摘要：針對(duì)目前工業(yè)電能模式的研究現(xiàn)狀，本文闡述了在現(xiàn)代以太網(wǎng)基礎(chǔ)上的電能管理系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。 該系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了電能的遠(yuǎn)程實(shí)時(shí)監(jiān)控與管理，并且該系統(tǒng)支持多種終端設(shè)備的遠(yuǎn)程訪問，建立了一個(gè)實(shí)時(shí)的人機(jī)界面管理平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)對(duì)電能現(xiàn)代化管理模式。 提高了供電企業(yè)的管理效率和供電效益，并為地域跨越大的電網(wǎng)的遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)提供了一種新思路。

關(guān)鍵詞：電能管理；工業(yè)以太網(wǎng)；電能監(jiān)控；人機(jī)界面

引言

隨著電網(wǎng)的發(fā)展和相關(guān)政策的出臺(tái)，用電管理也逐步實(shí)現(xiàn)了一家一表，抄表到戶的制度。但是隨之而來的問題是大量用電數(shù)據(jù)的回抄和管理。同時(shí)，用電的客戶群體的多類型決定了高質(zhì)量的供電要求。 由于自身結(jié)構(gòu)的缺陷，傳統(tǒng)的電能管理系統(tǒng)在有效性、實(shí)時(shí)可控性、*準(zhǔn)性和應(yīng)用特性等方面已經(jīng)不能滿足當(dāng)下社會(huì)的用電需求，且會(huì)造成電力資源和人力資源的浪費(fèi)。因此，電管理門需加快普及新型的電能管理系統(tǒng)。

隨著互聯(lián)網(wǎng)科技的飛速發(fā)展，現(xiàn)代化的科學(xué)技術(shù)將逐漸取代傳統(tǒng)的電量測(cè)量工具。伴隨著各類現(xiàn)代化的智能產(chǎn)品不斷出現(xiàn)，在電能管理方面，通過工業(yè)以太網(wǎng)來管理電能系統(tǒng)的研究逐漸成為電能系統(tǒng)的主要研究主流。 而對(duì)電能的遠(yuǎn)程操控通過人機(jī)界面對(duì)電能采取遠(yuǎn)程管理控制，并對(duì)采集來的數(shù)據(jù)的進(jìn)行高速高效的分析、計(jì)算、控制，從而節(jié)省了大量的人力資源，提高了管理效率。 基于工業(yè)以太網(wǎng)的電能網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控系統(tǒng)，這是未來國家集中監(jiān)控電力功耗和合理利用電能的發(fā)展趨勢(shì)。

針對(duì)目前的電能質(zhì)量的市場(chǎng)需求，文中論述了以太網(wǎng)的電能管理結(jié)構(gòu)，闡述了系統(tǒng)中所用到的關(guān)鍵性技術(shù)。系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了對(duì)電能的遠(yuǎn)程監(jiān)控與數(shù)據(jù)的分類采集，數(shù)據(jù)傳輸過程中的數(shù)據(jù)解析、協(xié)議轉(zhuǎn)換、數(shù)據(jù)加密保護(hù)和保存等功能。從而實(shí)現(xiàn)了基于無線以太網(wǎng)的電能的管理系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。

1系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

針對(duì)目前電能管理系統(tǒng)的現(xiàn)狀，本文提出的電能管理系統(tǒng)是以工業(yè)以太網(wǎng)為基礎(chǔ)的三層架構(gòu)的電能管理系統(tǒng)。 電能管理系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖如圖1所示。 該系統(tǒng)的主要功能是實(shí)現(xiàn)對(duì)現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)采集分析，通過工業(yè)以太網(wǎng)的對(duì)電能進(jìn)行遠(yuǎn)程控制和管理。

圖1 電能管理系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖

系統(tǒng)的**級(jí)架構(gòu)是基站現(xiàn)場(chǎng)采集網(wǎng)絡(luò)，網(wǎng)絡(luò)圖如圖2所示的局部基站現(xiàn)場(chǎng)采集網(wǎng)絡(luò)圖?；粳F(xiàn)場(chǎng)采集網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)對(duì)基站現(xiàn)場(chǎng)用電數(shù)據(jù)等信息的分類采集，在數(shù)據(jù)傳輸過程中實(shí)現(xiàn)對(duì)數(shù)據(jù)解析、協(xié)議轉(zhuǎn)換、數(shù)據(jù)加密保護(hù)和保存等。利用鏈路結(jié)構(gòu)的形式將數(shù)據(jù)傳輸?shù)蕉?jí)數(shù)掘匯集中心。

圖2 局部基站現(xiàn)場(chǎng)采集網(wǎng)絡(luò)圖

中端數(shù)據(jù)匯總網(wǎng)絡(luò)中心是系統(tǒng)的*2級(jí)架構(gòu)，主要負(fù)責(zé)匯集從各基站現(xiàn)場(chǎng)采集網(wǎng)絡(luò)發(fā)出的數(shù)據(jù)，并對(duì)用電數(shù)據(jù)進(jìn)行緩存，匯總。*后根據(jù)上*級(jí)中心設(shè)置的標(biāo)準(zhǔn)，對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行分類上傳，分時(shí)間段上傳至上*級(jí)。

