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摘要：本文介紹基於Acrel-3000電能管理組態軟件和ACR120EFL多(duo)功(gong)能(neng)電(dian)力(li)儀(yi)表(biao)設(she)計(ji)並(bing)實(shi)現(xian)了(le)一(yi)套(tao)分(fen)散(san)式(shi)采(cai)集(ji)和(he)集(ji)中(zhong)控(kong)製(zhi)管(guan)理(li)的(de)工(gong)廠(chang)電(dian)能(neng)管(guan)理(li)係(xi)統(tong)。係(xi)統(tong)實(shi)現(xian)了(le)微(wei)機(ji)在(zai)監(jian)控(kong)中(zhong)心(xin)無(wu)人(ren)管(guan)理(li)的(de)功(gong)能(neng)，主(zhu)機(ji)作(zuo)為(wei)Web服務器，局域網用戶隻需使用IE瀏覽器即可對電能管理係統訪問，提高了供電質量和管理水平，具有簡明實用、投資少等優點.
關鍵詞：電能管理軟件；電力儀表；智能配電係統；節能；夏普電器；應用
1 項目概述
上海夏普電器是由上海廣電(集團)公司、上海廣電信息產業股份有限公司、日本夏普株式會社、日本三菱商式株式會社、日本夏普電子技術公司(美國銷售公司)共同投資1.5598億(yi)美(mei)元(yuan)組(zu)建(jian)的(de)綜(zong)合(he)家(jia)用(yong)電(dian)器(qi)合(he)資(zi)企(qi)業(ye)。公(gong)司(si)成(cheng)立(li)於(yu)一(yi)九(jiu)九(jiu)二(er)年(nian)六(liu)月(yue)，地(di)處(chu)上(shang)海(hai)浦(pu)東(dong)新(xin)區(qu)金(jin)橋(qiao)出(chu)口(kou)加(jia)工(gong)區(qu)，是(shi)第(di)一(yi)家(jia)入(ru)駐(zhu)浦(pu)東(dong)的(de)大(da)型(xing)家(jia)電(dian)合(he)資(zi)企(qi)業(ye)。
上shang海hai夏xia普pu電dian器qi現xian在zai分fen為wei兩liang個ge廠chang區qu，新xin廠chang主zhu要yao生sheng產chan洗xi衣yi機ji和he冰bing箱xiang等deng電dian器qi，老lao廠chang主zhu要yao生sheng產chan空kong調tiao設she備bei。原yuan先xian廠chang區qu的de配pei電dian室shi內nei安an裝zhuang的de電dian力li儀yi表biao主zhu要yao為wei指zhi針zhen式shi，且qie多duo為wei電dian流liu和he電dian壓ya表biao，工gong廠chang對dui於yu所suo生sheng產chan產chan品pin的de耗hao能neng情qing況kuang隻zhi是shi在zai總zong量liang上shang有you個ge統tong計ji，而er對dui於yu每mei個ge回hui路lu設she備bei的de耗hao能neng情qing況kuang沒mei有you做zuo到dao詳xiang細xi的de統tong計ji，這zhe對dui於yu工gong廠chang下xia一yi步bu推tui進jin企qi業ye節jie能neng降jiang耗hao工gong作zuo帶dai來lai了le諸zhu多duo不bu便bian。通tong過guo這zhe次ci對dui上shang海hai夏xia普pu電dian器qi公gong司si各ge配pei電dian室shi內nei老lao式shi電dian力li儀yi表biao的de更geng新xin改gai造zao，拆chai除chu原yuan先xian指zhi針zhen式shi電dian流liu電dian壓ya表biao，安an裝zhuang上shang海hai安an科ke瑞rui電dian氣qi股gu份fen有you限xian公gong司si的deACR120EFL多功能電力儀表，使得工廠能夠對全廠的產品耗能情況做到更加精細化的預算和管理，為企業的推進節能降耗打下基礎。
2 用戶需求
電能監測要求精確到辦公區和每條生產線的主要用電設備，如生產線的注塑機、冷卻泵、衝床和辦公區的照明、熱泵、電梯等設備。在時間上需要從年度到每季度、每月、每周、每天，將每個重要用電環節的電能消耗與產量產值的關係清晰呈現出來，並且與每條生產線、班組乃至個人的績效考核結合起來，真正做到電能管理的精細化和全麵化，將節能降耗工作落到實處。
anzhaoshanghaishidianwangliangbuzhifenshidianjiaguidingduiquanchangyongdianjinxingfenshiduanjiliang。tongguodiannengguanliruanjianhelizhidingzhongyaoyongdianshebeideyongdianjihua，jiangshebeiyongdianjihualuoshidaoshengchanbanzuhegeren。jiangjihuayongdianjiemiantongguogongchangxianyoujuyuwangjinxingWeb發布，使得設備管理人員通過圖表、曲線、報表等軟件功能及時監測到設備運行和電能消耗情況，將節能意識從工廠管理層滲透到基層。
3 設計方案
3.1主要設計參考標準
DL 448-91 《電能計量裝置管理規程》
