張娜

[摘 ? ?要 ]能效管理系統(tǒng)為重點用能行業(yè)提供精細化的能源管理模式。通過部署能效管理系統(tǒng)，可實現(xiàn)能耗數(shù)據的自動采集、統(tǒng)計、分析和發(fā)布。文章從用能企業(yè)的需求出發(fā)，對企業(yè)集抄系統(tǒng)升級、改進，提高企業(yè)用能管理水平，降低運營管理成本。

[關鍵詞]能效管理系統(tǒng);能耗診斷;斷點續(xù)傳;實時傳輸

[中圖分類號]F426.7 [文獻標志碼]A [文章編號]2095–6487（2021）06–0–03

[Abstract]Energy management system provides refined energy management mode for key energy consumption industries. Through the deployment of energy efficiency management system， energy consumption data can be automatically collected， counted， analyzed and released. This paper starts from the needs of energy consuming enterprises， upgrades and improves the centralized reading system of enterprises， improves the management level of energy consumption of enterprises， and reduces the cost of operation and management.

[Keywords]energy management system; energy consumption diagnosis;breakpoint resume;real-time transmission

隨著中國經濟的高速發(fā)展，用電的安全性、可靠性、穩(wěn)定性以及與其直接掛鉤的社會政治影響、經濟效益、管理效率和運行成本日益成為社會各方考慮的問題。隨著科技的不斷進步，由于計算機、通信、互聯(lián)網及云計算等技術的廣泛應用，各行各業(yè)的發(fā)展開始越來越趨于方便快捷的自動模式，基于企業(yè)網、廣域網的電力集抄及能效管理系統(tǒng)是新時期電力系統(tǒng)的新發(fā)展，是電力系統(tǒng)的自動化智能化的體現(xiàn)，這不僅為電力系統(tǒng)管理者減輕了壓力，同時保障了企業(yè)用電的安全性、準確性、便捷性。

1 實施背景

某煤化工企業(yè)煤間接液化項目是國家“十二五規(guī)劃”重點項目。項目主要原料為煤，主要產品為油品，油品設計產量為110萬t/a;同時利用副產蒸汽、馳放氣發(fā)電，發(fā)電除廠內自用外還與當?shù)仉娋W并網，實現(xiàn)對外售電。廠內設置1座110 kV變電所，15座10 kV變電所，全廠集抄能效管理系統(tǒng)主站設置在總變電所值班室內，實現(xiàn)全廠的電力數(shù)據實時采集、統(tǒng)計分析及精細化管理。2015年5月投入運行的一期集抄管理系統(tǒng)整體雖然運行穩(wěn)定，但也存在問題與不足，針對一期系統(tǒng)進行測試分析，提出了升級擴容改造方案，以滿足新的應用需要，原系統(tǒng)存在問題及不足如下。

（1）Web瀏覽需增加。實現(xiàn)企業(yè)局域網內，通過IE瀏覽器實現(xiàn)數(shù)據的遠程查詢，方便用電單位查詢與數(shù)據分析。

（2）集中與分散存儲。集抄系統(tǒng)共計20多個站，站內設備采用RS-485通信，分站與總站之間采用光纖連接，存儲服務器放于301總變，對網絡依賴性高;電量采集對總站服務器的穩(wěn)定性、可靠性要求較高，一旦出現(xiàn)問題，在恢復正常之前電量無法存儲。

（3）通信網絡需優(yōu)化。系統(tǒng)為主備網，但通信不穩(wěn)定，偶爾出現(xiàn)數(shù)據風暴導致通信斷開，導致數(shù)據無法存儲，需優(yōu)化網路結構，調整協(xié)議方式。

