【摘要】：為監(jiān)測(cè)大型用電設(shè)備的電能消耗情況，實(shí)現(xiàn)安全用電和設(shè)備的高效管理，本課題建立了一個(gè)基于云平臺(tái)大數(shù)據(jù)智能化運(yùn)維的用電設(shè)備安全高效運(yùn)行管理系統(tǒng)。該系統(tǒng)基于*能IXMS云平臺(tái)，利用GET-SMT-107信息采集器完成用電量、負(fù)載率和電壓等信息采集，上傳至云端服務(wù)器處理，并儲(chǔ)存于本地的服務(wù)器或云平臺(tái)內(nèi)，同時(shí)客戶端顯示，完成用電設(shè)備安全高效運(yùn)行的信息化管理。該系統(tǒng)成功運(yùn)用于水廠的*要能耗設(shè)備上，實(shí)現(xiàn)了對(duì)設(shè)備用電的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)和能耗管理。通過試運(yùn)行結(jié)果分析，本系統(tǒng)可以廣泛用于用電設(shè)備監(jiān)測(cè)，提高設(shè)備管理效率，為電能優(yōu)化提供分析依據(jù)。

【關(guān)鍵詞】：電能管理；云平臺(tái)；耗能設(shè)備；安全用電

0.引言

城市給、排水工程是城市基礎(chǔ)設(shè)施的*要組成部分，是現(xiàn)代化城市發(fā)展的基本保障。物聯(lián)網(wǎng)通過在機(jī)器內(nèi)部嵌入無線通信模塊，可以滿足水廠對(duì)設(shè)備監(jiān)控、數(shù)據(jù)采集和測(cè)量、科學(xué)管理等方面的信息化需求[1]。給排水廠站用電設(shè)備能耗大，安全要求高，其安全高效運(yùn)行管理是水務(wù)現(xiàn)代化管理的*要組成部分。在用電設(shè)備運(yùn)行和監(jiān)測(cè)方面，李紓伯[2]就用電設(shè)備選型、運(yùn)行和維護(hù)等方面進(jìn)行初步探討。GabrielTanasescu[3]等人開發(fā)了專用軟件DiagConsole，可以估計(jì)電氣設(shè)備的健康指數(shù)、維護(hù)類型等，自動(dòng)生成狀態(tài)評(píng)估報(bào)告。姚大光[4]在自來水廠廠區(qū)的配電網(wǎng)建立監(jiān)測(cè)點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)、故障報(bào)警等功能。

全國(guó)現(xiàn)在已實(shí)現(xiàn)智能電表全覆蓋。智能電表是以微處理器應(yīng)用和網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)為核心的智能化儀表，具有自動(dòng)計(jì)量、數(shù)據(jù)處理、雙向通信和功能擴(kuò)展等能力[5]。在能耗監(jiān)測(cè)方面，高霞[6]在某大型公立醫(yī)院建立了能耗監(jiān)控系統(tǒng)，可以查詢醫(yī)院實(shí)時(shí)用電、水等，為節(jié)能方案提供依據(jù)。劉盛等[7]在第四水廠南站（即第七水廠）開發(fā)電能管理系統(tǒng)，以對(duì)電能質(zhì)量進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控。

目前，自來水廠與污水處理廠缺乏高效用電管理系統(tǒng)來評(píng)估大型用電設(shè)備的用電效率和電能損耗狀況，針對(duì)廠區(qū)及用電設(shè)備統(tǒng)籌實(shí)現(xiàn)云平臺(tái)管理及安全閉環(huán)管理的研究成果也不夠完善。現(xiàn)階段，智能電表基本用于數(shù)據(jù)的采集與監(jiān)測(cè)，而在通過監(jiān)測(cè)高耗能設(shè)備的用電情況，計(jì)算設(shè)備更新壽命，來控制設(shè)備的使用時(shí)間方面應(yīng)用較少。通過對(duì)國(guó)內(nèi)外研究的調(diào)研和分析，本課題利用物聯(lián)網(wǎng)、云計(jì)算、大數(shù)據(jù)收集與處理技術(shù)，從集團(tuán)用電設(shè)備實(shí)際需求出發(fā)，針對(duì)大型用電設(shè)備數(shù)量多、部分設(shè)備老化，運(yùn)行效率低，存在一定的安全用電隱患，且電能損耗嚴(yán)*等問題，設(shè)計(jì)并建立用電設(shè)備安全高效運(yùn)行管理系統(tǒng)，利用智能電表監(jiān)測(cè)，實(shí)現(xiàn)用電安全及生產(chǎn)運(yùn)行精細(xì)化管理。

