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罗克韦尔自动化能源管理系统概述 电力及能源管理解决方案协助顾客优化其电力及能源使用，这就是咱们使命！罗克韦尔自动化在推动顾客优化其制造能力、提高生产效率，以及增强可靠性方面，处在全球领先地位。咱们提供超值信息和自动化解决方案，用于监视、分析和控制能源使用，从而减少能耗成本。这一优化方案重要构成某些就在于从车间级到整个公司，理解和管理能源供应与消耗。罗克韦尔自动化为您提供能源计量、电能控制、供暖、通风、空调、制冷以及车间辅助设备自动化控制解决方案。简朴地说，您可以从罗克韦尔自动化获取所有能源系统需要解决方案，涉及咱们丰富经验和卓越性能。解决方案* 能源计量* 电能及控制* 供暖、通风、空调及制冷* 工厂效能今天，制造业竞争越来越激烈，如何及时地在预算内实现生产目的，同步又能将运作成本降到最低，已经成为具备挑战性任务。为了实现这一目的，与您合伙伙伴并肩作战是至关重要，它必要具备跨行业应用项目设计以及系统实行经验能提供您所需解决方案、资源和技术，从而为您在业内竞争赢得时间。全面产品、丰富知识和工程经验非常重要，同步还需可以高效地工作，有凝聚力组织架构，以及强大征询能力。当您与罗克韦尔自动化电力和能源管理解决方案建立业务伙伴关系后，您可以获得专家团队支持，她们结合了400余名工程师经验，精心为您提供全方位解决方案。全方位解决方案注重效果工程归根结底，顾客自动化项目成功与否，取决于技术实力和系统集成商团队管理技巧。通过与罗克韦尔自动化合伙，您可以获得项目管理和系统集成专业经验，这样有助于您获得商业成功。罗克韦尔自动化团队涉及项目主管、应用工程师以及系统和硬件设计师。简言之，您将为您项目和系统获得统一专家级建议。为您系统指定一名经验丰富项目主管，由她负责所有罗克韦尔自动化工作，并授权其进行实行。因而，项目主管是唯一正式联系人。同步，她还负责协调项目团队一切活动，涉及管理采购授权、控制柜装配和质量控制，从而保证您项目可以准时竣工。在项目主管领导下，该团队能为您提供各种服务以满足您不断变化需求。工程团队必要懂得控制能源使用所面临挑战。通过使用咱们产品知识、经验以及应用专家意见，指定项目工程师将采用恰当技术、产品以及系统架构来协助您满足自动化系统需求。为什么要管理能源使用？能源成本在不断地增长。能源成本将影响到公司财政，要想减少能源费用就必要采用有效方式管理能源。作为一名经验丰富能源消费者，您想懂得使用了多少度电，哪些是重要负载，以及哪个负载消耗了多少电能。同步，也可以通过测定车间电力质量，发现减少设备寿命以及减少公司收益故障。能源计量能源计量解决方案容许顾客监视、分析以及控制能源使用，从而减少能源整体使用成本。这些解决方案将能源数据升华为有价值信息，用于掌握和分析顾客能源使用状况。能源计量解决方案可以协助您：* 掌握能源使用和负载分布，从而为采购和价格协商提供支持；* 拟定并调节运营方式和投资项目，从而减少能源成本* 评估节约费用，保证能源管理持续改进筹划顺利实行* 运用信息技术，开始能源管理筹划* 拟定优化需量控制时机* 验证电能账单能源计量提供：* 负载分布：用于测定和记录来自分布式电源监视器和其他能源仪表在每个电力需用时限能源使用数据，并将这些数据保存在一种集中数据库中。因而，顾客可以及时拟定负载系数、最高规定负荷周期，以及与之有关设备能耗。通过跟踪能源消费模式，顾客可以使用历史数据来校验费用帐单，协商较好价格以及拟定自动需量管理系统时机。* 成本分摊：所增长功能容许顾客将能源成本分摊到每个部门、工序或设备。该系统也可为各种应用生成分析和校验能源清单以及资费所需报表，这涉及水、压缩空气、燃气、电力以及水蒸汽等各种能源介质。