǎng)絡(luò)把數(shù)據(jù)上傳至搭建好的數(shù)據(jù)庫服務(wù)器，智能網(wǎng)關(guān)可在網(wǎng)絡(luò)故障時將數(shù)據(jù)存儲在本地，待網(wǎng)絡(luò)恢復(fù)時從中斷的位置繼續(xù)上傳數(shù)據(jù)，保證服務(wù)器端數(shù)據(jù)不丟失。
平臺管理層：包含應(yīng)用服務(wù)器、WEB服務(wù)器和數(shù)據(jù)服務(wù)器，一般應(yīng)用服務(wù)器和WEB服務(wù)器可以合一配置。
平臺采用分層分布式結(jié)構(gòu)進行設(shè)計，詳細拓撲結(jié)構(gòu)如下：
9、系統(tǒng)功能
平臺采用自動化、信息化技術(shù)和集中管理模式，對企業(yè)的生產(chǎn)、輸配和消耗環(huán)節(jié)實行集中扁平化的動態(tài)監(jiān)控和數(shù)據(jù)化管理。實時監(jiān)測企業(yè)各類能源的消耗情況，通過數(shù)據(jù)分析、挖掘和趨勢分析，幫助企業(yè)加強能源管理，提高能源利用效率和節(jié)能潛力，為節(jié)能改造提供數(shù)據(jù)依據(jù)。
在瀏覽器打開云平臺鏈接、輸入賬戶名和權(quán)限密碼，進行登錄，防止未授權(quán)人員瀏覽有關(guān)信息。
用戶登錄成功之后進入大屏展示頁面，展示企業(yè)及各區(qū)域的能耗折標、產(chǎn)值、異常、排名、占比、通訊情況，點擊區(qū)域展示該區(qū)域的分類能耗、產(chǎn)值等相關(guān)信息。
9.3首頁
首頁展示峰谷平用電、變壓器情況、年能耗趨勢、單耗趨勢、分類能耗等企業(yè)級統(tǒng)計數(shù)據(jù)。
對企業(yè)各點位的能源使用、報警等情況進行實時的監(jiān)控。以便企業(yè)用戶能夠?qū)崟r的監(jiān)測各個點位的運作情況，同時能更快的掌握點位的報警，并為企業(yè)削峰填谷、調(diào)整負載等技改措施提供數(shù)據(jù)支撐。
能源實時監(jiān)控：對于水、電、氣等能源消耗進行實時監(jiān)測，確保用能環(huán)節(jié)的持續(xù)穩(wěn)定運行，顯示配電圖、能流圖、能源平衡網(wǎng)絡(luò)圖、能源計量網(wǎng)絡(luò)圖等功能。
能流圖：需要在能流圖上對水、電、氣的消耗情況進行實時展示；當(dāng)能源參數(shù)越限報警，可提供報警重要性等級分類，同時支持APP推送、手機短信、郵件、釘釘、語音播報、系統(tǒng)彈窗報警提示等；
配電圖：將配電房真實情況畫入配電圖，實時展示接入的門禁、水浸、電水氣等儀表的實時參數(shù)、門禁水浸狀態(tài)及能耗數(shù)據(jù)。
實時統(tǒng)計：實時統(tǒng)計工廠、車間、工序、設(shè)備的當(dāng)年、季度、月、周、日、班次等能耗值；
數(shù)據(jù)展示：通過實時曲線和歷史曲線展示不同區(qū)域、不同設(shè)備的不同的能耗參數(shù)；
檢測：對能源報警信息進行集中顯示，可以對報警閾值信息進行相關(guān)處理操作，可以對報警參數(shù)進行在線設(shè)置，當(dāng)能源參數(shù)越限報警，可提供報警重要性等級分類，具備APP推送、手機短信、郵件、釘釘、語音播報、系統(tǒng)彈窗等報警提示；
接入攝像頭，實時掌控企業(yè)內(nèi)實際情況。
展示各電壓器的負載情況，從而可以為變壓器配備情況進行科學(xué)合理的規(guī)劃。通過各種運行參數(shù)狀態(tài)下用電效能的對比分析，找出更好的運行模式。根據(jù)運行模式調(diào)整負載，從而降低用電單耗，使電能損失降低。
