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摘要：隨著國家節(jié)能政策不斷出臺，企業(yè)節(jié)能減排的壓力逐年增加，加強對企業(yè)能源利用狀況、任務指標完成情況動態(tài)跟蹤勢在必行。該文從需求分析、設計思想、功能架構設計、網(wǎng)絡架構設計到功能設計與應用、應用效果等方面介紹了某煤層氣企業(yè)建設能耗在線監(jiān)測系統(tǒng)全過程，對其他能源公司建設能耗在線監(jiān)測系統(tǒng)有重要借鑒意義。
關鍵詞：節(jié)能減排；煤層氣企業(yè)；能耗在線監(jiān)測系統(tǒng)；能源管理
隨著節(jié)能工作向系統(tǒng)化、精細化、信息化方向發(fā)展，運用物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)等信息技術手段深挖、細挖節(jié)能潛力成為必然趨勢。為此國家從“十二五"開始建設覆蓋全國一萬多家重要用能單位的能耗在線監(jiān)測系統(tǒng)，通過該系統(tǒng)可整體、準確、及時地掌握全國和分地區(qū)、分行業(yè)能源消費總量及其構成，提高節(jié)能宏觀調(diào)控的針對性和有效性。2017年9月和2021年9月，國家發(fā)展和改革委員會、市場監(jiān)管總局先后印發(fā)《重要用能單位能耗在線監(jiān)測系統(tǒng)推廣建設工作方案》、《關于加快推進重要用能單位能耗在線監(jiān)測系統(tǒng)建設的通知》、《完善能源消費強度和總量雙控制度方案》，要求采用“國家平臺＋省級平臺＋重要用能單位接入端系統(tǒng)"的架構，加快推進重要用能單位能耗在線監(jiān)測系統(tǒng)建設，是推進能源生產(chǎn)和消費革命、深化創(chuàng)新節(jié)能工作的必然選擇，是企業(yè)進一步挖掘節(jié)能潛力、提高能源管理精細化水平的客觀需要，也有利于培育和發(fā)展節(jié)能環(huán)保戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)，促進經(jīng)濟結構轉型升級。
1 案例企業(yè)能耗現(xiàn)狀及問題
案例企業(yè)所消耗的能源包括煤層氣、電力、柴油、汽油和新水；其中，電力和新水是公司購入的主要能源。煤層氣全部是自產(chǎn)自用，主要用于氣動機及燃氣發(fā)電機組；柴油主要用于柴油發(fā)電機組；電力大部分為外購所得，主要為生產(chǎn)生活供電，少部分通過燃氣發(fā)電獲得；新水通過市政管網(wǎng)供應；汽油為日常辦公車輛所使用。用能系統(tǒng)如圖1所示。
目前案例企業(yè)能源管理相對粗放，在能源管理過程中存在一些問題：1）時間數(shù)據(jù)以月度為主，粒度不足。部分能流數(shù)據(jù)未進行時間精細化分析，且受人為因素影響顯著，不利于實時監(jiān)管。2）空間數(shù)據(jù)以全廠級為主，粒度不足。案例企業(yè)上報的數(shù)據(jù)多為全廠級別的能耗數(shù)據(jù)，重要能耗數(shù)據(jù)無法準確到采氣廠和單井，不能滿足能耗對比對標分析。3）數(shù)據(jù)采集質(zhì)量問題。手工填報可能存在錄入錯誤、月度數(shù)據(jù)準確性差，缺少指標優(yōu)劣評估依據(jù)。
圖1 用能系統(tǒng)結構
2 需求分析
2.1 國家要求
根據(jù)《重要用能單位能耗在線監(jiān)測系統(tǒng)技術規(guī)范（實行）》，全國重要用能單位能耗在線監(jiān)測系統(tǒng)包括國家、區(qū)域兩級數(shù)據(jù)點，將同時接收用能單位上傳的能耗在線監(jiān)測數(shù)據(jù)。能源總量指標等逐日采集上傳的數(shù)據(jù)包括日指標和實時指標兩類。每日指標為00:00～24:00企業(yè)的能源總量指標；對于在線采集的數(shù)據(jù)，一般要求同時采集上傳實時指標，實時指標為每間隔15分鐘采集一次的能源消耗實時數(shù)據(jù)并保存在本地，在規(guī)定的數(shù)據(jù)上傳時間與每日上報數(shù)據(jù)打包后一同上傳到政府系統(tǒng)平臺。
2.2 企業(yè)需求
目前案例企業(yè)能源管理相對粗放，因此需要建設自身的能源管理系統(tǒng)，采用信息化、自動化技術集成企業(yè)能源系統(tǒng)數(shù)據(jù)采集、分析處理和管理等功能，從而提高能源利用效率完成節(jié)能任務目標。