1.軟件系統(tǒng)功能介紹

設(shè)備安全高效運(yùn)行管理系統(tǒng)包括數(shù)智采集設(shè)備、云系統(tǒng)、本地系統(tǒng)及終端應(yīng)用。通過在關(guān)鍵用能設(shè)備的配電柜中加裝數(shù)智電力采集裝置,即GET-SMT-107數(shù)智電力采集終端，管理系統(tǒng)可以完成對(duì)用電量、負(fù)載率、電壓、剩余電流、電流和溫度等數(shù)據(jù)的采集和加密工作，實(shí)現(xiàn)對(duì)設(shè)備電能數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，為下一步的能耗分析提供數(shù)據(jù)基礎(chǔ)。管理系統(tǒng)既可以將能耗數(shù)據(jù)上傳到云系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)云計(jì)算和大數(shù)據(jù)分析；也可以將數(shù)據(jù)儲(chǔ)存在本地系統(tǒng)中，完成基礎(chǔ)數(shù)據(jù)分析與計(jì)算工作。通過終端應(yīng)用，包括監(jiān)控中心、電腦端、移動(dòng)端及監(jiān)管平臺(tái)，管理系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了電力系統(tǒng)的實(shí)時(shí)監(jiān)控與設(shè)備的全壽命高效管理。

管理系統(tǒng)主要實(shí)現(xiàn)了以下幾個(gè)功能：

（1）人員、權(quán)限管理。系統(tǒng)管理員從工作頁(yè)面和設(shè)備頁(yè)面兩個(gè)維度，按照用戶單位的實(shí)際情況設(shè)置用戶角色分配，設(shè)置負(fù)責(zé)廠區(qū)，完成權(quán)限設(shè)置，對(duì)編輯內(nèi)容進(jìn)行分級(jí)管理，提高設(shè)備管理效率。

（2）直觀呈現(xiàn)能耗情況。用戶可以同時(shí)查看多個(gè)廠區(qū)的能耗情況，直觀查看系統(tǒng)界面的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)及圖表說明，概覽不同廠區(qū)設(shè)備的當(dāng)日能耗、歷史日均能耗以及總用電量等能耗信息，方便快捷。

（3）實(shí)時(shí)電力數(shù)據(jù)監(jiān)測(cè)。平臺(tái)實(shí)現(xiàn)綜合電力監(jiān)測(cè)，將用電量、負(fù)載率、電壓、剩余電流、電流和溫度等耗能設(shè)備采集信息即時(shí)上傳至云端服務(wù)器處理，在客戶端實(shí)時(shí)顯示設(shè)備耗能數(shù)據(jù)，并展示一次接線圖、3D圖等，為電力能耗分析提供實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)支持，便于管理者及時(shí)掌控電能質(zhì)量與能源消耗情況。

（4）電力數(shù)據(jù)分析。系統(tǒng)匯總云平臺(tái)數(shù)據(jù)，計(jì)算日總用電量、廠區(qū)設(shè)備耗能等信息，對(duì)用電數(shù)據(jù)進(jìn)行對(duì)比分析，計(jì)算設(shè)備電能消耗效率，反映用電點(diǎn)的電力指標(biāo)、電能質(zhì)量指標(biāo)變化情況，為電能質(zhì)量?jī)?yōu)化提供分析依據(jù)。

（5）安全閉環(huán)管理。根據(jù)GETSMT-107報(bào)警設(shè)計(jì)值，管理系統(tǒng)通過實(shí)時(shí)監(jiān)控電力參數(shù)及線路、環(huán)境溫度等設(shè)備運(yùn)行監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)分類、分級(jí)報(bào)警管理，按照權(quán)限設(shè)置，將報(bào)警信息上傳至不同用戶，接收人需進(jìn)行故障查驗(yàn)，填寫記錄，完成故障處理閉環(huán)。