展示各個水電氣儀表的實時參數(shù)變化，以曲線圖的方式展示。
將所有有關(guān)能源的能源參數(shù)集中在一個看板中，能從多個維度對比分析，實現(xiàn)各個產(chǎn)業(yè)線的對比，幫助領(lǐng)導(dǎo)掌控整個工廠的能源消耗，能源成本，標煤排放等的情況。
從能源使用種類、監(jiān)測區(qū)域、車間、生產(chǎn)工藝、工序、工段時間、設(shè)備、班組、分項等維度，采用曲線、餅圖、直方圖、累積圖、數(shù)字表等方式對企業(yè)用能統(tǒng)計、同比、環(huán)比分析、實績分析，折標對比、單位產(chǎn)品能耗、單位產(chǎn)值能耗統(tǒng)計，找出能源使用過程中的漏洞和不合理地方，從而調(diào)整能源分配策略，減少能源使用過程中的浪費。
統(tǒng)計各個監(jiān)測節(jié)點（工廠、車間）的當(dāng)年、季度、月、周、日各類能源消耗費用，其中電包括峰電量、峰電費、谷電量、谷電費以及平均電量和平均電費。
與企業(yè)MES系統(tǒng)對接，通過產(chǎn)品產(chǎn)量以及系統(tǒng)采集的能耗數(shù)據(jù)，在產(chǎn)品單耗中生成產(chǎn)品單耗趨勢圖，并進行同比和環(huán)比分析。同時將產(chǎn)品單耗與行業(yè)/國家/國際指標對標，以便企業(yè)能夠根據(jù)產(chǎn)品單耗情況來調(diào)整生產(chǎn)工藝，從而降低能耗。
對各類能源使用、消耗、轉(zhuǎn)換，按班組、區(qū)域、車間，產(chǎn)線、工段、設(shè)備等進行日、周、月、年、規(guī)定時段績效統(tǒng)計按照能源計劃或定額制定的績效指標進行KPI比較考核，幫助企業(yè)了解內(nèi)部能效水平和節(jié)能潛力，評定能源消耗是否合理。
系統(tǒng)對區(qū)域、工段、設(shè)備能源消耗進行數(shù)據(jù)采集，監(jiān)測設(shè)備及工藝運行狀態(tài)，如溫度、濕度、流量、壓力、速度等，并支持變配電系統(tǒng)一次運行監(jiān)視?？芍苯訌膭討B(tài)監(jiān)測平面圖快速瀏覽到所管理的能耗數(shù)據(jù)，支持按能源種類、車間、工段、時間等維度查詢相關(guān)能源用量。
用戶可通過自定義報表頭與列，靈活生產(chǎn)各種報表，查看企業(yè)各個節(jié)點的能耗，單耗，成本，綜合能耗等信息，并同比、環(huán)比報表，支持導(dǎo)出報表。
提供能耗成本的圖形對比分析，包括分時段（日、月、年）的同比、環(huán)比分析，分類、分時段、分項（地點、機構(gòu)、設(shè)備）統(tǒng)計圖形對比分析（柱狀圖、餅圖、堆積圖等）。
同比
環(huán)比
以年、月、日對企業(yè)的能源利用情況、線路損耗情況、設(shè)備運行情況、運維情況等進行仔細的統(tǒng)計分析，讓用戶更加了解系統(tǒng)的運行情況，并為用戶提供數(shù)據(jù)基礎(chǔ)，方便用戶發(fā)現(xiàn)設(shè)備異常，從而找出改善點，以及針對用能情況挖掘節(jié)能潛力。
監(jiān)控耗能設(shè)備運行、停機及異常狀態(tài)，及時解決設(shè)備故障停運導(dǎo)致無法正常生產(chǎn)。
根據(jù)節(jié)點、能源分類，查詢各個節(jié)點線路上的能源損耗數(shù)據(jù)，及時發(fā)現(xiàn)能量在使用過程中的跑冒滴漏和異常用能等浪費的問題，提醒用戶及時進行干預(yù)。
按照區(qū)域?qū)μ寂欧趴偭康淖兓厔葸M行統(tǒng)計，并進行同環(huán)比分析。對單位產(chǎn)值碳排放量進行計算，并結(jié)合減排指標實現(xiàn)超標預(yù)警，提升區(qū)域減排水平，促進碳達峰目標實現(xiàn)。