DL/T 814-2002 《配電自動化係統功能規範》
DL/T448-2003 《電能計量裝置技術管理規程》
ISO/IEC11801 《國際綜合布線標準》
GBJ232-82 《電測量儀表裝置設計技術規程》
3.2 廠區配電回路電表改造平麵圖
3.3 改造回路確定
根據夏普工廠配電係統的現有情況和用戶需求分析，確定需要進行改造的配電櫃回路（部分）如下表：
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序
號 |
總開關櫃
名稱 |
回路名稱 |
櫃體編號 |
變壓器
名稱 |
倍率
**/5A |
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一，洗衣機B室 |
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1 |
NP2 |
100V∕200V 60HZ 電源 |
B21饋電櫃 |
BT2 |
500 |
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2 |
NC2-0 |
成型1號部品升降機 |
B22饋電櫃 |
300 |
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3 |
B14 |
不鏽鋼槽加工2號線（北） |
B14饋電櫃 |
400 |
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4 |
N10-5 |
不鏽鋼槽加工線（北）衝床 |
B13饋電櫃 |
100 |
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5 |
N13 |
不鏽鋼槽二次加工線 |
500 |
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6 |
N107A |
洗衣機捆包線 |
B12饋電櫃 |
300 |
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7 |
N12 |
不鏽鋼槽加工線（南） |
400 |
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8 |
NP1 |
100∕200V60HZ電源 |
B11饋電櫃 |
500 |
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二、洗衣機底層A''室（待加表17塊） |
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1 |
3PP1 |
注塑機250T |
ILC3饋電櫃 |
AT3 |
200 |
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2 |
3PP4 |
注塑機1300T |
600 |
|
3 |
3PP2 |
注塑機900T |
ILC2饋電櫃 |
500 |
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4 |
3PP3 |
注塑機900T |
500 |
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三、洗衣機A室(中二層) |
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1 |
N7 |
注塑機 200噸 |
A22饋電櫃 |
AT2 |
300 |
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2 |
N5 |
注塑機 1300噸 |
A23饋電櫃 |
1000 |
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3 |
N11 |
注塑機4台 350噸 350噸 550噸 650噸 |
1000 |
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4 |
N4 |
注塑機 1300噸 |
A24饋電櫃 |
1000 |
|
5 |
N8 |
注塑機 850噸 |
A11饋電櫃 |
AT1 |
1000 |
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6 |
N9 |
注塑機 850噸 |
A12饋電櫃 |
1000 |
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7 |
N13-01 |
洗衣機外殼成型線 |
A13饋電櫃 |
1000 |
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8 |
NC6-01 |
平衡圈 （金屬板輕機電源） |
A65饋電櫃 |
AT6 |
300 |
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9 |
NA64 |
洗衣機車間新風 |
A64饋電櫃 |
500 |
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10 |
NL2 |
冷凍機NB2 |
A62饋電櫃 |
AT6 |
800 |
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11 |
NLK2 |
冷卻泵 |
600 |