3 設計要求
3.1 可用性
系統(tǒng)設計要充分考慮整個工程環(huán)境中的不同因素，以保證在現(xiàn)場安裝調(diào)試后系統(tǒng)能夠立即穩(wěn)定可靠運行。
3.2 可維護性
系統(tǒng)的硬件、軟件設備便于維護，各部件都具有自檢和聯(lián)機診斷校驗的能力。軟件有備份，便于工程師安裝啟動，應用程序易于擴充，數(shù)據(jù)庫存取為用戶程序留有接口并提供二次開發(fā)的數(shù)據(jù)庫資料，便于用戶自行編制的程序加入系統(tǒng)中運行。
3.3 容錯能力
軟、硬件設備具有良好的容錯能力。當各軟、硬件功能與數(shù)據(jù)采集處理系統(tǒng)的通訊出錯，以及當運行人員或工程師在操作過程中發(fā)生一般性錯誤時，均不影響系統(tǒng)的正常運行；對意外情況引起的故障，系統(tǒng)具備恢復能力。
3.4 安全性
軟、硬件設備的運行均不會危及變電所的安全穩(wěn)定運行和工作人員的安全。軟件系統(tǒng)各程序模塊交互接口均采用參數(shù)編碼加密處理和參數(shù)有效性驗證處理、防SQL注入檢測的技術確保系統(tǒng)安全正常運行。通過加裝網(wǎng)絡防火墻對系統(tǒng)通信傳輸網(wǎng)絡及其通訊端口進行集中管理，盡可能程序減低病毒入侵和破壞。用戶訪問系統(tǒng)功能和數(shù)據(jù)采用嚴格的用戶角色分級授權管理，登錄用戶僅能夠查看對應的授權方案功能和數(shù)據(jù)。確保系統(tǒng)數(shù)據(jù)訪問的安全性和合法性。
4 總體設計
4.1 總體架構
如圖2所示，能耗在線監(jiān)測系統(tǒng)分為四個層次，底層為數(shù)據(jù)采集層，包括OPC協(xié)議、Modbus協(xié)議、串口協(xié)議、數(shù)據(jù)庫采集或第三方系統(tǒng)采集等。在采集數(shù)據(jù)的基礎上建立數(shù)據(jù)傳輸、數(shù)據(jù)計算、數(shù)據(jù)清洗及數(shù)據(jù)治理使數(shù)據(jù)標準化，然后進行數(shù)據(jù)加工計算，形成方便應用的關系型數(shù)據(jù)庫、時序數(shù)據(jù)、大數(shù)據(jù)。以數(shù)據(jù)為基礎建立微服務平臺，提供統(tǒng)一的網(wǎng)關入口，進行統(tǒng)一的認證，注冊點對所有的API統(tǒng)一管理，配置點保存所有的配置數(shù)據(jù)，提供各種數(shù)據(jù)服務，為應用層提供支持。在平臺服務層上為應用服務層，創(chuàng)建了豐富的應用服務，包括用戶登錄，權限管理，設備管理，數(shù)據(jù)可視化服務綜合展示，能源綜合管理，能耗實績管理，能源報表管理等等。
圖2 系統(tǒng)總體架構
4.2 網(wǎng)絡拓撲
如圖 3 所示，整個拓撲網(wǎng)絡主要包含工控網(wǎng)、數(shù)采網(wǎng)、辦公網(wǎng)、政府專線。工控網(wǎng)主要負責電力、DCS等系統(tǒng)的實時通訊，無法接入現(xiàn)有DCS控制系統(tǒng)的儀表、未連入電力后臺的電能表、地理位置偏僻不方便聯(lián)網(wǎng)的儀表，通過 DTU 連接儀表進行數(shù)據(jù)采集。數(shù)采網(wǎng)包含WEB服務器、數(shù)據(jù)庫服務器、工作站等硬件設施，主要負責工控網(wǎng)數(shù)據(jù)采集、計算、處理、存儲、應用等數(shù)據(jù)服務。整個系統(tǒng)軟件平臺部署在辦公網(wǎng)上，通過Web應用服務器以B/和S架構形式進行發(fā)布，上級公司和公司用戶通過瀏覽器連接辦公網(wǎng)進行訪問和使用。為保證數(shù)據(jù)和網(wǎng)絡的安全性，公司通過端設備和網(wǎng)絡專線向國家平臺發(fā)送相應的指標參數(shù)，并根據(jù)政府要求與政府平臺進行對接，滿足國家和地方政府能源監(jiān)管需求。
圖3 網(wǎng)絡拓撲架構
4.3 功能架構