（6）設(shè)備統(tǒng)籌管理。設(shè)備全生命周期信息均上傳到系統(tǒng)，系統(tǒng)集成顯示設(shè)備的電力數(shù)據(jù)監(jiān)控、數(shù)據(jù)分析、安全閉環(huán)管理以及運(yùn)維閉環(huán)管理的關(guān)鍵信息，并對(duì)系統(tǒng)壽命進(jìn)行評(píng)估，便于用戶快速查看設(shè)備信息，高效查找異常狀態(tài)的設(shè)備，直觀了解設(shè)備運(yùn)行壽命。

（7）運(yùn)維閉環(huán)管理。管理系統(tǒng)將線上和線下方式相結(jié)合，巡檢人員定期巡檢*定分配的廠區(qū)和設(shè)備，對(duì)設(shè)備狀態(tài)做出評(píng)估并線上提交巡檢單。告警的設(shè)備由系統(tǒng)線上智能分配人員進(jìn)行維修處理，并上傳維修信息，完成巡檢、維修、報(bào)廢閉環(huán)管理。

2.系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

設(shè)備安全高效運(yùn)行管理系統(tǒng)的平臺(tái)架構(gòu)由用電設(shè)備、采集設(shè)備、云系統(tǒng)及本地系統(tǒng)、終端應(yīng)用四個(gè)部分組成。平臺(tái)架構(gòu)圖如圖1所示。

點(diǎn)用電設(shè)備是指水廠的高耗能設(shè)備，包括原水水泵、清水水泵、脫泥機(jī)、鼓風(fēng)機(jī)和提升泵。數(shù)智采集設(shè)備即GET-SMT-10數(shù)智采集終端，當(dāng)終端完成對(duì)這些設(shè)備的用電量、電流、電壓等電能數(shù)據(jù)的采集工作后，將數(shù)據(jù)的模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)，通過加密后，將數(shù)據(jù)上傳至云端服務(wù)器處理，并儲(chǔ)存于本地的服務(wù)器內(nèi)或者云系統(tǒng)。云平臺(tái)是系統(tǒng)的基礎(chǔ)和核心，云系統(tǒng)及本地系統(tǒng)再將處理好的數(shù)據(jù)上傳至終端應(yīng)用，在監(jiān)控中心及PC端顯示。通過對(duì)*點(diǎn)用電設(shè)備的數(shù)據(jù)監(jiān)測(cè)及處理，平臺(tái)實(shí)現(xiàn)了七大功能，其功能圖如圖2所示。

3.系統(tǒng)應(yīng)用

用戶在軟件系統(tǒng)通過密碼權(quán)限驗(yàn)證登錄后，可以在在導(dǎo)航樹中查找相應(yīng)的功能模塊與文檔目錄。系統(tǒng)的功能模塊分為四個(gè)部分：系統(tǒng)管理、能源監(jiān)測(cè)分析、報(bào)警管理、設(shè)備管理和運(yùn)維管理模塊。其中，系統(tǒng)管理實(shí)現(xiàn)了人員權(quán)限管理功能，能源監(jiān)測(cè)分析實(shí)現(xiàn)直觀呈現(xiàn)能耗、實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)監(jiān)測(cè)和電力數(shù)據(jù)分析三個(gè)功能，報(bào)警管理實(shí)現(xiàn)安全閉環(huán)管理功能，設(shè)備管理和運(yùn)維管理模塊實(shí)現(xiàn)設(shè)備統(tǒng)籌管理和運(yùn)維閉環(huán)管理功能。

3.1系統(tǒng)管理模塊

系統(tǒng)管理主要是設(shè)置系統(tǒng)參數(shù)和用戶日志查詢級(jí)系統(tǒng)表單，分為人員管理和角色管理兩個(gè)方面。人員管理界面如圖3所示，系統(tǒng)管理員根據(jù)實(shí)際情況分配所屬人員的管理范圍和角色。角色管理界面如圖4所示，管理員可以在該界面設(shè)置所有角色的權(quán)限。角色權(quán)限可以分為查看權(quán)限、菜單權(quán)限、編輯權(quán)限三種。

