電能管理組態軟件在智能化能源計量管理係統中的應用

安科瑞電氣股份有限公司   嘉定   201801

1 　行業背景
1.1 現狀

    縱觀全球
，能源危機四伏，節能的呼聲愈來越高。目前全國單位建築麵積能耗是發達國家的2～3倍以上，麵對如此嚴峻的事實，節能減排迫在眉睫。目前在我國大部分用能單位特別是民營用能單位缺乏熟悉計量工作的專業人員（管理
、技術），yongnengdanweijiliangguanlishuipingbugao，meiyoujianlibijiaowanshanjiliangjiancetixi，tebieshinengyuanjiliangtixidejianli。bufenxiaoqudegaocengguanlizheduinengyuanjilianggongzuozhongshibugou，renweinengyuanjiliangshizhitourubuchanchu，meiyourenshidaonengyuanjilianggongzuodejichubaozhengzuoyong。
1.2 需求分析

能neng源yuan計ji量liang是shi節jie能neng減jian排pai量liang化hua數shu據ju的de體ti現xian，起qi著zhe舉ju足zu輕qing重zhong的de作zuo用yong。同tong時shi作zuo為wei一yi種zhong管guan理li工gong具ju和he手shou段duan
，利li用yong能neng源yuan計ji量liang數shu據ju的de采cai集ji
，診zhen斷duan，分fen析xi，實shi施shi有you效xiao管guan理li，科ke學xue準zhun確que的de計ji量liang數shu據ju能neng夠gou指zhi導dao建jian築zhu能neng源yuan的de利li用yong，由you此ci達da到dao節jie能neng降jiang耗hao的de目mu的de。此ci外wai能neng源yuan計ji量liang還hai是shi一yi種zhong工gong藝yi手shou段duan
，一yi種zhong測ce量liang技ji術shu，幫bang助zhu建jian築zhu節jie能neng建jian立li科ke學xue合he理li的de節jie能neng流liu程cheng，為wei今jin後hou的de建jian築zhu節jie能neng提ti供gong科ke學xue準zhun確que的de基ji礎chu條tiao件jian。EMS智能能源管理係統是為了滿足用戶在生產過程中對能源的規劃、計量、分析
、調度等進行實時監控的需要而設計開發的能源綜合管理係統。

2 　能耗計量係統的設計
2.1 方案設計簡介
　　EMS智能化能源計量管理係統在中央空調計費係統基礎上完善和發展起來的，以數據傳輸為基礎，數據庫為核心的物業服務係統
，可實現水、電、氣
、暖（中央空調）的遠程抄表、集中監控、防盜報警
、欠費禁用、數據處理、日報月報、數據備份、查詢打印等計量管理功能。
　　EMS智能化能源計量管理係統集計算機技術
、通訊技術、網絡技術和自控技術於一體

，采用集散式結構、模塊化設計、智能終端等靈活的組網方式，將用戶的水、電、氣、暖（中央空調）等能源計量集成為一個完整的管理係統，其開放式工作平台可兼容各種小區物業管理係統，同時管理多個小區。
2.2 小區能源係統建設目標
　　能源介質數據采集
、能源設備狀態監控、基本能源管理。
　　1）數據采集功能
　　將全小區的能源數據采集進入係統，供數據監視
、報警、數據分析
、數據計算
、數據統計等用。
　　2）監控功能
　　監視功能:以大屏幕或者常規操作員站方式，對全小區能源係統的實時運行工況進行監視。
　　報警功能:對全小區能源係統的設備異常，能源質量異常等給出分類聲光警報；
　　曆史趨勢功能：通過數據曆史曲線和實施趨勢，進行運行狀態分析。
　　運行報表功能：自動生成能源生產運行報表。實現水、電、氣、暖（中央空調）的遠程抄表
、集中監控、防盜報警、欠費禁用、數據處理、日報月報、數據備份、查詢打印等計量管理功能。
　　3）基本能源管理功能
　　將采集的數據進行歸納
、分析和整理，結合生產計劃的數據，進行能源管理工作，包括能源實績分析管理
、能源質量管理
、能源平衡管理、能源預測分析、運行管理支持等。