如圖4所示，能耗在線監(jiān)測系統(tǒng)基于過程信息集成平臺的業(yè)務應用系統(tǒng)開發(fā)，可以方便地配置所需要的功能和特性，能很大限度地開發(fā)適應企業(yè)自身特點的系統(tǒng)。其功能架構主要分為儀表采集層、第三方系統(tǒng)層、應用層、管理層。儀表采集層由流量計、電能表、壓力表等基礎數(shù)據(jù)設施組成，主要負責基礎能耗數(shù)據(jù)的采集工作；第三方系統(tǒng)層主要由中控DCS系統(tǒng)、SCADA系統(tǒng)、PLC系統(tǒng)、網(wǎng)絡傳輸設施等組成，主要實現(xiàn)第三方系統(tǒng)能耗數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)接口、傳輸協(xié)議、維持系統(tǒng)的持續(xù)運行和網(wǎng)絡穩(wěn)定；應用層為實現(xiàn)生產(chǎn)過程數(shù)據(jù)和設備狀態(tài)信息、計量數(shù)據(jù)、質(zhì)量數(shù)據(jù)等實時數(shù)據(jù)的采集與歸檔，報表、圖形等數(shù)據(jù)的處理與存儲、實現(xiàn)數(shù)據(jù)的可視化監(jiān)測、信息管理等功能，支持能源及生產(chǎn)調(diào)度人員、管理人員、決策人員的業(yè)務需求；管理層用戶為上級公司和國家管理平臺，為其能源監(jiān)管提供數(shù)據(jù)支撐。
圖4 系統(tǒng)功能架構
5 功能設計與應用
5.1 綜合展示
綜合展示基于各類指標的數(shù)據(jù)統(tǒng)計，為用戶提供全過程多維度、多角度的生產(chǎn)數(shù)據(jù)和信息數(shù)據(jù)綜合展示。通過該模塊，上級公司用戶能夠方便直觀地瀏覽目前的能源消耗總量、各類能源消耗量以及下屬分公司關鍵指標使用情況。包括當月累計和全年時間粒度的油氣總產(chǎn)量、累計綜合能耗和累計碳排放量的數(shù)據(jù)展示，以及基于GIS地圖的各下屬分公司的關鍵指標對比。
5.2 能源計劃與實績
根據(jù)年度節(jié)能計劃，將能耗指標逐級分解、落實到下屬各分公司。上級公司結合政府和自有要求配置目標指標并輸入系統(tǒng)。能源指標參數(shù)包括綜合能耗、碳排放量、新水用量、節(jié)能量、節(jié)水量、單位油氣生產(chǎn)能耗、單位油氣生產(chǎn)水耗七個指標。能源實績管理指標參數(shù)包括綜合能耗、碳排放量、新水用量、節(jié)能量、節(jié)水量、單位油氣生產(chǎn)能耗、單位油氣生產(chǎn)水耗七個指標。
5.3 能耗統(tǒng)計管理
集中展示公司的總能耗產(chǎn)量、節(jié)能 /節(jié)水量統(tǒng)計、分類能耗統(tǒng)計，并可按照時間、介質(zhì)種類、分公司構成等多個維度需求生成表格、餅圖等合理的可視化展示內(nèi)容。頁面可按照年度和月度選擇查詢并進行可視化展示和對比。
5.4 能耗數(shù)據(jù)預測
基于能耗數(shù)據(jù)統(tǒng)計，選用合理的時間序列建立數(shù)學計算模型實現(xiàn)能耗數(shù)據(jù)的預測，并根據(jù)實際情況不斷學習修正。
5.5 對標分析
如圖5所示，以采氣廠為單位，橫向對標“單位開采量電耗"、“單位外輸量電耗"、“單位開采量綜合能耗"、“單位外輸量綜合能耗"等關鍵指標。
以同類重要耗能設備為主體，橫向對標設備的運行效率和主要能效參數(shù)，并可根據(jù)相似工況設置各區(qū)域的“特殊值"、“優(yōu)值"等數(shù)值的方式與實際情況形成對比。
5.6 集氣站監(jiān)測
實現(xiàn)集氣站內(nèi)煤層氣關鍵點處溫度、壓力、流量等工藝參數(shù)的監(jiān)測。實現(xiàn)集氣站內(nèi)透平壓縮機能效參數(shù)及能耗參數(shù)的實時監(jiān)測。
圖5 采氣廠對標
6 應用成效
（1）提升了能源數(shù)據(jù)時間顆粒度。案例企業(yè)能耗數(shù)據(jù)顆粒度由月度數(shù)據(jù)精細到分鐘級，重要耗能設備甚至到秒級，能耗數(shù)據(jù)采集更加有效，提高了案例企業(yè)節(jié)能工作的實時監(jiān)管。
（2）提升了能耗數(shù)據(jù)空間粒度。案例企業(yè)能耗數(shù)據(jù)空間粒度大大提升，數(shù)據(jù)采集粒度可到單井，擴大了案例企業(yè)實時監(jiān)測范圍。
（3）提高了能耗數(shù)據(jù)采集質(zhì)量。案例企業(yè)通過自動采集大部分實物量并相應計算能耗數(shù)據(jù)，提升了能耗數(shù)據(jù)時效性和數(shù)據(jù)準確性。
7 后續(xù)改進思路