（4）計量數(shù)據需擴容。因計量及精細化管理需要，部分外品牌電能表計需接入抄表系統(tǒng)，部分新站計量點接入抄表系統(tǒng)。

（5）無線測溫系統(tǒng)需擴容。因需監(jiān)測各變電站電纜接頭溫度，系統(tǒng)需要外接無線測溫點接入集抄系統(tǒng)。

（6）部分儀表超量程?，F(xiàn)有計量儀表的表計量程為99999999 kW·h，因個別回路用電負荷非常大，各變電站進線表計短時間內存在超量程問題。全廠電力集抄系統(tǒng)的升級和能耗管理系統(tǒng)的應用可以徹底解決上述問題，并實現(xiàn)功能擴充，達到可靠計量、精確計量、遠程查詢、能源管理、服務生產等目的。

2 集抄升級和能耗管理系統(tǒng)的研發(fā)部署

在認真調研國內外集抄系統(tǒng)、電力需求側管理系統(tǒng)和研究企業(yè)現(xiàn)狀的基礎上，結合現(xiàn)有集抄系統(tǒng)的運行實踐，通過理論分析、數(shù)值測試、試運行試驗與現(xiàn)場實測相結合的研究技術路線，形成以斷點續(xù)傳與Web服務器為核心的升級擴容技術體系，并在實際工程中進行應用，以檢驗理論與技術研究成果的合理性、安全性、可靠性、方便性。

本項目通過對一期集抄系統(tǒng)的深度測試、調研分析，對系統(tǒng)網絡結構、Web服務器、集抄服務器主站、集抄子站、計量儀表等環(huán)節(jié)的設計與研制，在多個方面提出系統(tǒng)整體優(yōu)化解決方案，實現(xiàn)系統(tǒng)升級、擴容改造，以達到可靠計量、精確計量、遠程查詢、能源管理、最終服務生產等目的。研究內容如下。

（1）系統(tǒng)整體拓撲圖設計?；谛碌难邪l(fā)內容設計新系統(tǒng)網絡拓撲結構，新網絡拓撲圖基于原拓撲結構擴容，升級擴容改造。

（2）EasyEEM能效管理系統(tǒng)研發(fā)部署。Web能效管理系統(tǒng)的軟件開發(fā);Web服務器配置安裝;能效服務器與集抄服務器數(shù)據對接;Web服務器部署;Web客戶發(fā)布。

（3）集抄管理軟件的升級研發(fā)部署。集抄主站軟件升級開發(fā)，增加斷點續(xù)傳功能;集抄子站軟件升級開發(fā)，增加斷點續(xù)傳功能及本地電度數(shù)據存儲功能;集抄工作站配置安裝。

（4）系統(tǒng)集成及工程實施。信息系統(tǒng)集成與工程實施最終目的是在工程上實現(xiàn)該研發(fā)方案，確保研發(fā)成果落地實施，且升級改造不影響原有系統(tǒng)的運行，使系統(tǒng)更安全、穩(wěn)定、長期運行，保證系統(tǒng)年24×30×12 h連續(xù)運行，為化工系統(tǒng)生產做好動力監(jiān)控與計量保障。

3 項目實施難點

通過軟件工程及工程實踐技術方法找到項目實施過程中的難點，找到相應完善的解決措施，難點如下。

（1）系統(tǒng)運行過程中，電度數(shù)據失缺問題。電度數(shù)據的失卻或錯誤在集抄系統(tǒng)不可避免，這會導致系統(tǒng)局部或整體數(shù)據統(tǒng)計錯誤，或需通過人工進行修正，數(shù)據連續(xù)性、可靠性、正確性是集抄與能效系統(tǒng)基本要求。通過電度數(shù)據斷點續(xù)傳、電度數(shù)據在集抄采集器本地存儲等技術措施實現(xiàn)。

（2）C/S架構系統(tǒng)與B/S架構系統(tǒng)融合問題?；跀帱c續(xù)傳技術研發(fā)升級C/S架構Easycontrol集抄主站軟件，基于該工程研發(fā)B/S架構EasyEEM能效管理系統(tǒng)，實現(xiàn)EasyEEM能效服務器與Easycontrol集抄系統(tǒng)服務無縫對接，實現(xiàn)數(shù)據的快速檢索、查詢，保證軟件系統(tǒng)向前兼容、工程配置向前兼容。

