工厂电力负荷用电量实时监控系统开发

工厂电力负荷用电量实时监控系统应用项目介绍

随着我国电力需求的快速增长，保证电网安全经济运行，如何提高电力能源的利用

效率已成为我国厂矿企业电管部门面临的关键性和迫切性问题。通过采用信息化、自动

化技术，提升设备运行水平及管理能力，是企业增强竞争能力的有效手段。旨在提高用

电部门电能监控技术水平和应变能力，必须对工厂电力负荷和日用电量进行实时监控，

以合理调度用电负荷，科学地指导安排生产计划，有效地避开峰电时段。既能有效避免

限电拉闸最大负荷的产生，从而避免因停电造成的生产设备损害。并能作到最大限度地

为企业减少峰电时段的高昂电费支出。

1.企业现状与节能的重要性

节能是我国经济发展的一项长远战略方针，同时,也是企业降低生产成本、实施价值

的一项重要内容。根据用电规律，我国电力部门通常将一天化分成5个时段，并按照三

种价格标准进行收费。既全天的电价分为峰电价格，平电价格和谷电价格三种，谷电价

格还不足于峰电价格的1/3,是最为经济的。可想而知能耗大的电力设备若能安排在谷

电时段工作，则比起峰电时段工作能节约很大一部分电费开销。因此，合理的调配各个

车间的工作班次和时间，就成了关键所在。要实现合理分配，当然首先要明了各车间在

各个时段的用电能耗。2005年该厂在架设企业内部光纤网络的同期，着手投资建造基

于IPC研华工控机的电力负荷实时监控系统平台。以实现在厂内总调度台主服务器上采

集工厂开闭所1OKV电源进线电能负荷和厂用电量。包括高压开关柜的电能表电能数

据，并直接采集分布在各厂区车间动力变压器电能数据，可以反映出各变压器下各个部

门380V电力负荷和用电量数据信息；从而科学的合理地指挥调度电力负荷安排车间生

产作业计划，达到节能增效的目的。

2.电力负荷实时监控系统设计

2.1采集站点基本配置

图1工厂开闭所数据采集站基本阻成

本方案要求开闭所变压器间装备数字式智能电能表，而且不支持模拟式跳字的老式

电能表。目前几乎所有企业都已经更换成的智能电能仪表了。由于智能电能表有东方电

子、长沙威胜等多个等厂家的产品⑴，将所有电能表按照品牌和通讯协议不同版本进行

分组并分别设置地址，将RS485的通讯信号分组串并接在一起后，经转换模块接入计

算机串口。如新购置电能表最好采用一个厂家产品为好。转换模块采用光电隔离，能防

雷击的隔离电压为3()()()V,由外接电源供电。如分组多则需要扩展多串口卡，开闭所电

能数据采集站基本组成，如图1所示。

3.工厂电能监控管理解决方案

随着社会经济的快速发展，能源问题已经成为制约经济和社会发展的重要因素，节

约能源列入基本国策。能源利用的科学化的监控管理是解决能源问题的重要依据。能源

系统中电力和电器设备(如：高低压开关柜、变压器、直流屏、电缆等电力设施设备；

空调、风机、水泵、空压机等电器设备)占主要部分。同时这些电器设备也是风、冷、

气、热的制造者和用水、用煤(油)的动力源，所以能源管理的核心就是对用电系统运

行及状态的安全性、合理性的进行实时监控及科学化的管理。工厂电能监控管理查询系

统软件就是针对能源动力设备的特点提出的能源管理整体解决方案。该系统即时掌握变

配电系统的实时运行状态，发现运行故障即时响应。为值守人员提供负荷分析，方便合