3 　係統軟件

安科瑞Acrel-3000電能管理組態軟件是上海安科瑞電氣有限公司總結多年的開發
、實踐經驗和大量的用戶需求而設計開發的高端產品。

方便、靈活的開發環境，提供各種工程
、畫麵模板
、大大降低了組態開發的工作量；高性能實時、曆史數據庫

，快速訪問接口在數據庫4萬點數據負荷時

，訪問吞吐量可達到20000次/秒；強大的分布式報警、事件處理
，支持報警、事件網絡數據斷線存儲
，恢複功能
；支持操作圖元對象的多個圖層


，通過腳本可靈活控製各圖層的顯示與隱藏；強大的ACTIVEX控件對象容器，定義了全新的容器接口集，增加了通過腳本對容器對象的直接操作功能，通過腳本可調用對象的方法、屬性；全新的、靈活的報表設計工具：提供豐富的報表操作函數集、支持複雜腳本控製，包括：腳本調用和事件腳本
，可以提供報表設計器
，可以設計多套報表模板。

對於安科瑞電力組態軟件
，每一個實際的應用的工程包含數據庫、I/O設備、人機界麵、網(wang)絡(luo)應(ying)用(yong)等(deng)組(zu)態(tai)和(he)運(yun)行(xing)數(shu)據(ju)。安(an)科(ke)瑞(rui)電(dian)能(neng)管(guan)理(li)組(zu)態(tai)軟(ruan)件(jian)現(xian)場(chang)采(cai)集(ji)到(dao)數(shu)據(ju)經(jing)過(guo)處(chu)理(li)後(hou)依(yi)照(zhao)實(shi)時(shi)數(shu)據(ju)和(he)曆(li)史(shi)數(shu)據(ju)進(jin)行(xing)存(cun)儲(chu)和(he)顯(xian)示(shi)。在(zai)安(an)科(ke)瑞(rui)電(dian)能(neng)管(guan)理(li)組(zu)態(tai)軟(ruan)件(jian)中(zhong)，除(chu)了(le)在(zai)窗(chuang)口(kou)畫(hua)麵(mian)和(he)報(bao)表(biao)中(zhong)顯(xian)示(shi)數(shu)據(ju)外(wai)，還(hai)提(ti)供(gong)了(le)功(gong)能(neng)強(qiang)大(da)的(de)各(ge)種(zhong)曲(qu)線(xian)組(zu)件(jian)對(dui)數(shu)據(ju)進(jin)行(xing)分(fen)析(xi)顯(xian)示(shi)。這(zhe)些(xie)曲(qu)線(xian)包(bao)含(han)：趨勢曲線、X-Y曲線

、溫控曲線
、直方圖
、ADO關係數據庫曲線等。通過這些工具，可以對當前的實時數據和已經存儲了的曆史數據進行分析比較，可以捕獲一瞬間發生的工藝狀態；並可以放大曲線，可以細致的對工藝情況進行分析，也可比較兩個過程量之間的函數關係。

安(an)科(ke)瑞(rui)電(dian)能(neng)管(guan)理(li)組(zu)態(tai)軟(ruan)件(jian)分(fen)析(xi)曲(qu)線(xian)支(zhi)持(chi)分(fen)布(bu)式(shi)數(shu)據(ju)記(ji)錄(lu)係(xi)統(tong)，允(yun)許(xu)在(zai)任(ren)意(yi)一(yi)個(ge)網(wang)絡(luo)節(jie)點(dian)下(xia)分(fen)析(xi)顯(xian)示(shi)其(qi)他(ta)網(wang)絡(luo)節(jie)點(dian)的(de)各(ge)種(zhong)實(shi)時(shi)和(he)曆(li)史(shi)數(shu)據(ju)。分(fen)析(xi)曲(qu)線(xian)提(ti)供(gong)了(le)豐(feng)富(fu)的(de)屬(shu)性(xing)方(fang)法(fa)，以(yi)及(ji)便(bian)捷(jie)的(de)用(yong)戶(hu)操(cao)作(zuo)界(jie)麵(mian)，一(yi)般(ban)性(xing)用(yong)戶(hu)可(ke)以(yi)使(shi)用(yong)曲(qu)線(xian)提(ti)供(gong)的(de)各(ge)種(zhong)配(pei)置(zhi)界(jie)麵(mian)來(lai)操(cao)作(zuo)曲(qu)線(xian)，高(gao)級(ji)用(yong)戶(hu)可(ke)以(yi)利(li)用(yong)分(fen)析(xi)曲(qu)線(xian)提(ti)供(gong)的(de)屬(shu)性(xing)方(fang)法(fa)靈(ling)活(huo)的(de)控(kong)製(zhi)分(fen)析(xi)曲(qu)線(xian)
，已(yi)滿(man)足(zu)更(geng)加(jia)複(fu)雜(za)、更加靈活的用戶應用。