*后一層架構(gòu)是終端數(shù)據(jù)中心，即省級(jí)數(shù)據(jù)處監(jiān)控平臺(tái)。終端數(shù)據(jù)中心會(huì)搭建一個(gè)監(jiān)控系統(tǒng)的軟件平臺(tái)，對(duì)收集來自接受全省的用電信息數(shù)據(jù)信息進(jìn)行數(shù)據(jù)分析和管理，并將之分類后進(jìn)行存儲(chǔ)，定時(shí)對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行備份。根據(jù)備份時(shí)間和數(shù)據(jù)分析管理的內(nèi)容對(duì)數(shù)據(jù)庫進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，生成各種類型的統(tǒng)計(jì)報(bào)表。根據(jù)報(bào)表的內(nèi)容來制定管理流程制度，可以實(shí)現(xiàn)節(jié)能數(shù)據(jù)的*準(zhǔn)化，使得電能管理更加人性化。

文中主要對(duì)電能管理系統(tǒng)的以太網(wǎng)式的監(jiān)控模塊和PLC主控模塊進(jìn)行了分析與研究。其中電能管理系統(tǒng)中涉及到了單片機(jī)技術(shù)、電力電子技術(shù)和通信技術(shù)等多項(xiàng)領(lǐng)域。

2控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

在電能管理系統(tǒng)中，基于以太網(wǎng)的監(jiān)控模塊的大致可分為5個(gè)模塊，分別為PLC主控制模塊，數(shù)據(jù)采集模塊，回路通斷控制模塊，系統(tǒng)電能監(jiān)控模塊，和人機(jī)界面模塊。

3 安科瑞Acrel-3000WEB電能管理解決方案

3.1概述

用戶端消耗著整個(gè)電網(wǎng)80%的電能，用戶端智能化用電管理對(duì)用戶可靠、安全、節(jié)約用電有十分重要的意義。構(gòu)建智能用電服務(wù)體系，全面推廣用戶端智能儀表、智能用電管理終端等設(shè)備用電管理解決方案，實(shí)現(xiàn)電網(wǎng)與用戶的雙向良性互動(dòng)。用戶端急需解決的研究內(nèi)容主要包括：先進(jìn)的表計(jì)，智能樓宇、智能電器、增值服務(wù)、客戶用電管理系統(tǒng)、需求側(cè)管理等課題。

安科瑞Acrel-3000WEB電能管理解決方案通過對(duì)用戶端用電情況進(jìn)行細(xì)分和統(tǒng)計(jì)，以直觀的數(shù)據(jù)和圖表向管理人員或決策層展示各分項(xiàng)用電的使用消耗情況，便于找出高耗能點(diǎn)或不合理的耗能習(xí)慣，有效節(jié)約電能，為用戶進(jìn)一步節(jié)能改造或設(shè)備升級(jí)提供準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)支撐。

3.2應(yīng)用場(chǎng)所

（1）辦公建筑（商務(wù)辦公、大型公共建筑等）；

（2）商業(yè)建筑（商場(chǎng)、金融機(jī)構(gòu)建筑等）；

（3）旅游建筑（賓館飯店、娛樂場(chǎng)所等）；

（4）科教文衛(wèi)建筑（文化、教育、科研、醫(yī)療衛(wèi)生、體育建筑等）；

（5）通信建筑（郵電、通信、廣播、電視、數(shù)據(jù)中心等）；

（6）交通運(yùn)輸建筑（機(jī)場(chǎng)、車站、碼頭建筑等）。

3.3系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

3.4系統(tǒng)功能

實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)；電能統(tǒng)計(jì)報(bào)表；詳細(xì)電參量查詢；運(yùn)行報(bào)表；變壓器運(yùn)行監(jiān)視；實(shí)時(shí)報(bào)警；歷史事件查詢；電能質(zhì)量監(jiān)測(cè)；遙控操作；用戶權(quán)限管理；通訊狀態(tài)圖；視頻監(jiān)控；用戶報(bào)告

3.5系統(tǒng)硬件配置清單

4結(jié)束語

基于工業(yè)以太網(wǎng)的電能管理系統(tǒng)，采用新型的科技，將智能化設(shè)備融入用電用戶中，在能夠充分采集用戶的用電數(shù)據(jù)信息的情況下，利用工業(yè)以太網(wǎng)對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行自動(dòng)化收集和數(shù)據(jù)分析管理，實(shí)現(xiàn)了對(duì)用用戶電信息的統(tǒng)一存儲(chǔ)和分析，對(duì)實(shí)現(xiàn)電能的人性化管理具有重要意義。但是由于各個(gè)管理系統(tǒng)產(chǎn)品之間沒有統(tǒng)一的通信的標(biāo)準(zhǔn)，并且實(shí)施現(xiàn)代化的電能管理系統(tǒng)不能wan全拋棄傳統(tǒng)。因此構(gòu)建一個(gè)基于工業(yè)以太網(wǎng)的電能管理系統(tǒng)的過程必然是曲折漫長的過程。

【參考文獻(xiàn)】

[1]孫中岳.俞孟蕻，朱學(xué)青.基于工業(yè)以太網(wǎng)的電能管理系統(tǒng)設(shè)計(jì).

[2]趙丹，李茜，孟彥京.基于Profinet工業(yè)以太網(wǎng)的復(fù)卷機(jī)電控系統(tǒng)設(shè)計(jì)[J].

[3]陳長輝.基于工業(yè)以太網(wǎng)的自動(dòng)化控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)[J].

[4]安科瑞企業(yè)微電網(wǎng)設(shè)計(jì)與應(yīng)用手冊(cè)2022.05版.