理调度、远控合分闸、躲峰填谷，安全控制和事故处理。减少和避免了操作误判断，缩

短了事故停电时间，实现对变配电系统的现代化运行管理。

3.1工厂电力负荷用电量网络实时监控软件产品与变电站自动化软件的区别

一直以来人们对电能监控管理有一个误区，认为电能监控管理软件就是变电站自动

化系统产品，一些有变电站保护系统的企业自认为已实现了用电管理。其实不然，变电

站保护系统只是针对10KV或10KV以上的供电回路的安全性和操作性设计的系统产

品，远远不能满足企业能源管理甚至是电能管理的需求。本公司所获得的计算机软件著

作权登记证书，具有完全自主知识产权。如图2所示。

计算机软件著作权

登记证书

编％枚升登字第056101号

"id号：2006SR08435权利取得方式:原始取稗

权利他用:全部权利

d工厂电力黄荷用电量网结实时

软件名称:线控及其数树查沟系统

VI.0首次发表］］观隼月日

［司林：飞力■有用电量实时20051215

监控系前

署作权人:十堰电隆科技有限公司根据《计0机软件保护条例》和《计算机软件

著作权登记办法》峋潴定,对以卜齐用ir-tlOkl

图2计算机软件著作权登记证书

工厂电力负荷实时监控查询管理系统，他能集变配电系统、空压站系统、锅炉系统

等数据采集、显示计量于一体，运用先进的数据分析挖掘技术，实现科学管理决策。

对变配电系统各种运行开关量状态和各种电参数进行实时采集、显示和计量。可以包

括对空压站系统、锅炉系统等非电力数据的采集、显示和计量。对能源系统的经济运

行、负荷分析、躲峰填谷、经济核算、合理调度等科学管理作用。以下给出儿组实际

应用单位的电能采集数据、全厂负荷曲线、用电量实时数据日报表；以及全厂用电量

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图3车间部门用电量采集监控界面

.”运行系统二J回刊

画面特殊调试

透入系统用电负荷负曙曲坡系统日电置车同日电量系统级台报表车间姐合报表系统电量报或系统说明

全厂车间组合包量实时数据总报;k磁，删除报表|2006y2m9.r1l页面设置报表打印

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清理西北屿。・7360・。叨。・2880・368。・351。・4760.玄1024.4839.220241.376385.260212.580662.696

工痰炉L4M0.1090.5700.7750.3320.2160.98245.62343.906556.882965.728831.28444.192

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2~“工顺炉2・3070.5350.7191.0540.4020.4400.98181.52724.32]680.7101059.918983.693535.814

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0.4401.3521.3040.3801.0240.952488.01135.024208.5444k.128442.344291.008