實時監(jiān)測諧波含量、三相不平衡度、功率因數(shù)等，確保功率因數(shù)不低于供電局考核指標，避免被罰款和設(shè)備出現(xiàn)故障。
系統(tǒng)支持設(shè)備日常巡檢計劃、派工、消缺、報修、派工等設(shè)備運維管理，方便運行管理人員的制定巡檢計劃、派工，巡檢人員執(zhí)行巡檢、完成工單、巡檢發(fā)現(xiàn)問題消缺，進行故障報修、跟進維修進度，滿足日常巡檢、設(shè)備維修保養(yǎng)需要。
針對于電氣正常開展、限電和能耗雙控，實現(xiàn)電參量異常報警、電氣火災(zāi)隱患報警、能耗超標報警、限電報警等，幫助企業(yè)提前預(yù)警，避免發(fā)生火災(zāi)事故和被罰款導(dǎo)致用能成本過高。支持分級分類報警，可對報警進行派發(fā)與閉環(huán)處理。
可自定義時間段抄儀表的抄表值以及差值，可自定義抄表的分類分項。
可自定義時間段內(nèi)各個拓撲節(jié)點的能耗值，可自定義抄表能耗值的的分類分項。
提供容需量報表，實時展示容量需量價格的變化情況，幫助企業(yè)實現(xiàn)容改需，降低基本電費。
對尖、峰、平、谷用電量及成本費用進行統(tǒng)計分析，為企業(yè)分時用電，優(yōu)化成本效益提供數(shù)據(jù)支持。
對國標、能源管理制度、能源指標體系等文件進行歸檔，可快速查詢相關(guān)文檔。對儀表臺賬進行系統(tǒng)管理，支持文件的上傳和下載。
對場景進行虛擬仿真，展示各區(qū)域運行及能源消耗情況，可實現(xiàn)分層預(yù)覽、轉(zhuǎn)場展示、風(fēng)格切換、智能巡檢等效果，支持模型與監(jiān)測點位的自定義綁定。
對各動力子系統(tǒng)進行虛擬仿真，展示子系統(tǒng)的動力管線、設(shè)備的實時狀態(tài)及能源消耗情況，可實現(xiàn)動態(tài)的能源流向效果。
可通過圖形化的編輯方式自定義組態(tài)圖，展示設(shè)備運行狀態(tài)及能源消耗情況，可上傳自定義素材及綁定監(jiān)測數(shù)據(jù)。
可通過圖形化的操作方式自定義駕駛艙，以折線圖、餅圖、表格等圖形展示采集數(shù)據(jù)及各類統(tǒng)計數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)源包括API、數(shù)據(jù)庫查詢、MQTT、Excel等方式。
對系統(tǒng)的項目、探測器、設(shè)備型號、電參量、節(jié)點、能源、公示、及相關(guān)參數(shù)進行配置、修改、刪除等管理、進行用戶添加和授權(quán)管理、合同管理。
APP支持Android、iOS操作系統(tǒng)，方便用戶按能源分類、區(qū)域、車間、工序、班組、設(shè)備等不同維度掌握企業(yè)能源消耗、產(chǎn)線比對、效率分析、同環(huán)比分析、能耗折標、事件記錄、運行監(jiān)視、異常報警、配電圖、工藝流程圖、能流圖。
10、系統(tǒng)硬件配置
應(yīng)用場景 | 型號 | 圖 片 | 保護功能 |
企業(yè)能源管控平臺 | Acrel-7000 |
| 安科瑞企業(yè)能源管控平臺采用自動化、信息化技術(shù)和集中管理模式，對企業(yè)的生產(chǎn)、輸配和消耗環(huán)節(jié)實行集中扁平化的動態(tài)監(jiān)控和數(shù)據(jù)化管理，監(jiān)測企業(yè)電、水、燃氣、蒸汽及壓縮空氣等各類能源的消耗情況。 |
智能網(wǎng)關(guān) | Anet-2E8S1 |