專家報表是安科瑞電氣有限公司在長期開發實踐的基礎上推出的功能強大、技術成熟的報表組態工具。主要適用於工業自動化領域，是解決實際開發過程中的圖表、報bao表biao顯xian示shi
，輸shu入ru，打da印yin輸shu出chu等deng問wen題ti的de最zui理li想xiang的de解jie決jue方fang案an。采cai用yong專zhuan家jia報bao表biao可ke以yi極ji大da的de減jian少shao報bao表biao開kai發fa工gong作zuo量liang，改gai善shan報bao表biao的de人ren機ji界jie麵mian，提ti高gao組zu態tai效xiao率lv。非fei專zhuan業ye人ren員yuan采cai用yong專zhuan家jia報bao表biao組zu件jian可ke以yi開kai發fa出chu專zhuan業ye的de報bao表biao；而專業的開發人員采用專家報表組件
，則可以更快地進行報表編輯。

安科瑞電能管理組態軟件的報警機製可分為“過程報警”和“係統報警”。guochengbaojingshiguochengqingkuangdejinggao，birushujuchaoguoguidingdebaojingxianzhihuodiyuguidingdebaojingxianzhishi
，xitonghuizidongtishihejilu。yonghugenjuxuyaohaikeyishezhishifouchanshengshengyinbaojing
、是否發送短信以及是否發送E-mail等。係統報警是當係統運行錯誤、I/O設備通訊錯誤或出現設備故障時而產生的報警。

安科瑞電能管理組態軟件的運行係統由多個組件組成，包括：VIEW、DB、I/O等組件
，所有運行係統的組件統一由安科瑞電能管理組態軟件進程管理器管理，進行啟動、停止、監視等操作。

運行係統是用來運行由開發係統創建的畫麵工程，主要完成HMI部分的畫麵監控；區域實時數據庫DB是數據處理的核心
，是網絡節點的數據服務器，運行時完成數據處理
、曆史數據存儲及報警的產生等功能
；IO程序是負責和控製設備通信的服務程序，支持多種通信方式的網絡，包括串口、以太網、無線通信等。

ankeruidiannengguanlizutairuanjiantigongleyixiliedeanquanbaohugongnengyibaozhengshengchanguochengdeanquankekaoxing
，zaiyunxingxitongzhong，tongguoshezhianquanguanligongneng，keyifangzhiyiwaidi、非法地進入開發係統修改參數及關閉係統等操作，同時避免對未授權數據的誤操作。

安科瑞Acrel-3000電能管理組態軟件基於網絡瀏覽器的Web架構方式，作為www網絡應用的軟件
，其分布式的結構保證了發揮係統最大的效率。安科瑞Acrel-3000型電能管理組態係列軟件以計算機、通訊設備、測控單元為基本工具，為配電係統的實時數據采集、開關狀態監測及遠程控製提供了基礎平台，它可以和檢測、控kong製zhi設she備bei構gou成cheng任ren意yi複fu雜za的de監jian控kong係xi統tong
，在zai變bian配pei電dian監jian控kong中zhong發fa揮hui了le核he心xin作zuo用yong，可ke以yi幫bang助zhu企qi業ye消xiao除chu信xin息xi孤gu島dao
，降jiang低di運yun作zuo成cheng本ben