电能及控制咱们电能及控制解决方案致力于协助客户运用先进控制方式，减少成本。它有助于缩短停机时间、减少能源成本、协助电力系统规划、提高生产效率以及提供系统性能源整体视图。电能及控制解决方案有助于您：* 通过减少峰值需求量来避免超过需要费用；* 减少电力故障带来影响；* 减少公司功率因素损失；* 减轻不良功率因素或高次谐波带来负面影响；* 自动控制现场发电机和辅助系统；* 运用至少人力资源实现集中控制一种工业电气分布式系统。电能及控制提供：* 电源质量监视用于测定、显示、记录、跟踪以及报警有关电源质量参数，例如谐波、电压偏移以及配电系统事件、此外，它还用于鉴别电力系统异常状况。* 电力配电系统监视用于检测、显示、记录、跟踪以及报警有关信息。例如能流、系统拓扑构造以及设备状态。配电系统监视为操作员和工程师提供所有设备电力配电系统一种集中视图。* 需量管理以及负荷控制系统用于自动预测下一种时刻需量，从而保证不超过峰值限制。通过卸载负载或将其在耗费较少时间周期使用来控制系统需量。顾客通过组态负载优先级顺序来拟定负载卸载和恢复。* 紧急负载卸载系统用于在电源意外断开时保证系统稳定。在设备或发电机损失时它能迅速地减少车间负载总数以保持核心过程操作运营。该系统监视指定现场负载、电源并建立一种基于稳定状态条件“负载卸载表”、瞬间电气系统拓扑图、以及顾客定义优先表。当浮现电源损失时，该系统迅速地断开接触器以维持电气系统稳定性。* 功率因素控制通过功率因素校正电容、谐波虑波器以及勉励同步设备（发电机/电容组）来实现配电系统设备自动控制。该解决方案改进了功率因素并减少了功率因素损失。此外，它也改进了电压调节并减少电压凹陷.* 发电机控制系统使用分布式发电、联供系统、峰值削减、紧急备用发电机，系统支持各种发电机类型，例如蒸汽轮机、燃气轮机、小型轮机、往复式发动机（柴油机）。该系统通过转换开关、高压开关以及保护继电器来集成发电机运营，这样有助于改进发电机操作启动和关断、保证电力供应、电压和频率调节以及迅速显示异常状态。采暖、通风、空调&制冷采暖、通风、空调以及制冷（HVACR）解决方案提供先进HVACR控制系统，具备更大灵活性并进一步减少所有者总成本。该解决方案是HVAC作为核心过程控制工业顾客抱负选取。参数精确控制可以满足严格过程解决规定。控制对象涉及空气调节单元、通风橱、核心设备以及集中筹划运营控制和监视功能。HVACR解决方案有助于您：* 保持特定温度和湿度水平以保证产品质量；* 控制静压以防止污染；* 减少大型空气解决单元和冷冻机能源成本；* 保证既有系统以满足政府能源消耗规定* 将专有控制系统升级成开发控制系统；* 自动记录并保存数据。HVACR提供：* 罗克韦尔自动化提供符合规范楼宇自动化系统（QBAS）解决方案，此外，还可参照符合规范楼宇管理解决方案（QBMS），该解决方案对空调、通风解决、核心设备以及集中筹划运营控制和监视功能进行了增强。* 环境监测系统（EMS）用于生命科学或气体调节系统温度、压力、通道状态、颗粒以及遵从21CFR Part 11条款监视和报警。* 控制系统升级与应用项目专家经验是罗克韦尔自动化又一特色，可为您提供便利修改。该解决方案设备系统和工业过程之间一种接口。这样可以进一步减少所有者成本，并为其产品提供更有竞争力价格。HVAC控制可以由内部员工进行维护，无需为一种简朴修改而订立合同。* 该解决方案可以非常容易进行扩展，并可采用其他先进控制算法来满足顾客生产过程过程和设备详细需要。工厂效能工厂效能解决方案是使能源系统最优化办法和算法。该解决方案为空气压缩机，冷冻机，冷却塔和锅炉等各种动力设备提供应用程序，包括安装服务和第三方设备交钥匙解决方案是可以通用。工厂运营效能解决方案有助于您：* 减少与热水、冷却水、蒸汽、压缩空气和/或制冷生产关于能源成本；* 升级和改进既有自动或手动控制；* 提高供应制造动力连贯性；* 跟踪工厂核心设备维护筹划执行状况。