3.2能源監(jiān)測(cè)分析模塊

在軟件系統(tǒng)界面設(shè)置上，能源監(jiān)測(cè)分析模塊包括多個(gè)小功能模塊：綜合概況、能源監(jiān)測(cè)和用戶及角色管理模塊。其中，綜合概況模塊位于平臺(tái)首頁(yè)，如圖5所示。界面左上角顯

示系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)，包括設(shè)備數(shù)量、報(bào)警量和日總用電量統(tǒng)計(jì)；右上角設(shè)置實(shí)時(shí)報(bào)警提醒，報(bào)

警提醒下方的報(bào)警記錄里詳細(xì)記錄了故障設(shè)備的位置、故障時(shí)間、報(bào)警類型及處理狀態(tài)。處于正下方界面的數(shù)據(jù)概覽圖可以直觀顯示各個(gè)廠區(qū)的當(dāng)日能耗及日均能耗對(duì)比圖。能源監(jiān)測(cè)模塊包括綜合電力監(jiān)測(cè)和一次接線圖/3D圖兩個(gè)部分，可以從多個(gè)角度的圖表實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)電力數(shù)據(jù)。電力能源分析模塊通過對(duì)比分析、用電計(jì)算、電能質(zhì)量分析三個(gè)部分，逐步漸進(jìn)，

深度分析電力數(shù)據(jù)，為提高用電效率提供基礎(chǔ)。

3.3報(bào)警管理模塊

報(bào)警記錄分為報(bào)警記錄、報(bào)警分析、推送配置三個(gè)部分。報(bào)警記錄的界面如圖6顯示，

顯示報(bào)警的設(shè)備所在廠區(qū)、設(shè)備名稱、安裝位置、報(bào)警類型、報(bào)警級(jí)別、報(bào)警時(shí)間及處理狀

態(tài)。報(bào)警分析里面會(huì)詳細(xì)分析設(shè)備故障情況及報(bào)警數(shù)據(jù)，分析故障原因。在報(bào)警推送配置方

面，軟件系統(tǒng)存在平臺(tái)告警、微信告警和短信告警三種告警方式。系統(tǒng)會(huì)在平臺(tái)實(shí)時(shí)展現(xiàn)報(bào)警數(shù)據(jù)，并根據(jù)數(shù)智電力采集終端報(bào)警閾值，將*級(jí)報(bào)警信息推送至不同的用戶手機(jī)和微信中。接收告警的用戶需要到現(xiàn)場(chǎng)查驗(yàn)故障設(shè)備，及時(shí)處理故障問題，并填寫消缺記錄，完成安全閉環(huán)管理。

3.4設(shè)備管理和運(yùn)維管理模塊

設(shè)備管理包括設(shè)備列表、設(shè)備全生命周期和設(shè)備高效管理。設(shè)備列表如圖7所示，用戶可以在左上方下拉列表里篩選設(shè)備所在廠區(qū)，查看設(shè)備名稱、型號(hào)及運(yùn)行天數(shù)，還可以查看設(shè)備的壽命異常狀態(tài)。設(shè)備的全生命周期如圖8所示，界面全方面覆蓋設(shè)備的周期信息，包括設(shè)備基礎(chǔ)信息、關(guān)鍵參數(shù)、電力數(shù)據(jù)監(jiān)控、壽命曲線、運(yùn)維記錄和告警記錄。界面結(jié)合曲線圖和表格，便于用戶提取設(shè)備關(guān)鍵信息，實(shí)現(xiàn)設(shè)備統(tǒng)籌管理和高效管理。

在運(yùn)維管理方面，管理者預(yù)先對(duì)全局廠區(qū)、設(shè)備進(jìn)行巡檢計(jì)劃配置，系統(tǒng)將巡檢單據(jù)配置清單定時(shí)推送至*定巡檢人員，巡檢人員在線完成巡檢單據(jù)填寫并拍攝現(xiàn)場(chǎng)照片，巡檢信息將自動(dòng)維護(hù)至設(shè)備清單，巡檢單*久留存。巡檢具體包括以下工作：

（1）信息采集：不同權(quán)限人員手工采集安全巡查信息；

（2）信息存儲(chǔ)：信息儲(chǔ)存在本地或云平臺(tái)；

（3）信息查詢：管理人員根據(jù)權(quán)限分類查詢巡檢信息；

（4）信息工作流：如果巡查結(jié)果合格，信息存儲(chǔ)；如果巡查結(jié)果不合格或異動(dòng)，信息報(bào)警，上傳至權(quán)限所有上級(jí)。

