能源监测系统在智能工业园区的应用
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摘 要：本文简要介绍能源监测系统在智能工业园区当中的概念、含义以及应用方式，同时系统的合理设计实现楼与能源的监测与管理。通过能源监测系统实现工业园区环境的舒适性、美观性改善，同时保障整个能源消耗的减少和控制，保障工业园区经济效益与社会效益的最大化。
关键词：能源监测系统;智能工业园区;应用
中图分类号：TU855 文献标识码：A 文章编号：1671-2064（2019）12-0037-02
0 引言
伴随着社会的持续性发展以及工业、建筑业的持续性发展，环境污染问题也在不断的加重。我国约有90%以上的大型建筑、工业园区属于典型的耗电大户，在能源供应需求不断加重的当下，采取各种途径实现建筑节能改善工作均有着显著的意义和价值。对于建筑执行能源消耗的管理以及效果的评价可以实现对建筑运营期间的能源消耗控制，其中空调、采暖、电梯以及照明等设备的能耗均会有明显的减少，这也是提升工业园区经营成本的有效途径。对此，探讨能源监测系统在智能工业园区的应用具备显著实际价值。
福建省电子产业基地科学工业园内共规划了5栋一至五层厂房（层高均小于24.0m）、1栋12层产业孵化厂房（高度为56.5m）、1栋6层六号厂房（高度为23.9m）及4栋9层倒班宿舍（高度均小于32.0m），五处传达室，埋地式生产废水处理站五处。总用地面积208326.41平方米，总建筑面积360134.07平方米，其中地上建筑面积352930.92平方米，地下建筑面积7203.15平方米，建筑密度32.24%，绿化率18.61%。
本工程在二号厂房一层设置一个开闭所，另在各厂房内一层及1#宿舍楼一层各设置1个10/0.4kV变电所（共8个），福州市政电网提供三路10kV电源至低区开闭所。各10/0.4kV变电所10kV电源引自厂区内开闭所，除6#（产业孵化厂房）和8#（宿舍区）10/0.4kV变电所要求引入双重10kV电源，其余1#～5#变电所以及7#10/0.4kV变电所均引入一路10kV电源，为满足本区内二級及以上负荷等重要负荷的供电要求，另在各10/0.4kV变配电房旁另设置柴油发电机一台。
由于此工业园区面积大，变配电房、配电间和用电设备多且分散，地理位置离市区较偏远，人员招聘难且费用高。为提高效率减少工作人员数量，减轻劳动强度，在园区设计建设时提出并要求增加能源管理系统和电力监控系统，纳入智能工业园区智能化管理系统。所有主路电力开关设备选型上采用有数据通信接口的智能化开关，可实现远程数据采集、状态监测和远程控制。为提升工业园区的能源供应提供了可靠的数据保证。
1 能源监测系统的应用
智能工业园区的能源监测系统主要是针对园区当中的供电、照明、通风、供热、安防等系统实行综合性调控与整合，并借助智能化的测量、园区配电的自动化处理以及分布式能源监测等系统实现对用户能源供应、用户设备调控、园区分布式能源应用以及储能设备的监控、分析以及评估管理等操作，并以用户的需求为目标做好能源管理工作，提供微网的独立性运行，保障能源的情节性以及环境污染的最小化，并提升用户的能源使用效率[1]。智能测量则属于对智能工业园区的能源使用信息实现检测并采集的一个系统，其能够为其他系统提供信息的支持。智能工业园区的配电自动化系统能够实现对楼宇配电系统的智能化开关、用电设备的监测以及故障自动监测、隔离以及报告，并且对于楼宇的供热系统实现针对性的管控。园区的分布式能源则是通过楼宇的不同分布式能源储备系统以及冷热负荷、监控、保护装置等形成一个集成化系统，该系统具备一定的电网错峰运行功能，同时可以应用清洁能源以及节能减排等效益。
能源监测系统能够应用自动化控制的方式通过计算机技术实现对不同设备的针对性监控与管理，并促使不同子系统设备始终处于一个高效配合、有序运行的状态，从而保障建筑的舒适性以及安全性，并实现能源消耗的减少和控制。
2 能源监测系统的设计
下面以变配电设备的监测为例进行系统化分析。变配电设备监测属于能源监测管理系统的主要环节，只需要低压配电支路，将建筑区域安装机电设备功能进行合理分配，并对出线的电路实行全面监测并计量，便可以获取该建筑区域的机电设备能源消耗情况，从而更好的实现数据分析与监督管理[2]。通过总结分析，认为变配电设备的监测主要的技术方案有两个方面。
2.1 园区自控系统子
这一方案与Honeywe11 EBI系统相似。在智能园区当中构建一个自动化系统并作为变配电设备的监测子系统，借助系统平台实现对相关设备的监视与管理，但是管理行为只体现在行业管理不能直接控制，普遍的监测功能包括高压侧的电压电流功率以及功率因数;变压器的温度;变压器的电流功率电压以及功率因素;部分直线的电流电压以及功率;高压进出线以及二路仅限的联络线断路器工作状态并在异常时报警;变配电设备的监测，实行开关与故障的开关量设置，借助DDC控制器实现信号的传播，并对电压、电流等实现模拟量控制。控制方式有两种，一种是借助对电压变送器、电流变送器的信号转换成为标准信号并接入DDC控制器，另一种则是借助多功能组合式的仪表并接入到电力主线路当中，测量电流电压显示Modbus通讯协议，并借助网管接入监测系统。第二种方式相对而言在监测的及时性、精确度以及安装维护方面的便捷性有一定优势，其能够以CROMPTON的integra多功能数字表等设备为例进行应用。电压电流的监测精度可以达到0.1%，并且可以用一块表实现对多个线路和设备的信息监测。