，提ti高gao生sheng產chan效xiao率lv

，加jia快kuai變bian配pei電dian過guo程cheng中zhong異yi常chang的de反fan應ying速su度du。

經過多年的實踐與開發，安科瑞電氣為企業在變配電監控、數據聯網，電力調度等多個方麵提供了係列軟件產品，安科瑞電能管理組態係列軟件可以為企業提供“監控一體化”的整體解決方案，為企業MES係統提供核心曆史數據“引擎”，安科瑞電能管理組態係列軟件包括企業級實時曆史數據庫AcrSpace、工業自動化組態軟件AcrControl、電力自動化軟件AcrNetPower
、“軟”控製策略軟件AcrStrategy
、通信網關服務器AcrFieldComm、OPC產品、Web門戶工具等，同時具有英文版、繁體、簡體版等版本，安(an)科(ke)瑞(rui)這(zhe)些(xie)產(chan)品(pin)不(bu)是(shi)孤(gu)立(li)的(de)，它(ta)是(shi)一(yi)個(ge)應(ying)用(yong)規(gui)模(mo)可(ke)以(yi)自(zi)由(you)伸(shen)縮(suo)的(de)體(ti)係(xi)結(jie)構(gou)，整(zheng)個(ge)軟(ruan)件(jian)係(xi)統(tong)都(dou)是(shi)按(an)照(zhao)軟(ruan)件(jian)標(biao)準(zhun)而(er)嚴(yan)格(ge)設(she)計(ji)的(de)

，其(qi)中(zhong)實(shi)時(shi)曆(li)史(shi)數(shu)據(ju)庫(ku)是(shi)全(quan)部(bu)產(chan)品(pin)數(shu)據(ju)的(de)核(he)心(xin)，分(fen)布(bu)式(shi)的(de)網(wang)絡(luo)應(ying)用(yong)是(shi)安(an)科(ke)瑞(rui)電(dian)能(neng)管(guan)理(li)組(zu)態(tai)軟(ruan)件(jian)的(de)最(zui)大(da)特(te)點(dian)，該(gai)係(xi)列(lie)產(chan)品(pin)可(ke)以(yi)廣(guang)泛(fan)的(de)應(ying)用(yong)於(yu)企(qi)業(ye)信(xin)息(xi)化(hua)、DCS係統、PLC係統、SCADA係統、樓宇IBMS等監控係統中。

安科瑞電能管理組態軟件產品家族包含以下產品：

安科瑞AcrControl―HMI/SCADA工業監控組態軟件，提供了組件技術解決方案；

安科瑞AcrSpace―企業級實時曆史數據庫，實現企業信息集成的基礎平台；

安科瑞AcrStrategy―自動化控製軟件，實現基於PC控製的過程控製與仿真；

安科瑞AcrNetPower―電能管理組態軟件，企業變配電自動化的SCADA平台；

安科瑞AcrFieldComm―網關通訊軟件，提供通訊協議轉換的一體化解決方案；

安科瑞AcrMopc―OPC通訊解決方案
，提供OPC Server定製開發服務。

Acrel-3000電能管理組態軟件具有良好的人機交互界麵，通過數據傳輸協議讀取前置機采集的現場各類數據信息
，自動經過計算處理，以圖形、數顯、聲音等方式反映現場的運行狀況
，並可接受管理人員的操作命令
，實時發送並檢測操作的執行狀況，以保證供用電單位的正常工作；電dian能neng計ji量liang管guan理li功gong能neng設she計ji各ge種zhong符fu合he用yong戶hu的de報bao表biao格ge式shi，報bao表biao內nei數shu據ju嚴yan格ge按an照zhao各ge種zhong標biao準zhun進jin行xing計ji量liang
，用yong戶hu隻zhi需xu查zha找zhao打da印yin即ji可ke，極ji大da的de方fang便bian了le操cao作zuo，提ti高gao了le工gong作zuo效xiao率lv。

安科瑞電能管理組態軟件基本的程序及組件包括：工程管理器、人機界麵VIEW、實時數據庫DB
、I/O驅動程序、控製策略生成器以及各種數據服務及擴展組件，其中實時數據庫是係統的核心。

主要的各種組件說明見下：

l         工程管理器（Project Manager）

工程管理器用於工程管理包括用於創建
、刪除
、備份、恢複
、選擇工程等。

l         開發係統（Draw）

開發係統是一個集成環境，可以完成創建工程畫麵、配置各種係統參數
、腳本、動畫、啟動安科瑞電能管理組態軟件其它程序組件等功能。

l         界麵運行係統（View）

界麵運行係統用來運行由開發係統Draw創建的畫麵，腳本、動畫連接等工程
，操作人員通過它來實現實時監控。

l         實時數據庫（DB）

實時數據庫是安科瑞電能管理組態軟件係統的數據處理核心，構建分布式應用係統的基礎，它負責實時數據處理
、曆史數據存儲、統計數據處理、報警處理
、數據服務請求處理等。