巡檢計(jì)劃配置圖如圖9所示，巡查人員的工作分類如下：值班人員每?jī)尚r(shí)巡查一次，場(chǎng)站機(jī)修工每天巡查兩次，廠設(shè)備技術(shù)科巡查每月一次，在客戶端填表提交巡查單。值班人員須按時(shí)巡檢，采集并在系統(tǒng)上提交安全巡查信息，并由技術(shù)管理人員檢查巡檢資料。如果發(fā)現(xiàn)設(shè)備異常，系統(tǒng)將發(fā)布線上告警，智能分配維修人員修復(fù)處理，并線上留存維修單或報(bào)廢單，完成閉環(huán)管理。

4.能耗管理效果分析

目前，本系統(tǒng)已成功應(yīng)用于17臺(tái)*要能耗設(shè)備的用電數(shù)據(jù)的監(jiān)測(cè)工作上，通過建立數(shù)據(jù)分析模型，實(shí)時(shí)處理分析下載的監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，從而有效地提高了設(shè)備運(yùn)行效率。分析用電設(shè)備能耗數(shù)據(jù)，可以發(fā)現(xiàn)不同使用年限的同型號(hào)設(shè)備單位耗能差異很大。如表1及圖10所示，設(shè)備1和設(shè)備2的使用年限相差10年，2020年9月至2021年8月期間的平均單位能耗差值達(dá)到17.72kW。由于設(shè)備1和設(shè)備2的使用環(huán)境及型號(hào)相同，可以假設(shè)設(shè)備1的單位耗能增值僅由使用年限增長(zhǎng)年造成，即假設(shè)設(shè)備1十年前的單位能耗即為設(shè)備2現(xiàn)在的單位能耗。

根據(jù)經(jīng)濟(jì)壽命理論，年度費(fèi)用的計(jì)算公式如下：

AC=CRC+E（1）

AC—年平均成本；

CRC—年資產(chǎn)消耗成本；

E—年運(yùn)行成本。

年資產(chǎn)消耗成本的計(jì)算公式如下：

（2）

P—設(shè)備的原始費(fèi)用；

MV—設(shè)備的估計(jì)殘值；

N—設(shè)備的使用年限。

年運(yùn)行成本的計(jì)算公式如下：

年運(yùn)行成本=人工費(fèi)+燃料動(dòng)力費(fèi)+機(jī)

具保養(yǎng)費(fèi)+年度維修費(fèi)（3）

設(shè)備年度費(fèi)用和時(shí)間的關(guān)系圖如圖11所示。由公式（2）及圖11可知，年資產(chǎn)消耗成本會(huì)隨著設(shè)備使用年限的增加而逐漸降低。隨著使用時(shí)間增加，設(shè)備性能逐漸降低，燃

料動(dòng)力費(fèi)、年度維修費(fèi)等等都會(huì)增加，由公式（3）可推知，年運(yùn)行成本也會(huì)隨著升高。綜合年運(yùn)行成本和年資產(chǎn)消耗成本計(jì)算，設(shè)備年平均成本會(huì)先降低后不斷升高。因此，隨著設(shè)備使用年限的增長(zhǎng)，當(dāng)設(shè)備的年平均成本過高時(shí)，即使設(shè)備可以正常工作，也應(yīng)當(dāng)考慮更換設(shè)備。

假設(shè)設(shè)備初始購(gòu)置費(fèi)為6.5萬元，設(shè)備的估計(jì)殘值為初始價(jià)值的5%，根據(jù)公式（2）

可以計(jì)算設(shè)備的年資產(chǎn)消耗成本。結(jié)合公式（3）分析，假定設(shè)備每年的人工費(fèi)、保養(yǎng)費(fèi)和維修費(fèi)相同，在分析設(shè)備的年度費(fèi)用增量時(shí)可考慮不計(jì)，故計(jì)算年運(yùn)行成本時(shí)僅計(jì)算燃料動(dòng)