案例企業(yè)能耗在線監(jiān)測系統(tǒng)基本實現(xiàn)企業(yè)自身用能監(jiān)管要求，但生產(chǎn)工藝、耗能設備等能量優(yōu)化還存在空白，仍需長期的實踐應用和不斷完善。案例企業(yè)能耗在線監(jiān)測系統(tǒng)二期建設將以能量優(yōu)化為抓手，利用有效的數(shù)據(jù)預測技術和控制優(yōu)化技術，提升能源數(shù)據(jù)的使用水平，建立能源系統(tǒng)對生產(chǎn)工藝系統(tǒng)的有效支撐，實現(xiàn)企業(yè)能源系統(tǒng)安全穩(wěn)定運行。
8 安科瑞企業(yè)能耗管理系統(tǒng)介紹
安科瑞企業(yè)能源管控系統(tǒng)采用自動化、信息化技術和集中管理模式，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)能評估提供基礎數(shù)據(jù)和支持。
9 應用場所
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、學校、酒店、寫字樓以及汽車制造、機電設備、電器產(chǎn)品、工器具制造等離散制造業(yè)。
10 系統(tǒng)結構
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)場設備層、網(wǎng)絡通訊層和平臺管理層。
現(xiàn)場設備層：主要是連接于網(wǎng)絡中用于水、電、氣等參量采集測量的各類型的儀表等，也是構建該配電、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，這些設備可為本公司各系列帶通訊網(wǎng)絡電力儀表、溫濕度控制器、開關量監(jiān)測模塊以及合格供應商的水表、氣表、冷熱量表等。
網(wǎng)絡通訊層：包含現(xiàn)場智能網(wǎng)關、網(wǎng)絡交換機等設備。智能網(wǎng)關主動采集現(xiàn)場設備層設備的數(shù)據(jù)，并可進行規(guī)約轉換，數(shù)據(jù)存儲，并通過網(wǎng)絡把數(shù)據(jù)上傳至搭建好的數(shù)據(jù)庫服務器，智能網(wǎng)關可在網(wǎng)絡故障時將數(shù)據(jù)存儲在本地，待網(wǎng)絡恢復時從中斷的位置繼續(xù)上傳數(shù)據(jù)，保證服務器端數(shù)據(jù)不丟失。
平臺管理層：包含應用服務器、WEB服務器和數(shù)據(jù)服務器，一般應用服務器和WEB服務器可以合一配置。
平臺采用分層分布式結構進行設計，詳細拓撲結構如下：
11 系統(tǒng)功能
平臺采用自動化、信息化技術和集中管理模式，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、輸入賬戶名和權限密碼，進行登錄，防止未授權人員瀏覽有關信息。
11.2大屏展示
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)值等相關信息。
11.3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)用戶能夠實時的監(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)絡圖、能源計量網(wǎng)絡圖等功能。
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、設備的當年、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處理操作，可以對報警參數(shù)進行在線設置，當能源參數(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，幫助領導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、轉換，按班組、區(qū)域、車間，產(chǎn)線、工段、設備等進行日、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、設備能源消耗進行數(shù)據(jù)采集，監(jiān)測設備及工藝運行狀態(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、設備）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，方便用戶發(fā)現(xiàn)設備異常，從而找出改善點，以及針對用能情況挖掘節(jié)能潛力。