l         I/O驅動程序（I/O Server）

I/O驅動程序負責安科瑞電能管理組態軟件與控製設備的通信，它將I/O設備寄存器中的數據讀出後，傳送到安科瑞的實時數據庫，最後界麵運行係統會在畫麵上動態顯示。

l         網絡通信程序（NetClient/NetServer）

網絡通信程序采用TCP/IP通信協議，可利用Intranet/Internet實現不同網絡節點之間的數據通信，可以實現安科瑞電能管理組態軟件的高效率通信。

l         遠程通訊服務程序（PortServer）

該通信程序支持串口、電台、撥號、移動網絡等多種通信方式，通過軟件在兩台計算機之間實現通信，使用RS232C接口，可實現一對一（1：1方式）的通信；如果使用RS485總線，還可實現一對多台計算機（1：N方式）的通信
，同時也可以通過電台
、MODEM、移動網絡的方式進行通信。

l         Web服務器程序（Web Server）

Web服務器程序可為處在世界各地的遠程用戶實現在台式機或便攜機上用標準瀏覽器實時監控現場生產過程。

l         控製策略生成器（StrategyBuilder）

控製策略生成器是麵向控製的新一代軟邏輯自動化控製軟件，采用符合IEC61131-3標準的圖形化編程方式，提供包括：變量、數學運算、邏輯功能、程序控製、常規功能、控製回路、數字點處理等在內的十幾類基本運算塊，內置常規PID、比值控製、開關控製

、斜坡控製等豐富的控製算法。同時提供開放的算法接口，可以嵌入用戶自己的控製程序。

控製策略生成器與安科瑞電能管理組態軟件的其它程序組件可以無縫連接。

安(an)科(ke)瑞(rui)電(dian)能(neng)管(guan)理(li)組(zu)態(tai)軟(ruan)件(jian)是(shi)真(zhen)正(zheng)的(de)分(fen)布(bu)式(shi)網(wang)絡(luo)係(xi)統(tong)，內(nei)部(bu)的(de)程(cheng)序(xu)組(zu)件(jian)是(shi)可(ke)以(yi)任(ren)意(yi)組(zu)合(he)的(de)，在(zai)工(gong)程(cheng)項(xiang)目(mu)中(zhong)用(yong)戶(hu)可(ke)以(yi)根(gen)據(ju)實(shi)際(ji)需(xu)要(yao)，靈(ling)活(huo)的(de)應(ying)用(yong)組(zu)件(jian)來(lai)構(gou)建(jian)符(fu)合(he)要(yao)求(qiu)的(de)網(wang)絡(luo)結(jie)構(gou)
，真(zhen)正(zheng)實(shi)現(xian)了(le)實(shi)時(shi)與(yu)曆(li)史(shi)數(shu)據(ju)的(de)分(fen)布(bu)處(chu)理(li)，界(jie)麵(mian)的(de)集(ji)中(zhong)監(jian)控(kong)與(yu)管(guan)理(li)。

係統網絡中的各個節點除可以構建標準的B/S和C/S等結構外，安科瑞電能管理組態軟件還支持多種冗餘結構
，包括：控製設備冗餘、控製網絡冗餘、雙機服務器冗餘、管理網絡冗餘、客戶端冗餘等多種冗餘模式。

4 　係統軟件的功能

電能管理計算機通過現場設備和通信係統提供的傳輸通道

，完成對各回路電力參數的數據采集
，信息經分析
、處理，以報表等多種形式供值班員參考，使值班員能夠便捷的掌握供電係統的運行狀況

，包括相關設備的運行狀況。

a、運行信息與保護信息采集

係統采集來自智能測控單元裝置送來的參數，所有回路的遙測信號

，包括每個回路的實時電能值和各種告警信息等。

b、人機操作界麵

係統提供簡單、易用、良liang好hao的de用yong戶hu使shi用yong界jie麵mian。可ke按an照zhao配pei電dian所suo顯xian示shi配pei電dian係xi統tong設she備bei狀zhuang態tai及ji相xiang應ying實shi時shi運yun行xing參can數shu。係xi統tong軟ruan件jian提ti供gong功gong能neng齊qi全quan的de圖tu形xing編bian輯ji軟ruan件jian，用yong戶hu可ke以yi根gen據ju實shi際ji情qing況kuang和he以yi往wang習xi慣guan自zi行xing定ding各ge種zhong圖tu元yuan圖tu形xing及ji設she備bei在zai各ge種zhong狀zhuang態tai下xia的de顯xian示shi方fang式shi。包bao括kuo如ru下xia功gong能neng特te征zheng：