力費(fèi)，即年用電能耗費(fèi)。電費(fèi)以0.75元/（kW·h）計(jì)，設(shè)備年用電時(shí)間取表1中的設(shè)備1總用電時(shí)間5112h，結(jié)合表1中的單位能耗，可以計(jì)算年用電能耗費(fèi)用。根據(jù)公式（1）計(jì)算年平均成本，結(jié)果如表2所示。

根據(jù)分析數(shù)據(jù)，假定設(shè)備1、2為同一設(shè)備使用18年、8年后的使用情況。根據(jù)表2

數(shù)據(jù)計(jì)算，設(shè)備10年內(nèi)的年成本增量值為6.37萬元?？梢钥闯?，設(shè)備到18年時(shí)候年費(fèi)用超過8年數(shù)據(jù)幾乎和設(shè)備價(jià)值相當(dāng)，因此可以建議更換。

5.保障管理系統(tǒng)安全運(yùn)行的技術(shù)措施

定期巡檢保障系統(tǒng)運(yùn)行安全。巡檢人員對(duì)配電系統(tǒng)定期巡檢，以便發(fā)現(xiàn)運(yùn)行中出現(xiàn)的設(shè)備缺陷和故障，采取措施予以消防。同時(shí)，將電力設(shè)備巡檢發(fā)現(xiàn)的異常情況以及維修信息反饋到系統(tǒng)中，給設(shè)備全壽命周期監(jiān)控提供數(shù)據(jù)支撐。

實(shí)時(shí)監(jiān)督保障系統(tǒng)維修安全。系統(tǒng)運(yùn)維值班專人值守，當(dāng)*級(jí)告警（如斷電告警、月平均功率因數(shù)告警、電流越上限告警、電不平衡度告警等）實(shí)時(shí)推送到相關(guān)用戶手機(jī)的同時(shí)，值班人員實(shí)時(shí)響應(yīng)電話確認(rèn)，由專業(yè)的運(yùn)維團(tuán)隊(duì)快速到達(dá)現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行維修搶修，7×24小時(shí)線上線下不間斷實(shí)時(shí)守護(hù)，確保安全用電。

阿里云系統(tǒng)保障服務(wù)運(yùn)行安全。軟件系統(tǒng)部署在阿里云的K8S集群里，不會(huì)因?yàn)橐粋€(gè)服務(wù)器節(jié)點(diǎn)宕機(jī)而影響系統(tǒng)運(yùn)行。阿里云提供DDoS防護(hù)、木馬查殺、防暴力破解等服務(wù)，

確保軟件服務(wù)的安全性與穩(wěn)定性。

云盤加密及權(quán)限設(shè)定保障數(shù)據(jù)庫(kù)安全。數(shù)據(jù)庫(kù)使用ESSDPL1云盤加密，密文存儲(chǔ)，有著更高的安全性，可靠性。在數(shù)據(jù)庫(kù)的安全組中設(shè)置訪問數(shù)據(jù)庫(kù)的白名單，限定訪問權(quán)

限，降低被攻擊的概率。

6.安科瑞Acrel-3000WEB電能管理解決方案

6.1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*要的意義。構(gòu)建智能用電服務(wù)體系，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?jī)?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。

6.2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）。

6.3系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

6.4系統(tǒng)功能

1）實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)

系統(tǒng)人機(jī)界面友好，以配電一次圖的形式直觀顯示配電線路的運(yùn)行狀態(tài)，實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)各回路電壓、電流、功率、功率因數(shù)、電能等電參數(shù)信息，動(dòng)態(tài)監(jiān)視各配電回路斷路器、隔離開關(guān)、地刀等合、分狀態(tài)，以及有關(guān)故障、告警等信號(hào)。

2）電能統(tǒng)計(jì)報(bào)表

系統(tǒng)以豐富的報(bào)表支撐計(jì)量體系的完整性。系統(tǒng)具備定時(shí)抄表匯總統(tǒng)計(jì)功能，用戶可以自由查詢自系統(tǒng)正常運(yùn)行以來任意時(shí)間段內(nèi)各配電節(jié)點(diǎn)的用電情況，即該節(jié)點(diǎn)進(jìn)線用電量與各分支回路消耗電量的統(tǒng)計(jì)分析報(bào)表。該功能使得用電可視透明，并在用電誤差偏大時(shí)可分析追溯，維護(hù)計(jì)量體系的正確性。