| 8路RS485串口，光耦隔離，2路以太網(wǎng)接口，支持ModbusRtu、ModbusTCP、DL/T645-1997、DL/T645-2007、CJT188-2004、OPC UA等協(xié)議的數(shù)據(jù)接入，ModbusTCP（主、從）、104（主、從）、建筑能耗、SNMP、MQTT 等協(xié)議上傳，支持不同協(xié)議向多平臺轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)；輸入電源：AC/DC 220V，導(dǎo)軌式安裝。 |
ANet-2E4SM |
| 4路RS485 串口，光耦隔離，2路以太網(wǎng)接口，支持ModbusRtu、ModbusTCP、DL/T645-1997、DL/T645-2007、CJT188-2004、OPC UA、ModbusTCP（主、從）、104（主、從）、建筑能耗、SNMP、MQTT；（主模塊）輸入電源：DC 12 V ～36 V 。支持4G擴展模塊，485擴展模塊。 | |
ANet-485 | M485模塊：4路光耦隔離RS485 | ||
ANet-M4G | M4G模塊：支持4G全網(wǎng)通 | ||
35kV/10kV/6kV進線 | AM5SE-F |
| 三段式過流保護、反時限過流保護、兩段式零序101過流/反時限過流保護、兩段式零序102過流/反時限過流保護、重合閘、后加速過流保護、過負荷保護、PT斷線告警、控制回路故障告警、頻率保護、FC閉鎖、失壓跳閘、逆功率保護、過電壓保護、零序過壓保護；斷路器遙控分/合閘操作；故障錄波；獨立的操作回路；檢同期；U、I、P、Q、Ep、Eq等電參量測量。 |
35kV/10kV/6kV饋線 | |||
配電變壓器 | AM5SE-T | 三段式過流保護、反時限過流保護、兩段式零序101過流保護、兩段式零序102過流保護、101反時限過流保護、102反時限過流保護、過負荷保護、PT斷線告警、控制回路故障告警、非電量保護、FC 閉鎖；斷路器遙控分/合閘操作；故障錄波；獨立的操作回路；U、I、P、Q、Ep、Eq等電參量測量。 | |
電動機（2000KW以下） | AM5SE-M | 過流一段保護（啟動中、已運行）、過流二段 保護、反時限過流保護、兩段式負序過流/負序 反時限過流保護、兩段式零序過流保護、熱過載保護、過負荷保護、堵轉(zhuǎn)保護、啟動時間過長保護、低電壓保護、非電量保護、PT斷線告警、控制回路故障告警、零序過壓告警、FC閉 鎖、電壓不平衡保護、相序保護、電壓斷相保 護、過電壓保護；斷路器遙控分/合閘操作；故 障錄波；獨立的操作回路；U、I、P、Q、Ep、 Eq等電參量測量。 | |
35kV/10kV/6kV母聯(lián) | AM5SE-B | 兩段式過流保護、反時限過流保護、后加速過流保護、進線備投/母聯(lián)備投/聯(lián)切備投/自適應(yīng)備投、PT斷線告警、控制回路故障告警、母線充電保護；斷路器遙控分/合閘操作；故障錄波；獨立的操作回路檢同期。 | |
35KV/10kV/6kV電容器 | AM5SE-C | 兩段式定時限過流保護、反時限過流保護、兩段式零序過流保護、欠電壓保護、過電壓保護、零序過電壓保護、不平衡電壓保護、不平衡電流保護、非電量保護、PT斷線告警、控制回路故障告警；斷路器遙控分/合閘操作；故障錄波；獨立的操作回路；U、I、P、Q、Ep、Eq等電參量測量。 | |
主變 | AM5SE-D2 | 兩圈變差動速斷保護、比率制動差動保護 | |