全圖形方式編輯的圖形畫麵具有多種顯示特性
，用戶可以非常直觀、方便地編輯
、定位
、查看有關信息和內容。

提供畫麵管理工具，可聯想相關調用、重要畫麵快速調用、畫麵文件索引選擇
、事故自動調用畫麵。

提供多種數值顯示手段，數值可用棒圖顯示、曲線顯示
，並可根據數值狀態和係統狀態由用戶根據需要和習慣自行定義閃爍、變色及置上特殊符號以便區分包括遙測在內的各種數據的正常
、越上限
、越下限等情況。

屏幕顯示：中文液晶顯示，可選擇圖形顏色、閃爍、動畫等手段充分表示工況圖及操作畫麵
、配電係統實用參數表格
、各類操作票及報表、事故及故障報警顯示
、測控及保護單元運行工況顯示等電力運行狀況
；畫麵顯示響應時間1s。

c、統計分析
、報表、打印

時
、日、月
、年用電量統計
；用戶自定義報表格式和計算方法

；所有報表的定時打印、召喚打印、和事件記錄打印；數據庫實時和曆史記錄保留2年以上；對各電氣設備和係統運行參數進行彙總統計
，並根據用戶要求生成各類報表
，包括：

²        分時
、日
、月
、季度和年度報表
；

²        各設備參數和最值統計報表；

²        全係統運行統計報表等

²        對於事件記錄
、報警和數據報表
，可設置為定時和根據需要的召喚打印。

d、曆史記錄與趨勢分析

係統收集各監測控製與管理裝置的實時數據並存儲在一個開放式數據庫中予以保存，係統可保存長時段（多年）的曆史記錄。係統可以標準和設定文件格式隨時調用和打印上述曆史數據。根據曆史數據記錄可進行各參數的年度、月度和日變化和實時數據趨勢分析，進行分類和綜合比較分析
，為業務流程優化和設備設施使用優化提供依據。

e、係統安全

本係統軟件有多達幾百種密碼分區和密級設置
，為係統管理員

、工程師、值長、一般值班操作人員等提供分級密碼，並對所有操作自動進行帶時標事件記錄，可建立良好的反事故措施。

f
、故障分析與設備維護管理

係統依據帶時標的事件記錄和波形記錄可進行故障和事件的成因分析
；另外，係統統計開關等設備的狀態參數和累積壽命參數，可據此提出設備維護預告；

g、保護信息管理

管理保護定值和保護動作信息，提供有關查詢。

h
、WEB發布功能

通過局域網將中控室中控主機信息進行WEB發布
，可實現多個管理者同時看到監控主機上的界麵
，同時根據用戶的權限可進行數據的監控、采集、輸入等功能。生產部門可以遠程輸入機器產量

，從而在係統中自動計算出單位能耗。

i、係統自診斷功能

本ben係xi統tong軟ruan件jian能neng在zai線xian診zhen斷duan各ge軟ruan件jian和he硬ying件jian的de運yun行xing工gong況kuang，當dang發fa現xian異yi常chang及ji故gu障zhang時shi能neng及ji時shi顯xian示shi和he打da印yin報bao警jing信xin息xi
，並bing在zai運yun行xing工gong況kuang圖tu上shang用yong不bu同tong顏yan色se區qu分fen顯xian示shi。由you於yu本ben係xi統tong設she備bei有you冗rong餘yu配pei置zhi
，當dang係xi統tong發fa生sheng軟ruan、硬件故障時，能自動切換到備用係統設備上運行。

j、其他功能

其它日常管理，如運行記錄及交接班記錄管理，設備運行狀態
、缺陷、維修記錄管理、規章製度等。管理功能滿足用戶要求，適用
、方便、資源共享。各種文檔能存儲
、檢索、編輯
、顯示、打印。