3）詳細(xì)電參量查詢

在配電一次圖中，當(dāng)鼠標(biāo)移動(dòng)到每個(gè)回路附近時(shí)，鼠標(biāo)指針變?yōu)槭中危髽?biāo)單擊可查看該回路詳細(xì)電參量，包括三相電流、三相電壓、三相總有功功率、總無功功率、總功率因數(shù)、正向有功電能，并可以查看24小時(shí)相電流趨勢(shì)曲線及24小時(shí)電壓趨勢(shì)曲線。

4）運(yùn)行報(bào)表

系統(tǒng)具有實(shí)時(shí)電力參數(shù)和歷史電力參數(shù)的存儲(chǔ)和管理功能，所有實(shí)時(shí)采集的數(shù)據(jù)、順序事件記錄等均可保存到數(shù)據(jù)庫(kù)，在查詢界面中能夠自定義需要查詢的參數(shù)、選定時(shí)間或選擇查詢更新的記錄數(shù)據(jù)等，并通過報(bào)表方式顯示出來。用戶可以根據(jù)需要定制運(yùn)行日?qǐng)?bào)、月報(bào)，支持導(dǎo)出Excel格式文件，還可以根據(jù)用戶要求導(dǎo)出PDF格式文件。

5）變壓器運(yùn)行監(jiān)視

系統(tǒng)對(duì)配電系統(tǒng)總進(jìn)線、主變壓器、*要負(fù)荷出線的運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行在線實(shí)時(shí)監(jiān)視，用曲線顯示電流、變壓器運(yùn)行溫度、有功需量、有功功率、視在功率、變壓器負(fù)荷率等運(yùn)行趨勢(shì)，分析變壓器負(fù)荷率及損耗，方便運(yùn)行維護(hù)人員及時(shí)掌握運(yùn)行水平和用電需求，確保供電安全可靠。

6）實(shí)時(shí)報(bào)警

系統(tǒng)具有實(shí)時(shí)報(bào)警功能，系統(tǒng)能夠?qū)ε潆娀芈窋嗦菲?、隔離開關(guān)、接地刀分、合動(dòng)作等遙信變位，保護(hù)動(dòng)作、事故跳閘，以及電壓、電流、功率、功率因數(shù)越限等事件進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，并根據(jù)事件等級(jí)發(fā)出告警。系統(tǒng)報(bào)警時(shí)自動(dòng)彈出實(shí)時(shí)報(bào)警窗口，并發(fā)出聲音或語(yǔ)音提醒。

7）歷史事件查詢

系統(tǒng)能夠?qū)b信變位，保護(hù)動(dòng)作、事故跳閘，以及電壓、電流、功率、功率因數(shù)越限等事件記錄進(jìn)行存儲(chǔ)和管理，方便用戶對(duì)系統(tǒng)事件和報(bào)警進(jìn)行歷史追溯，查詢統(tǒng)計(jì)、事故分析。

8）電能質(zhì)量監(jiān)測(cè)

系統(tǒng)可以對(duì)整個(gè)配電系統(tǒng)范圍內(nèi)的電能質(zhì)量進(jìn)行持續(xù)性的監(jiān)測(cè)，運(yùn)行維護(hù)人員可以通過諧波分析棒圖、報(bào)表掌握進(jìn)線、變壓器、*要回路的電壓、電流諧波畸變率、諧波含量、電壓不平衡度等，及時(shí)采取相應(yīng)的措施，降低諧波損耗，減少因諧波造成的異常和事故(該功能需要選配帶諧波監(jiān)測(cè)功能的電力儀表，不需要可刪除。

9）遙控操作

系統(tǒng)支持對(duì)斷路器、隔離開關(guān)、接地刀等進(jìn)行分、合遙控操作。系統(tǒng)具有嚴(yán)格的密碼保護(hù)和操作權(quán)限管理功能，對(duì)于每次遙控操作，系統(tǒng)自動(dòng)生成操作記錄，記錄內(nèi)容包含操作人、操作時(shí)間、操作類型等。實(shí)現(xiàn)該功能需要斷路器本身具有電操機(jī)構(gòu)及保護(hù)保測(cè)控裝置具備遙控功能等硬件設(shè)備的支持。