2.2 专用变配电监控系统
这一方案与ABB的ESD-3000系统相似。通过专用的变配电监测设备进行管理，这一类系统普遍是按照变配电系统针对性的设计的，其能够实现开关状态的监测、运行量的监测、电能的质量判断以及远程控制、报警提示、逻辑管理以及报表生成等。这一种监控系统本身的使用可靠度以及功能有明显的拓展，能够显著提升用电的管理效率，可以更好的提高供电的质量以及电压的合格率，最大程度的降低运行维护的成本。 专用的变配电监测系统主要功能包含：电源的监测。可以实现对高压、低压电源的进出线电流电压功率以及功率因素的监测，同时还能够实现对供电量的计算;变压器的监测。可以准确记录变压器的运行温度、风冷痛风情况以及变压器的油温、油位等信息;可以实现对不同电压负荷、电流以及功率的监测，并将所监测的数据与阈值进行对比分析，在超过阈值时将优先级较低的运行设备暂停工作;线路状态的监测。主要是针对高压的进出线以及二路仅限的连接线进行断路器的控制，同时进行报警处理;用电源控制。电源供电在中断时可以自动启动柴油发动机，同时在恢复之后及时停止备用电源并在倒闸后恢复正常供电。期间可以借助高低压的控制柜实现自动化的转换，这对于系统的节能控制以及能源的合理应用有着显著的推动作用;供电恢复的控制。在供电恢复正常的情况下，可以根据之前所设定的有限性程度规定，启动不同的用电设备，并快速恢复正常的运行状态，可以有效的规避各种设备运行故障问题，同时还可以促使供电系统及时跳闸。
专用变配电监控系统的控制功能相对较多，例如可以实现对高压、低压进出线以及连接线的断路器控制，对于主要线路的断路器实现远程遥控，例如可以及时开关水泵房、供热站供电的断路器。对于电动机可以实现智能化控制，借助电源馈线可以及时作出对电流以及接地的保护，在三相不平等时可以及时合闸并启用备用电源。对于变压器的设计实现及时的分析，在出现内部故障、过载或过热保护时可以及时断路。在备用的发电机监测方面，专用变配电监控系统能够实现对线路的电气参数监测以及发电机的运行功能监测，同时做好发电机与线路的运行状态、相关线路的开关控制情况以及直流电源的供电装等。另外，专用变配电监控系统还能够实现对变电所的保护。
专用变配电监控系统逻辑结构层当中主要层包含设备、通讯以及系统后台主站。设备层抓哟是监测的装置、继电保护器相关装置、用电设备以及PLC等前端的各种设备。设备层主要是完成数据的监测以及保护操作的执行，同时及时性爱你部分电力现场的数据获取以及信息装调的监测，及时将所获取的信息发送到系统后台主站，并实现系统通讯层次的数据传输，从而准确执行各种操作的动作[4];通讯层主要是在电力运行期间，将通讯的前端设备与通讯间隔层当中的不同子站以相关部分进行针对性的线路与设备监控，同时形成一个相互不影响、不干扰的独立性系统，其本身具备较强的独立性与稳定性，通讯间隔层主要职责在于不同逻辑层的通讯，可以准确实现数据的采集，準确获取设备层所提供的各种信息，在处理打包之后通过通讯层传输到主站，并借助主站的分析处理将监测与控制操作的命令传输到设备层，从而实现一个循环性的信息传输以及操作控制的实现;系统后台主站则是中心控制室当中的计算机设备，后台主站主要的职责在于中间层与设备层之间的通讯，在数据分析的同时还能够实现各种操作命令的下达。
2.3 两种方式的对比和联合应用
通过对两种方式的对比之后发现，专用变配电监控系统的优势在于专业性以及应用范围范围光甲突出，在功能方面更完善和丰富，并且数据的分析以及报表的总结更加理想，可以更好的实现集成化的管理，同时也能够在特殊情况下独立运行，但是整体成本相对于前者要高出许多。前者属于园区控制系统当中的一个子系统，所以只能够实现对部分数据的监测，但是这一些监测功能基本可以满足智能楼宇的监测需求，可以借助输出Execl电子表格并通过表格当中的报表功能以及数据功能实现数据的分析处理，但偶尔需要借助二次软件或人工的方式才可以完成数据分析。因此，电子产业基地科学工业园采用能源管理系统作为系统集成的整体管理系统，变配电力监控系统作为子系统对电力安全运行进行监测管理。
3 结语
综上所述，在智能工业园区中能源监测系统的合理应用能够对园区能耗实现准确性控制，同时借助数据的实时监测采集可以准确了解每一个设备的运行状态、能源消耗并提供报警与历史数据查询等服务，结合实际的运行情况、负荷需求不断调整设备的运行状况，并按照新能源供电模式以及设备配置决策并执行最佳的能源控制方案，从而真正实现工业园区智能化。
参考文献
[1] 谢珍建，胡卫利，谈健，etal.面向区域能源服务商的智能楼宇需求侧响应优化策略[J].电力建设，2018，33（11）：144-145.
[2] 焦国华.基于SOA架构楼宇能源管控系统的分析与设计[J].自动化技术与应用，2019，23（1）：117-120.
[3] 骆东松，吕朝磊.基于WSNs的智能楼宇能耗监测管理系统研究[J].自动化与仪表，2018，33（3）：101-104.
[4] 谭宝，刘建群.基于IEC61499分布式智能照明控制系统的设计[J].现代电子技术，2017，14（22）：190-194.
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