監(jiān)控耗能設備運行、停機及異常狀態(tài)，及時解決設備故障停運導致無法正常生產(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。
按照區(qū)域對碳排放總量的變化趨勢進行統(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，并結合減排指標實現(xiàn)超標預警，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，避免被罰款和設備出現(xiàn)故障。
系統(tǒng)支持設備日常巡檢計劃、派工、消缺、報修、派工等設備運維管理，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、電氣火災隱患報警、能耗超標報警、限電報警等，幫助企業(yè)提前預警，避免發(fā)生火災事故和被罰款導致用能成本過高。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)分層預覽、轉場展示、風格切換、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、設備型號、電參量、節(jié)點、能源、公示、及相關參數(shù)進行配置、修改、刪除等管理、進行用戶添加和授權管理、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。
12 系統(tǒng)硬件配置
應用場景 | 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 | 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)議向多平臺轉發(fā)數(shù)據(jù)；輸入電源：AC/DC 220V，導軌式安裝。 |
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 | ||
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、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導軌式安裝結構，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、預分預合閃光指示、分合閘完好指示、分合閘回路電壓測量、人體感應、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規(guī)定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框架構建的遙信、遙控軟件平臺，具備遠程服務與數(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；具備智能風扇轉速控制功能，根據(jù)負荷率和環(huán)境溫度智能控制風扇轉速，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；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；低功耗 |
13 結論
案例企業(yè)能耗在線監(jiān)測系統(tǒng)基本實現(xiàn)了煤層氣田用能實時監(jiān)測、能源綜合管理、多維指標對標、報表管理等功能，滿足地方政府和上級公司要求。未來能耗在線監(jiān)測系統(tǒng)需要與國家“碳達峰、碳中和"國家戰(zhàn)略深度融合，深挖數(shù)據(jù)價值，科學合理配置能源，助力國家“雙碳"目標實現(xiàn)。
參考文獻
[1]王永昌等.煤層氣企業(yè)能耗在線監(jiān)測系統(tǒng)設計與應用研究[J].石油石化綠色低碳,2022,7(5):74-78.
[2]《重要用能單位能耗在線監(jiān)測系統(tǒng)推廣建設工作方案》（發(fā)改環(huán)資〔2017〕1711號）
[3]《關于加快推進重要用能單位能耗在線監(jiān)測系統(tǒng)建設的通知》（發(fā)改辦環(huán)資〔2019〕424號）
[4]安科瑞企業(yè)微電網(wǎng)設計與選型手冊.2022.05版.