主變 | AM5SE-TB | 三段式過流保護（帶復(fù)合電壓、帶方向閉鎖）、反時限過流保護、零序過流保護、間隙零序電流保護、零序電壓保護、過負荷保護、啟動通風(fēng)、閉鎖有載調(diào)壓、斷路器遙控分合 閘、故障錄波、全電量測量、獨立操作回路、遙控升檔/降檔/急停、變壓器檔位測量；U、1、P、Q、Ep、Eq等電參量測量。 | |
PT并列監(jiān)測 | AM5SE-UB |
| PT并列、低電壓告警、PT斷線告警、過電壓告警、零序過壓告警 |
大功率異步電機 | AM5SE-MD | 電機差動速斷保護、比率差動保護、啟動中過流一段保護、已運行定時限過流保護、過負荷保護、零序過流保護、過熱保護、堵轉(zhuǎn)保護、低電壓保護、斷路器遙控分合閘、獨立操作回路、故障錄波、全電量測量；U、I、P、Q、Ep、Eq等電參量測量。 | |
主變保護 | AM5SE-D3 | 三圈變差動速斷保護、比率制動差動保護 | |
主變公共測控、進線公共測控 | AM5SE-K | 20路遙信、10路開出、遙測 | |
35kV/10kV/6kV 弧光保護 | ARB5-M |
| 測量所有的常用電力參數(shù)，如三相電流、電壓，有功、無功功率，電度，諧波等，并具備完善的通信聯(lián)網(wǎng)功能，非常適合于實時電力監(jiān)控系統(tǒng)。 |
ARB5-E |
| DIN35mm導(dǎo)軌式安裝結(jié)構(gòu)，體積小巧，能測量電能及其他電參量，可進行時鐘、費率時段等參數(shù)設(shè)置，精度高、可靠性好、性能指標符合國標GB/T17215-2002、GB/T17883-1999和電力行業(yè)標準DL/T614-2007對電能表的各項技術(shù)要求，并且具有電能脈沖輸出功能；可用RS485通訊接口與上位機實現(xiàn)數(shù)據(jù)交換。 | |
ARB5-S |
| 三相全電量測量，剩余電流、2-63次諧波，支持付費率，量值、電纜溫度，可選2G/4G通訊。 | |
35kV/10kV/6kV進線柜電能質(zhì)量在線監(jiān)測 | APView500 |
| 相電壓電流+零序電壓零序電流，電壓電流不平衡度，有功無功功率及電能、事件告警及故障錄波，諧波（電壓/電流 63 次諧波、50 組間諧波、35 組高次諧波、諧波含有率、諧波功率、諧波畸變率、K因子）、波動/閃變、電壓暫升、電壓暫降（故障源定位）、電壓中斷、沖擊電流、1024點波形采樣、定時錄波、電能質(zhì)量合格率統(tǒng)計，波形實時顯示及故障波形查看，內(nèi)存32G，16DO+22DI，2RS485+1RS232+1GPS，+3以太網(wǎng)接口+1WiFi+1USB接口支持U盤到處數(shù)據(jù)，支持61850協(xié)議。 |
35kV/10kV/6kV間隔智能操控、節(jié)點測溫 | ASD500 |
| 液晶屏顯示一次回路動態(tài)模擬圖、彈簧儲能指示、高壓帶電顯示及閉鎖、驗電、核相、3路溫濕度控制及顯示、遠方/就地、分合閘、儲能旋鈕、預(yù)分預(yù)合閃光指示、分合閘完好指示、分合閘回路電壓測量、人體感應(yīng)、柜內(nèi)照明控制、1路以太網(wǎng)、2路RS485、1路USB接口、GPS對時、高壓柜內(nèi)電氣接點無線測溫、全電參量測溫、脈沖輸出、4~20mA輸出 |
35kV/10kV/6kV傳感器 | ATE400 |
| 合金片固定，CT感應(yīng)取電，啟動電流大于5安培，測溫范圍-50-125℃，測量精度±1℃；傳輸距離空曠150米 |
35kV/10kV/6kV間隔 電參量測量 | APM810 |
| 三相（I、U、kW、kvar、kWh、kvarh、Hz、cosΦ），零序電流In，四象限電能，實時及需量，本月和上月峰值，電流、電壓不平衡度，66種報警類型及外部事件（SOE）各16條事件記錄，支持SD卡擴展記錄，2-63次諧波，2DI+2DO，RS485/Modbus，LCD顯示 |