（3）計量儀表超量程問題。因個別回路用電負荷非常大，原計量儀表的表計量程為99999999 kW·h，尤其各變電站進線表計短時間內存在超量程問題。超量程儀表數(shù)據無法正常顯示，出現(xiàn)死鎖狀態(tài)，需人工現(xiàn)場手動斷電重啟解決。此次升級已將此問題解決，當儀表到達門檻值后，通信采集裝置自動向超量程儀表下達數(shù)據清零指令，實現(xiàn)儀表清零，避免出現(xiàn)儀表死鎖現(xiàn)象。為防止儀表清零后影響集抄系統(tǒng)數(shù)據采集統(tǒng)計及計算。同時在集抄系統(tǒng)后臺增加基值累加功能，每次清零時會把清零數(shù)據添加到基值。

（4）大數(shù)據存儲穩(wěn)定性與查詢快速性問題。集抄系統(tǒng)負責全廠電度數(shù)據集抄，因此計量表計多，存儲數(shù)據量的，隨系統(tǒng)運行時間延長，數(shù)據庫增量巨大，導致系統(tǒng)的運行效率越來越低。目前大數(shù)據應用越來越廣泛，“大數(shù)據”這個詞本身也變成了一個很流行的詞匯。但是，如何保證大數(shù)據應用系統(tǒng)的高效運行始終是開發(fā)人員必須面對的一個問題。現(xiàn)有許多應用系統(tǒng)，剛剛運行時，效率很高、運行速度很快，但是隨著運行時間的不斷增長，數(shù)據量不斷增大，系統(tǒng)的運行效率越來越低。過了一段時間后，運行速度慢到用戶難以接受的程度。雖然數(shù)據庫設計，可以通過優(yōu)化庫表結構、優(yōu)化索引等等方式來改善系統(tǒng)效率。但是，當數(shù)據表大到一定程度時，例如單表數(shù)據量超過1000萬條記錄時，這些優(yōu)化措施無法從根本上解決問題，數(shù)據量越大，系統(tǒng)效率越低幾乎成了大多數(shù)應用軟件系統(tǒng)的普遍規(guī)律。

4 項目實施關鍵技術

通過對現(xiàn)有集抄系統(tǒng)的深度分析，確認升級擴容改造研究及工程的關鍵內容，涵蓋計量儀表、集抄子站、集抄主站、WEB服務器等環(huán)節(jié)。

4.1 軟件工程技術方向

（1）斷點續(xù)傳就是在數(shù)據傳輸過程中由于網絡中斷或者其他原因造成傳輸中斷，這時數(shù)據只傳輸了一部分，在下次傳輸時能夠接著前面的傳輸進度繼續(xù)進行，而沒有必要重頭開始上傳下載，可以節(jié)省時間，提高速度。

（2）基于斷點續(xù)傳技術升級集抄系統(tǒng)的主站軟件Easycontrol。

（3）基于斷點續(xù)傳技術升級集抄系統(tǒng)的子站HMI與EMU3000軟件。

（4）基于B/S架構EasyEEM能效管理系統(tǒng)開發(fā)Web服務器軟件。

（5）通過大數(shù)據存儲技術，實現(xiàn)電力集抄遙脈數(shù)據與電力運行參數(shù)數(shù)據的海量存儲及快速查詢。

4.2 儀表技術方向

基于儀表嵌入軟件升級解決超量程計量儀表。

4.3 工程技術方向

（1）集抄服務器和采集器軟件升級。

（2）第三方品牌計量儀表兼容接入。

（3）擴充新變電站的計量儀表的接入。

（4）擴充點無線測溫裝置的接入。

（5）工程組態(tài)配置技術。

（6）綜合調試、集成測試、系統(tǒng)測試。

5 項目實施創(chuàng)新點

（1）研發(fā)了“實時采集與斷點續(xù)傳”協(xié)同數(shù)據處理技術，應用于集抄主站軟件，解決了實時響應數(shù)據實時性與電度計量數(shù)據可靠性傳輸難題，極大提高了系統(tǒng)可靠性。