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12 |
NL1 |
冷凍機NB1 |
A61饋電櫃 |
800 |
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13 |
NLK1 |
冷卻泵 |
600 |
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14 |
N6 |
注塑機120噸 |
A57饋電櫃 |
AT5 |
300 |
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15 |
N3 |
注塑機1300噸 |
A65饋電櫃 |
1000 |
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16 |
N56-01 |
洗衣機外殼成型線 |
1000 |
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17 |
N2 |
注塑機1300噸 |
A55饋電櫃 |
1000 |
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18 |
N1 |
注塑機1600噸 |
A54饋電櫃 |
1200 |
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四、洗衣機C室 |
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1 |
C01 |
洗衣機全自動總裝線 |
C21饋電櫃 |
CT2 |
500 |
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2 |
CO2 |
洗衣機全自動脫水槽組裝線 |
C22饋電櫃 |
500 |
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3 |
2APO4-1-1 |
滾筒線60HZ, 電源 |
C24饋電櫃 |
500 |
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4 |
1AP04-1 |
滾筒線100V ∕200V電源 |
C15饋電櫃 |
CT1 |
1000 |
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5 |
AP02 |
滾筒總裝線 |
C14饋電櫃 |
500 |
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6 |
BK11 |
全自動100V ∕200 V 50HZ 電源 |
C11饋電櫃 |
CT1 |
1000 |
3.4 係統結構設計
係xi統tong通tong過guo安an裝zhuang在zai工gong廠chang電dian網wang中zhong主zhu要yao受shou電dian點dian和he樞shu紐niu配pei電dian櫃gui中zhong的de電dian能neng監jian測ce儀yi表biao采cai集ji到dao配pei電dian網wang的de各ge項xiang電dian力li參can數shu信xin號hao，再zai將jiang信xin號hao轉zhuan換huan為wei數shu據ju傳chuan輸shu到dao計ji算suan機ji中zhong，計ji算suan機ji對dui數shu據ju進jin行xing存cun儲chu、計算和分類存儲到數據庫中，然後通過計算軟件將電能以報表、圖表的形式進行展示。電能管理人員可通過計算機看到電能的輸入、傳輸、消耗的全過程。
整個電能管理係統采用分布式結構，按功能或區域進行劃分，模塊化設計。整個係統分為三層，即現場層、中間層、主控層。
xianchangcengzhuyaorenwushijiangxianchangdegezhongpeidianxitongdeyunxingcanshujinxingcaijiheceliang，bingjiangcaijiheceliangdegezhongshujuchuanshugeijiankongxitong。zhongjiancengweiyuxianchangcengyuzhukongcengzhijian，caiyonggaoxingneng、嵌入式通訊服務器。通訊服務器負責把現場層儀表采集的數據經過網絡通信聯接、數據交換上傳到主控層，是主控層與現場層的橋梁。主控層主要設置工業計算機，是人機交互層。
主要功能為：一次主接線圖界麵顯示；事件記錄，係統運行異常監測；故障報警及操作記錄；電能報表查詢與打印；係統負荷、用戶權限管理等主要功能；當前月用電計劃設定，超計劃報警；功率越限報警。
整(zheng)個(ge)係(xi)統(tong)采(cai)用(yong)網(wang)絡(luo)分(fen)布(bu)式(shi)結(jie)構(gou)，網(wang)絡(luo)拓(tuo)撲(pu)結(jie)構(gou)如(ru)下(xia)圖(tu)。監(jian)控(kong)主(zhu)機(ji)位(wei)於(yu)辦(ban)公(gong)樓(lou)二(er)樓(lou)的(de)環(huan)境(jing)品(pin)質(zhi)檢(jian)測(ce)部(bu)，數(shu)據(ju)采(cai)集(ji)主(zhu)要(yao)劃(hua)分(fen)為(wei)三(san)個(ge)區(qu)，洗(xi)衣(yi)機(ji)生(sheng)產(chan)回(hui)路(lu)設(she)備(bei)、冰箱生產回路設備和老廠空調生產回路設備。電力儀表的通訊為485總線結構，將信號通過屏蔽雙絞線傳輸到數據采集器，數據采集器連入廠區的局域網中。