低壓進線 | APM810 | 三相（I、U、kW、kvar、kWh、kvarh、Hz、cosΦ），零序電流In；四象限電能；實時及需量；本月和上月峰值；電流、電壓不平衡度；負載電流柱狀圖顯示；66種報警類型及外部事件（SOE）各16條事件記錄，支持SD卡擴展記錄；2-63次諧波；2DI+2DO RS485/Modbus；LCD顯示 | |
AEM96 |
| 三相電參量U、I、P、Q、S、PF、F測量，總正反向有功電能統(tǒng)計，正反向無功電能統(tǒng)計；2-31次分次諧波及總諧波含量分析、分相諧波及基波電參量（電壓、電流、功率）；電流規(guī)格3×1.5(6)A，有功電能精度0.5S級，無功電能精度2級 | |
0.4kV無功補償 | ARC |
| 測量I、U、Hz、cosΦ，具備過電壓保護、欠流鎖定、電網(wǎng)諧波過大保護功能，可控制電容器的投切，RS485/Modbus協(xié)議 |
APM810 |
| 三相（I、U、kW、kvar、kWh、kvarh、Hz、cosΦ），零序電流In，四象限電能，實時及需量，本月和上月峰值，電流、電壓不平衡度，66種報警類型及外部事件（SOE）各16條事件記錄，支持SD卡擴展記錄，2-63次諧波，2DI+2DO，RS485/Modbus，LCD顯示 | |
ANSVC |
| ANSVC低壓無功功率補償裝置并聯(lián)在整個供電系統(tǒng)中，能根據(jù)電網(wǎng)中負載功率因數(shù)的變化控制電力電容器投切進行補償，具有多種補償形式，可根據(jù)電網(wǎng)的實際情況，合理選用補償形式。 | |
0.4kV有源濾波 | AnSin-□-M Ⅰ型 |
| 采用DSP+FPGA全數(shù)字控制方式，并聯(lián)在系統(tǒng)中，兼補諧波和無功；可對2～51次諧波進行全補償或特定次諧波進行補償；具備完善的橋臂過流保護、直流過壓保護、裝置過溫保護功能；基于谷歌Fliutter框架構(gòu)建的遙信、遙控軟件平臺，具備遠程服務(wù)與數(shù)據(jù)處理功能；支持IOS、安卓、PC多平臺交互；具備超前和滯后的功率因數(shù)校正功能，可將三相不平衡負荷調(diào)整至平衡；具備動態(tài)過溫降載功能，較大限度的保證濾波器的持續(xù)運行；具備智能風(fēng)扇轉(zhuǎn)速控制功能，根據(jù)負荷率和環(huán)境溫度智能控制風(fēng)扇轉(zhuǎn)速，降低損耗；具備動態(tài)擴容功能。 |
0.4kV出線 | AEM72 |
| 三相電參量U、I、P、Q、S、PF、F測量，總正反向有功電能統(tǒng)計，正反向無功電能統(tǒng)計；2-31次分次諧波及總諧波含量分析、分相諧波及基波電參量（電壓、電流、功率）；電流規(guī)格3×1.5(6)A，有功電能精度0.5S級，無功電能精度2級 |
ARD3M |
| ARD3智能電動機保護器適用于額定電壓至AC690V、額定電流至AC800A、額定頻率為50/60Hz的電動機，可與接觸器、電動機起動器等電器元件構(gòu)成電動機控制保護單元，有遠程自動控制、現(xiàn)場直接控制、面板指示、信號報警、現(xiàn)場總線通信等功能。 | |
ANHPD300 |
| 對用電設(shè)備產(chǎn)生的隨機高次諧波、脈沖尖峰、電涌等具有吸收作用，能濾除電壓尖峰雜波、矯正畸變的電壓波形，對諧波噪聲進行消化和吸收，防止保護裝置誤跳閘，保證用電設(shè)備正常運行。 | |
DTSD1352 |