工厂运营效能解决方案可提供：* 包括到冷冻机和冷却塔、泵等有关设备接口压缩机和冷冻机控制解决方案。减少能源消耗，减少动力需求和提高整体效率是核心利益。此解决方案通过在低水平能源消耗时期拟定和减少能源挥霍来提高效率。* 燃烧管理&锅炉控制解决方案负责锅炉、烘箱、窑炉、熔炉、反映堆、干燥器、解决和加热器，单一或各种燃烧器，单一或各种燃料等状况下燃烧过程安全启动、操作和停止。这些解决方案是燃烧过程有关安全办法和控制系统。可以提供服务您只需要致电罗克韦尔自动化电力和能源管理解决方案团队，就可以获得咱们团队从能源计量到完整工厂控制系统成功项目跟踪记录。此外，您可以对您系统更加放心，它能满足您技术规定，使可测量性能达到最优，并采用面向效果专家管理方式，负责您项目准时、并在预算之内完毕。1引 言随着电力工业飞速发展，电力生产、传播、分派和消耗互相依赖性从来没有像今天这样重要。这就为发电厂、供电部门和用电部门提供了重新思考其电力自动化解决方案机会。罗克韦尔自动化推出电力/能源管理方案（Power and Energy Management Solutions,如下简称PEMS）是采用开放网络平台和大型数据库数据采集和监控系统，及信息管理系统和电能计费系统。具备防误操作互锁装置，分布式微机远方终端装置，电能采集终端装置，通信规约转换器，调制解调器等，可以完全实现电力负荷管理自动化。PEMS是一种既合用于电力生产者又合用于电力使用者优选方案。2基于网络拓扑构造及其功能2.1网络拓扑构造通信是传送能源管理信息核心，罗克韦尔PEMS涉及现场总线系统信息层、控制层、设备层三层网络，实现实时可靠控制功能，并提供了开放通信平台。图1是典型PEMS通信构造示意图。图中，上层是信息网，硬件重要以连接到以太网上PLC、PC机或工作站为主，完毕能源信息管理任务；中间是控制网，通过对等通信网络如ControlNet、DH+网等将PLC、工控机以及各种人机界面连接在一起实现信息互换，用于完毕有较高规定系统控制；底层是设备网或远程I/O网，用于连接工业现场设备，并通过PLC与上层网络通信，实现与上层网络进行信息传送及对现场设备控制功能。由图1可见，PEMS中所有硬件设备都可以直接连到这个开放网络平台上，实现与网上计算机、PLC和人机接口等设备数据通信功能。在PEMS通信构造中，PLC控制器具备重要作用，它能把几种不同工业通信合同集成到一种平台中，涉及主机和远程SCADA功能。电力监控器也可以通过插入不同智能通信卡直接连接到这个开放通信网络平台上，其中以太网通信卡还涉及一种内置HTML网页，供互联网顾客直接读取电力监控器采集数据。图1 PEMS通信网络构造示意图2.2 PEMS功能罗克韦尔自动化提供PEMS重要功能有：（1）开放网络平台PEMS提供具备开放网络平台通信构造系统，可以充分运用既有通信网络，避免增长特殊数据合同及有关联成本，并且提供系统扩展和改进最大灵活性。网络中各控制器和设备既可以互相通信，又可以完毕独立控制功能。（2）实时电力监测实时监控电力系统参数，通过对电压、电流、频率和电力传播系统设备（变压器、发电机、断路器、转换开关、冷却电扇等）状态检测、显示、记录、分析趋势及预警电力系统信息等，为顾客提供迅速、精准电力系统参数和信息，显示配电系统功能。（3）负载分析测量和记录能源使用状况，以便拟定负载系数，辨认高峰周期需求与设备运营有关消耗，并用图表形式显示能源消耗方式，将工厂作业与能源使用相结合。（4）成本核算测量和记录能源使用状况，以便核算各部门、生产过程和整个公司电费帐单、分析能源费率、从而拟定能源耗费流向。（5）电能需求管理通过尖峰期或发电机组控制、负荷联锁、负荷卸载、负荷调节等功能，来判断瞬时需求，在整个需求周期内进行动态需求规划，实现实时电力使用管理，从而节约电费用量。