||gE2；i

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图5全厂车间部门组合用电量实时数据报表

配电WWBWeiS软・然$统甘直

图6用电量数据查询网站系统查询结果

3.3实现对整个能源系统运行的综合监测，提高系统的安全保护能力

电能实时监控能源管理系统提供对能源设施及设备的监控及数据分析，可提高能源

系统的安全保护能力，便于及时处理以避免事故或隐患的出现（如火灾等），减少损失。

通过设定参数的阈值,实现各种电量的越限报警和对潜在的事故进行预报警功能C

供配电系统出现异常时，可以及时了解到有关故障信息（故障原因、性质、地点及发生

时间），来指导维修，减少故障的处理时间及停电时间。

实现对整个能源系统问题诊断，提高管理工程师的实施效率，实现对整个能源系统

运行数据分析，提升企业管理决策能力。

系统配置历史数据库管理系统，可以实现各种记录根据用户要求按照对象、性质、时间

等项目进行检索，以便进行查询和故障分析。

系统具有对测量数据等信息的按日、月、年等进行统计报表功能。

系统可以统计和打印所监控的所有电流值、电压值、功率值、频率值、功率因数值以及

这些参数一天24小时变化曲线。

统计和打印各断路器运行状态变化时间及故障报警时间、类别及操作人信息。

统计和打印有功电度、无功电度的一天24小时内单位小时用电量，同时具有峰、平谷、

计费功能，能够实时计算每天的用电量和平均电费，日总用电量和所有费用。

电能实时监控管理软件实现能源管理智能化、信息化，提升企业的核心竞争力

・开放性技术，实现各类智能设备的数据协议自动转换；及与其他软件的数据接口。

•构造企业信息平台，通过系统能源监控数据与ERP系统整合，利用先进的数据挖掘技

术，使生产效率和市场效益最大化。

•通过系统设备运行数据，制定临时或定期的设备维修计划；按计划维修、减少运营和

维修成本。

•实现系统数据资源共享、供配电设备综合档案管理等诸多优点，为现代化管理提供了

坚实、可靠的基础。

3.4能源管理建设情况

原先企业用电概况

公司原来对每个生产部门规定了用电的最高限额,生产车间应有计划合理地安排生

产任务，不得超过用电的限额，以此对车间进行考核。但由于人工操控的原因，对车间

用电管理不够到位，大多数车间出现了超额用电的情况，但由于缺乏事实凭据，不能有

效的制止这种情况的发生，也不能对各车间进行科学合理的考核。造成工厂用电不合理、

电费成本高、配电管理难度大的现状，成为了公司急需解决的一个重要问题。

4.电能负荷监控系统运行界面说明和基本技术要求

1）每种界面设常用（主菜单）按钮：用电负荷、负荷曲线、用电量、系统图、打印、

修改、退出等七种，每种菜单按钮均是下拉式菜单形式，详见用电负荷界面。

2）每种界面设定当前时间（年、月、日、时、分、秒）、当前总功率、当前功率因数

等显示窗口。

3)用电负荷均显示当前实际值，不作保存，纵向操作界面用滚动条拖动。

4)负荷曲线设左右双向移动标尺，界面设标尺时间、标尺负荷、日最大负荷和月最大

负荷显示窗口。负荷曲线滚动保存1〜600天，操作界面用滚动条拖动，标尺用光电鼠标

拖动。

5)用电用量列表方式显示日，月总有功电量，峰平谷分时段电量，平均电价，总无功

电量，功率因数和日、月最大负荷数据，数据要求能保存3年，每月滚动一次。

6)供电系统图表历史数据可以长期保存。

7)数据的打印：如一幅界面能排下的，采用界面打印，如一幅界面不能排下的，则采

用页面打印或分页面打印。

8)数据的修改：系统中需要修改的数据有：峰平谷时段、峰平谷电价，电能计量表单

位组合、倍率、供电系统图等。

9)系统退出运行后，只要计算机关机，则所有数据的处理照常进行。

10)峰平谷时段定义：峰段1()：00-12：00W：18：()0〜22：()0时，平段8：00〜10：

00时：12：00〜18：00时：22：00〜24：00时，谷段0：00-8：00时。

11)例如：平均电价的计算：平均电价=(峰电量X峰电价单价+谷电价+(总电量.峰电

量-谷电量)X平电单价)/总电量。峰电单价0.7631元/KWH：平电单价0.4229元/KWH：

谷电单价().2035元/KWH：计算电费峰、平、谷的单价可以更新改变。

2

12)功率因数的计算：功率因数=SQRT(l/fl+(无功电量/有功电量)])o在此省略。

4.1实际应用

在东风公司铸造厂该厂电力系统共分7条电力进线路组成，分别对变电所60多个

线路变压器和大型设备进行连接，组成一高速以太网，各条线路再通过模块采集数据，

将信号通过以太网传输到主控服务器上，能源管理系统便可对全厂负荷情况进行了实时

监控。我厂管理人员只需坐在办公室里就可知晓当前全厂以及各线路、车间的负荷情况,

对于正在超额用电的车间就可作出及时的管理办法，并提供确实的凭据已考核各个车

间。

从管理角度上，系统为变电所无人值守创造条件，节约相应的人力资源，提高管理

水平，代替了原先变电所的人工操控，使我们管理人员不到现场就可全面及时地掌握厂

区总负荷情况以及各