（2）研發(fā)了“子站存儲與斷點續(xù)傳”冗余數(shù)據處理技術，消除因網絡風暴引起的電度計量數(shù)據失缺問題。

（3）通過“C/S與B/S混合架構”軟件工程技術，實現(xiàn)Easycontrol電力集抄系統(tǒng)與EasyEEM能效管理系統(tǒng)的融合，實現(xiàn)集抄數(shù)據在集抄局域網與企業(yè)管理網絡的WEB查詢。

（4）通過“大數(shù)據存儲”技術，實現(xiàn)電力集抄電度計量數(shù)據與電力運行參數(shù)數(shù)據的海量存儲及快速查詢。

（5）基于“工業(yè)企業(yè)數(shù)據倉庫業(yè)務藍圖”技術，并借商業(yè)智能實施數(shù)據倉庫的最佳實踐，解決了項目開發(fā)過程中涉及的關鍵技術難題主要為數(shù)據倉庫設計與處理。通過部署Web服務器實現(xiàn)在企業(yè)網上通過IE瀏覽器實現(xiàn)遠程數(shù)據查詢，通過升級改造徹底解決目前存在的問題，通過擴容進一步接入新的計量點細化計量數(shù)據。最終達到消除系統(tǒng)隱患，保障集抄系統(tǒng)的可靠性、數(shù)據完整性、抄表準確性、查詢方便性等。

6 系統(tǒng)應用情況

本系統(tǒng)應用在煤化工企業(yè)全廠集抄及能效管理系統(tǒng)中，整體運行狀況良好，各項運行指標穩(wěn)定，具體表現(xiàn)如下。

（1）成功實現(xiàn)了升級系統(tǒng)安全、穩(wěn)定、長周期運行，未出現(xiàn)非計劃停運情況。

（2）成功實現(xiàn)了集抄采集器的電度數(shù)據斷點續(xù)傳、本地存儲，通過模擬測試，在通信恢復后數(shù)據正確補錄，避免因網絡中斷或軟件故障導致數(shù)據丟失。

（3）成功實現(xiàn)了Web服務器部署，在企業(yè)網上通過IE瀏覽器實現(xiàn)遠程數(shù)據查詢，基于IE的能耗發(fā)布、多維度展示、報表查詢，實現(xiàn)基于變電站與組織部門維度的能耗報表、上網用電量、全廠用電量等報表;實現(xiàn)在企業(yè)網上以不同用戶權限的登陸查詢，提高了數(shù)據的可用性、查詢及時性。

（4）成功實現(xiàn)了上網高壓回路的計量改造及數(shù)據上傳，方便與上報電量數(shù)據的核對。

（5）成功實現(xiàn)了新增計量點的擴容接入，實現(xiàn)基于組織的能耗計量考核，細化全廠的計量數(shù)據，為企業(yè)或組織降低能耗提供數(shù)據支撐。

（6）全廠電力集抄能效系統(tǒng)能夠通過指導優(yōu)化調度、負荷調整實現(xiàn)3%～5%的電力能源節(jié)約。工業(yè)企業(yè)普遍用電量極高，直接經濟效益非?？捎^。

7 結束語

通過項目的實施實現(xiàn)了對電力需求側的管理，協(xié)助公司在生產用能環(huán)節(jié)找到電力能耗漏洞，對化工生產過程能耗考核有較高的指導意義，從而為企業(yè)日常生產過程中有針對性的節(jié)能降耗和能源優(yōu)化調度管理提供數(shù)據依據;實現(xiàn)了全廠全面電力數(shù)據集抄，準確計量，優(yōu)化了電能科學調度管理，為“十三五”建立“全廠電力需求側管理”奠定基礎，為“全廠能源管理系統(tǒng)”提供了電力數(shù)據依據支持，提高了員工的節(jié)能意識。

參考文獻

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