（6） 供电质量监测通过对影响电能质量电压和电流不平衡度、电压和电流峰值因数、谐波畸变比例等参数测量、显示、记录趋势分析和预报警等来辨认电力系统异常现象。（7）紧急卸载此功能可以在突然损失电源状况下保护系统稳定性。通过拟定系统拓扑构造，估算损失电源和保存负载，并在100ms内完毕卸载，从而保护重要负载以避免由于意外电源损失而引起整个系统瘫痪。（8）电力系统控制 通过负载调节装置、发电机、电容器组、过滤机组等来控制系统电压、功率因数或谐波等参数，从而保证供电质量。3 系统硬件与软件罗克韦尔PEMS开放网络平台和强大监控功能是与其提供性能卓越硬件和软件分不开。3.1 系统硬件罗克韦尔自动化PEMS采用原则硬件和软件以及严格工程规范，提供一整套专为满足公司特殊规定而配备外设系统，可针对顾客电力和能源管理需求提供不同解决方案。重要有A-B品牌可编程序控制器（PLC）、电力监控器、变频器、智能电动机控制器、人机界面产品（HMI）；瑞恩优质高效感应电动机、变频电动机；Kate发电机和电力调节装置等一系列设备。这些设备都已进行了广泛自身测试。例如，为了避免由于变频器和电动机不匹配而产生斩波，提供了一系列变频器、电动机和发电机，从而可以精确地按容量选取，不但保证了设备互操作性，也减少了系统停机时间。在众多硬件设备中，PLC和电力监控器是PEMS中控制和检测核心部件。A-B品牌各系列PLC可编程序控制器已广泛应用于模仿量控制以及老式数字量控制中，并且非常容易集成到既有分布式控制系统中。同样，基于PLCSCADA系统可以对电力传播和分派系统提供价格合理远程通信及控制。PLC是各个功能层次应用中费用少、效率高和技术上可行首选设备。罗克韦尔A-B品牌PowermonitorTM（简称PM）和Powermonitor3000TM（简称PM3000）电力监控器是一种适合于各种应用场合电力监测和控制装置，提供电力管理和电能计费所必须信息。同步还采用了现场总线和电力监控专用微解决器技术，简化了输入装置，取消了通用仪表，使设备构造紧凑，还可以通过现场总线将电力系统与公司局域网和以太网互连，以实现电力系统远程监控。在监测性能上，PM和PM3000除具备电压、电流、相序、频率、功率、功率因数、电能、谐波分析等监测功能外，尚有事件记录、最值记录、瞬态记录、故障录波、事故预报分析、电网质量分析和电能需求管理等功能。四路开关量输入和两对继电器触点输出接口，用于检测和控制电力系统设备运营状况。电力监控器还支持20个同步设定点控制，可以将被测参数与设定点设定条件进行比较，来判断数据状态，从而实现报警、控制继电器和触发其他内部事件功能。3.2 系统软件罗克韦尔PEMS软件与硬件互相配合有效地解决了电力系统监控和管理问题。用罗克韦尔RSPower32、RSEnergy， 或RSView32软件与RSLinx软件配合可以在计算机上获取电力监控系统采集数据，并对电力系统进行控制。其中RSView是通用上位机组态软件，RSLinx是通信驱动软件。RSPower和RSEnergy是专为电力监控系统而开发监控软件，安装了该软件计算机可以对电力系统中现场电力设备进行监控，在计算机上就会有电力参数浏览页、谐波分析页、故障录波和事件记录页等，可以很以便地用来记录文献、监测电力系统参数、分析谐波数据、记录波形参数等。同步监控界面上还提供了对电力监控参数磁盘保存、打印（涉及电压、电流、功率、谐波、录波等参数）功能，这样就更以便了对某些电力参数监控和管理。 4 PEMS应用罗克韦尔自动化提供电力能源管理方案诸多功能，完全有能力实现公司内部电网自动平衡、自动监控，运转负荷前期预测和控制，是公司节能开源优选方案，在世界范畴内得到了广泛应用。