間隔層主要的設備為： ACR120EFL網絡電力儀表、開關量、模擬量采集模塊和智能斷路器等。這些裝置分別對應相應的一次設備安裝在電氣櫃內，這些裝置均采用RS485通訊接口，通過現場MODBUS總線組網通訊，實現數據現場采集。
通訊層主要為：通訊服務器，其主要功能為把分散在現場采集裝置集中采集，同時遠傳至站控層，完成現場層和站控層之間的數據交互。
站控層：設有高性能工業計算機、顯示器、UPS電源、打印機、報(bao)警(jing)蜂(feng)鳴(ming)器(qi)等(deng)設(she)備(bei)。監(jian)控(kong)係(xi)統(tong)安(an)裝(zhuang)在(zai)計(ji)算(suan)機(ji)上(shang)，集(ji)中(zhong)采(cai)集(ji)顯(xian)示(shi)現(xian)場(chang)設(she)備(bei)運(yun)行(xing)狀(zhuang)況(kuang)，以(yi)人(ren)機(ji)交(jiao)互(hu)的(de)形(xing)式(shi)顯(xian)示(shi)給(gei)用(yong)戶(hu)，同(tong)時(shi)用(yong)戶(hu)可(ke)以(yi)通(tong)過(guo)係(xi)統(tong)軟(ruan)件(jian)發(fa)送(song)指(zhi)令(ling)至(zhi)現(xian)場(chang)設(she)備(bei)，實(shi)現(xian)遠(yuan)程(cheng)遙(yao)控(kong)功(gong)能(neng)。
ACR120EFL網絡電力儀表采用RS485接口和MODBUS-RTU通訊協議，RS485采用屏蔽線傳輸，一般都采用二根連線，接線簡單方便；通訊接口是半雙工通信即通信的雙方都可以接收、發送數據但是在同一時刻隻能發送或接收數據，數據最高傳輸速率為10Mbps。RS-485接口是采用平衡驅動器和差分接收器的組合，抗噪聲幹擾能力增強，總線上允許連接多達32個設備，最大傳輸距離為1.2km。
3.5 電能管理軟件設計
軟件開發平台采用Acrel-3000電(dian)能(neng)管(guan)理(li)組(zu)態(tai)軟(ruan)件(jian)。該(gai)組(zu)態(tai)軟(ruan)件(jian)是(shi)對(dui)現(xian)場(chang)電(dian)力(li)參(can)數(shu)進(jin)行(xing)采(cai)集(ji)與(yu)過(guo)程(cheng)控(kong)製(zhi)的(de)專(zhuan)用(yong)軟(ruan)件(jian)，它(ta)提(ti)供(gong)了(le)良(liang)好(hao)的(de)用(yong)戶(hu)開(kai)發(fa)界(jie)麵(mian)和(he)簡(jian)捷(jie)的(de)工(gong)程(cheng)實(shi)現(xian)方(fang)法(fa)，隻(zhi)要(yao)將(jiang)其(qi)預(yu)設(she)置(zhi)的(de)各(ge)種(zhong)軟(ruan)件(jian)模(mo)塊(kuai)進(jin)行(xing)簡(jian)單(dan)的(de)“組態”，便可以非常容易地實現和完成監控層的各項功能，比如在分布式網絡應用中，所有應用（例如趨勢曲線、報警等）對遠程數據的引用方法與引用本地數據完全相同，通過“組態”的方式可以縮短自動化工程師的係統集成的時間，提高集成效率。
該係統實施後，實現了各類用電設備的一次係統圖顯示、各回路實時電參量遙測、重要回路電能報表、以及進線回路的負荷用電趨勢、重要回路的分合閘報警、用戶權限管理等功能，軟件運行界麵見下圖。
上圖為動力房BT1、AT1變壓器室低壓一次配電示意圖，功能有電量遙測主要監測運行設備的電參量，其中包括：三相線電壓，電流，功率，電能等電參量及配出回路的三相電流；遙信功能實現顯示現場設備的運行狀態，主要包括：開關的分、合閘運行狀態和通訊故障報警；斷路器變位時會發出報警信號，提醒用戶及時處理故障。
圖上各個斷路器圖形，如果是紅色說明此分支斷路器合閘母線有電，如果是綠色說明斷路器分閘母線無電。
通過詳細電參量界麵，可查看各回路設備的實時詳細電參數，如電壓、電流、功率、功率因數、電能等，使用戶在監控值班室內就可實時觀察到每一個用電設備的運行參數。如上圖所示。
在(zai)電(dian)流(liu)功(gong)率(lv)趨(qu)勢(shi)曲(qu)線(xian)界(jie)麵(mian)，可(ke)以(yi)查(zha)看(kan)某(mou)一(yi)具(ju)體(ti)用(yong)電(dian)設(she)備(bei)的(de)電(dian)流(liu)趨(qu)勢(shi)曲(qu)線(xian)和(he)功(gong)率(lv)趨(qu)勢(shi)曲(qu)線(xian)，通(tong)過(guo)電(dian)流(liu)趨(qu)勢(shi)曲(qu)線(xian)用(yong)戶(hu)可(ke)以(yi)查(zha)看(kan)到(dao)某(mou)段(duan)時(shi)間(jian)內(nei)的(de)設(she)備(bei)運(yun)行(xing)最(zui)大(da)電(dian)流(liu)以(yi)及(ji)該(gai)峰(feng)值(zhi)電(dian)流(liu)的(de)發(fa)生(sheng)時(shi)刻(ke)，還(hai)可(ke)查(zha)看(kan)到(dao)該(gai)段(duan)時(shi)刻(ke)內(nei)三(san)相(xiang)電(dian)流(liu)的(de)平(ping)均(jun)值(zhi)，為(wei)設(she)備(bei)的(de)維(wei)護(hu)和(he)製(zhi)定(ding)合(he)理(li)的(de)用(yong)電(dian)計(ji)劃(hua)提(ti)供(gong)了(le)可(ke)靠(kao)的(de)數(shu)據(ju)依(yi)據(ju)。運(yun)行(xing)界(jie)麵(mian)如(ru)下(xia)圖(tu)所(suo)示(shi)。