| 三相電參量U、I、P、Q、S、PF、F測量，分相正向有功電能統(tǒng)計，總正反向有功電能統(tǒng)計，總正反向無功電能統(tǒng)計；紅外通訊；電流規(guī)格：經(jīng)互感器接入3×1(6)A，直接接入3×10(80)A，有功電能精度0.5S級，無功電能精度2級 | |
變壓器繞組溫度檢測 | ARTM-8 |
| 8路溫度巡檢，熱電阻信號輸入，RS485接口，2路繼電器輸出，預(yù)埋PT100 |
變壓器接頭測溫 低壓進出線柜接頭測溫 | ARTM-Pn-E |
| 可以嵌入式安裝低壓柜面板上，每臺裝置可以接收60個無線傳感器的數(shù)據(jù)。裝置帶有一路485接口，可將采集到的溫度數(shù)據(jù)上傳到監(jiān)控。2路告警出口，全電參量測量 |
ATE400 |
| 合金片固定，CT感應(yīng)取電，啟動電流大于5（A），測溫范圍-50-125℃，測量精度±1℃；傳輸距離空曠150米 | |
配套附件 | AKH-0.66 |
| 測量型互感器，采集交流電流信號 |
AKH-0.66L |
| 剩余電流互感器，采集剩余電流信號。 | |
柜內(nèi)環(huán)境溫濕度 | AHE |
| 無線溫濕度傳感器，溫度精度：±1℃，濕度精度：±百分之3RH，發(fā)射頻率：5min，傳輸距離:200m，電池壽命：≥3年（可更換） |
ATC600 |
| 兩種工作模式：終端、中繼。ATC600-Z做中繼透傳，ATC600-Z到ATC600-C的傳輸距離空曠1000m，ATC600-C可接收AHE傳輸?shù)臄?shù)據(jù)，1路485，2路報警出口。 | |
智能遠傳水表 | 物聯(lián)網(wǎng)水表 LXSY-O-M/NB |
| 電子直讀式，高清晰液晶顯示，具備誤差自動修正功能；各參數(shù)可設(shè)；斷電后數(shù)據(jù)可保存10年以上；可根據(jù)需要擴展遠程控制閥門開關(guān)功能；可在120℃下長期工作，水解穩(wěn)定；抗酸堿腐蝕性強不易被腐蝕，阻燃性能好；水資源免遭二次污染 |
智能遠傳 燃氣表 | 燃氣表 |
| 直接讀取燃氣表的窗口值，無累計誤差；電子部分平時可不工作，可在讀表瞬間工作；直讀燃氣表無需初始化；表計地址可以靈活設(shè)定 |
冷熱量表 | 冷熱量表 |
| 流量計量無機械齒輪，無磁傳感器，耐磨、耐腐蝕、防攻擊；電壓低或受到攻擊破壞時自動報警；溫度傳感器斷路、短路時自動報警；流量和溫度分段，準確度高；溫度的冷熱端采用數(shù)字方法修正和校準，誤差接近于0；根據(jù)流速智能降耗；數(shù)據(jù)多重備份自動糾錯技術(shù)；低功耗 |
11、結(jié)束
城市軌道交通能耗管理系統(tǒng)的應(yīng)用，實現(xiàn)了軌道交通各系統(tǒng)之間的信息互聯(lián)與資源共享。通過實時的跟蹤、監(jiān)控節(jié)能措施的實施效果，以數(shù)據(jù)說話。通過各類用電分析和節(jié)能效果評估報表客觀、準確了解情況，及時發(fā)現(xiàn)可能出現(xiàn)的新問題并找到合理的解決措施，不斷完善解決方案或提出新的解決方案，以提升城市軌道交通運營單位的節(jié)能管理水平，實現(xiàn)運營單位節(jié)能管理工作的持續(xù)改進并達到規(guī)劃的節(jié)能效果。
參考文獻
[1]一種城市軌道交通的能耗管理系統(tǒng)設(shè)計.龐家治.
[2]安科瑞企業(yè)微電網(wǎng)設(shè)計與選型手冊.2022.05版.
[3]安科瑞企業(yè)能源管控平臺.2020.08版.
作者簡介:劉細鳳，女，江蘇安科瑞電器制造有限公司，主要研究方向為工業(yè)能源管理系統(tǒng)。
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