10）用戶權(quán)限管理

系統(tǒng)為保障系統(tǒng)安全穩(wěn)定運(yùn)行，設(shè)置了用戶權(quán)限管理功能。通過用戶權(quán)限管理能夠防止未經(jīng)授權(quán)的操作（如配電回路名稱修改等）?？梢远x不同級(jí)別用戶的登錄名、密碼及操作權(quán)限，為系統(tǒng)運(yùn)行、維護(hù)、管理提供可靠的安全保障。

11）通訊狀態(tài)圖

系統(tǒng)支持實(shí)時(shí)監(jiān)視接入系統(tǒng)的各設(shè)備的通訊狀態(tài)，能夠完整的顯示整個(gè)系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)；可在線診斷設(shè)備通訊狀態(tài)，發(fā)生網(wǎng)絡(luò)異常時(shí)能自動(dòng)在界面上顯示故障設(shè)備或元件及其故障部位。從而方便運(yùn)行維護(hù)人員實(shí)時(shí)掌握現(xiàn)場(chǎng)各設(shè)備的通訊狀態(tài)，及時(shí)維護(hù)出現(xiàn)異常的設(shè)備，保證系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行。

12）視頻監(jiān)控

視頻監(jiān)控展示了當(dāng)前實(shí)時(shí)畫面（視頻直播），選中某一個(gè)變配電站，即可查看該變配電站內(nèi)視頻信息。

13）用戶報(bào)告

用戶報(bào)告頁(yè)面主要用于對(duì)選定的變配電站自動(dòng)匯總一個(gè)月的運(yùn)行數(shù)據(jù)，對(duì)變壓器負(fù)荷、配電回路用電量、功率因數(shù)、報(bào)警事件等進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析。

14）APP支持

電力運(yùn)維手機(jī)支持“監(jiān)控系統(tǒng)"、“設(shè)備檔案"、“待辦事項(xiàng)"、“巡檢記錄"和“缺陷記錄"五大模塊，支持一次圖、需量、用電量、視頻、曲線、溫濕度、同比、環(huán)比、電能質(zhì)量、各種事件報(bào)警查詢，設(shè)備檔案查詢、待辦事件處理、巡檢記錄查詢等。

6.5系統(tǒng)硬件配置清單

7.結(jié)論

本課題通過設(shè)計(jì)基于云平臺(tái)的用電高效運(yùn)行管理系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)對(duì)耗能設(shè)備的實(shí)時(shí)電能數(shù)據(jù)監(jiān)測(cè)與分析。同時(shí)，管理系統(tǒng)按照GETSMT-107報(bào)警設(shè)計(jì)值，將異常數(shù)據(jù)與報(bào)警信息上傳至用戶，實(shí)現(xiàn)故障處理閉環(huán)，為實(shí)現(xiàn)安全用電實(shí)現(xiàn)技術(shù)保障。

管理系統(tǒng)由能源監(jiān)測(cè)分析、報(bào)警管理、設(shè)備管理、運(yùn)維管理和系統(tǒng)管理模塊四個(gè)部分組成。系統(tǒng)對(duì)不同角色實(shí)現(xiàn)權(quán)限分配，并針對(duì)不同設(shè)備管理需求提供多種功能，實(shí)現(xiàn)設(shè)備統(tǒng)籌管理和運(yùn)維巡檢閉環(huán)管理。

系統(tǒng)運(yùn)用于17臺(tái)大型用電設(shè)備上，并完成了數(shù)據(jù)的采集匯總。通過計(jì)算同型號(hào)設(shè)備不

同使用年限后的單位能耗差值，估算年平均成本差值，對(duì)超出計(jì)劃運(yùn)轉(zhuǎn)的壽命仍然正常運(yùn)營(yíng)

的設(shè)備給出更換建議。管理人員從系統(tǒng)運(yùn)行安全、系統(tǒng)維修安全、服務(wù)運(yùn)行安全和數(shù)據(jù)庫(kù)安全多個(gè)角度出發(fā)，采取四項(xiàng)技術(shù)措施，來保障管理系統(tǒng)的安全運(yùn)行。

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作者介紹：

安躍強(qiáng)，男，現(xiàn)任職于安科瑞電氣股份有限公司，主要研究方向?yàn)闉橹悄茈娋W(wǎng)供配電。