通過彙總圖表分析功能，用戶可以查看設定時間段內分類彙總的空調、冰(bing)箱(xiang)和(he)洗(xi)衣(yi)機(ji)的(de)彙(hui)總(zong)用(yong)電(dian)量(liang)，並(bing)以(yi)柱(zhu)狀(zhuang)圖(tu)或(huo)者(zhe)餅(bing)圖(tu)的(de)方(fang)式(shi)直(zhi)觀(guan)顯(xian)示(shi)出(chu)來(lai)。也(ye)可(ke)以(yi)更(geng)進(jin)一(yi)步(bu)的(de)查(zha)看(kan)各(ge)分(fen)類(lei)用(yong)電(dian)設(she)備(bei)中(zhong)每(mei)一(yi)台(tai)設(she)備(bei)的(de)任(ren)意(yi)時(shi)段(duan)用(yong)電(dian)量(liang)，並(bing)以(yi)柱(zhu)狀(zhuang)圖(tu)顯(xian)示(shi)，確(que)定(ding)高(gao)耗(hao)能(neng)設(she)備(bei)。
benruanjianhaigenjukehudeyaoqiuheshiyongxiguanshejilejihuayongdiangongneng。zaijihuayongdianjiemianxianshilegegehuiludangyueshishiyongdianliang，yonghukeyiduibenyuegegeshebeizhidingjihuayongdianliang，ruchaochushedingdejihuazhijiuhuidanchubaojingchuangkoutishiyonghu。jindutiaoxianshilebenyueshishiyongdianshudadaojihuayongdianshudebaifenbi，rangyonghunengsuishizhangwomeitaishebeideyongdianqingkuang。tongguogaijiemianhaikeyiduimeigehuiludegonglvshangxianjinxingsheding，chaoguozhegeshedingzhihuidanchubaojingchuangkoutishiyonghu，tongguobaojingzhaxungongnengkeyizhakanlishibaojingjilu。jiemianruxiatu。
係統特點
huamianxianshizhiguan，shujushuaxinkuai，tongshixitongcaozuojianbian，yonghubuxufuzadepeizhijikeshiyong，xitonggongnengmokuaifengfu，gezhonggongnengkegenjuyonghudexuqiulinghuopeizhi，xitongdeshejikuaijiefangbian，nenggoumanzuyihoudexitongshengjikuorong。
4 運行效果
係統自2011年7月正式投入運行，經過一個月的數據采集通過電能管理軟件分析，發現工廠有28%的電能消耗在22台空壓機和29台注塑機上，且這些機器的電能消耗76%是在峰時段內發生的。工廠環境品質管理部門根據分析結果及時調整班組生產計劃，優化生產線工藝流程，成功的使得空壓機、注塑機的電能消耗70%發生在平時段和穀時段。僅此一項在2011年9月至12月間就為工廠節約電能支出約6萬元。夏普電器電能管理係統的實現總計花費51萬元，自運行以來保守計算月節約電能支出1.5萬元，投資回報期為34個月。
zongdelaishuodiannengguanlixitongheankeruiwangluodianliyibiaodezongheyingyong，juyoushishijianming，touzishaodengxianzhuyoudian，keyifangbianheshishidijiankongpeidianxitongdeyunxingzhuangtai，duixianchangdeyongdianshebeijinxingtongyiguanli，mianqugongzuorenyuandaoxianchangjiludefansuogongzuo，xitongduigezhongyongdianshebeidelishiyunxingshujuhezhuangtaijinxingguanlifenxi，bianyuweihurenyuanmingqueshebeizhuangkuang，zhidingxiangxideshebeiweihujihua，jianshaogongzuorenyuan，tigaoxiaolv。tongshi，genjujianlidediannengjiliangtixi，keyilejie、分析工廠生產總體能耗，提出降耗計劃，采取節能降耗措施，逐步提高用電效率。
參考文獻
任致程、周中編著 電力電測數字儀表原理與應用指南 中國電力出版社 2007.4
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