图2 RTI新电力管理系统控制构造图例如:美国一家生产优质钢材公司Republic Technologies International公司(如下简称RTI)在俄亥俄州坎顿市工厂，本来电力控制系统可靠性差，并且过度保守需求控制算法，使每月电能费用占运营费用相称大比例，在很大限度上影响了生产力。罗克韦尔自动化为该厂提供新基于PLC-5控制构造解决方案如图2所示，系统中除PLC-5控制器外，涉及PMII电力监控器，通过光缆连接远程I/O 网（RIO）和数个分布在工厂各区操作员站。在该方案中，控制器采用一对带备用通信模块冗余PLC-5解决器，连接到既有工厂级控制以太网上，安装在高炉上远程I/O（RIO）控制节点通过一种冗余光纤回路与PLC-5/40E解决器通信。安装在工厂电力网上PM电力监控器作为PLC-5/40E远程I/O节点，通过PLC向工作站提供电能质量数据。系统中还提供了4个专门操作员站，其中涉及一种主站，一种备用工作站和一种位于2号高炉拨号服务器，尚有一种专门操作员终端安装在炉工工作室，控制室还添加了一种集成参数汇总界面。在工厂不同地方都能监控系统运营状况。RTI新高炉供电控制方案每隔5秒钟预测一次工厂电力网和高炉能源用量，系统算法高度精准，将能源消耗控制在设定范畴内，还具备可实时实地对电力购买做出反映功能。控制系统中电力监控器与监控软件配合提供详细电源质量信息，如电压、电流、功率因数、谐波畸变等，还能跟踪并预警图表记录器很难拟定瞬时电压偏移；可自动生成一系列表格式和图形式报表，涉及日报表、周和月需求提纲表和能源使用表等；提供4级报警，其中某些报警与电力公司计量表和需求时限关于，对特定严重报警可激活自动寻呼功能，其她报警不会发出寻呼，但是所有报警都会出当前报警汇总中并被记录下来。系统配备灵活，可随时添加节点来满足顾客更高规定。RTI新电力能源管理系统运营减少了每个高炉运营成本，提高了产量，改进了电压调节和功率因数。通过更好地使用既有电容组，减少了电压减少现象浮现；通过更严格控制，改进了能源使用状况，从而大大地减少了电力使用成本，并迅速收回投资，还能在将来使用中继续协助RTI节约更多成本。罗克韦尔自动化PEMS在国内电力生产、传播和使用部门也有诸多成功应用案例，如山东黄岛发电厂、烟台电业局配网自动化系统、江西铜业公司供电系统等。其中，江西铜业公司德兴铜矿供电系统具备负载点多、分布面广、供电网成放射状分布等特点，并且，矿山大量电力负荷为感性负荷，既有人工投入电力电容器无功补偿办法，无法对电网功率进行跟踪补偿，有时还浮现过补偿现象，导致大量能源挥霍。供电网中有一座220kV变电站，一座110kV变电站，十余座35kV变电站。罗克韦尔自动化PEMS依照矿山供电范畴大，地里环境差特点，采用PLC和电力监控模块构成SCADA网络，系统构造如图3所示。该SCADA系统共设12个工作站，由各变电站电力监测网络、PLC和上位监控计算机构成。现场电力数据采集采用电力监控模块PM和PM3000。所有电力监控模块通过DeviceNet连接到PLC上。高压开关柜输入、输出控制信号由PLC实现。变电站间监控计算机通过DH+网与PLC相连。矿山电力管理和总调度室上位机通过该SCADA网络与各变电站PLC通信。各变电站间数据互换通过矿山程控电话采用DF1合同拨号上网通信。图3 江西铜业公司供电系统SCADA系统构造图系统所有控制均设手动和自动两种状态，通过实时网络与自动化信息系统紧密相通。上位机采用RSPower32与RSView32软件集成，对系统采集数据和报警进行分析和解决，还可以生成电力监控界面、标签、趋势图和数据记录等。使顾客和变电所充分理解用电量分派，功率因数及高次谐波量，合理调度电力负荷，进一步通过对状态波形分析对供电质量进行诊断，防止有害谐波导致电力故障，通过功率因数实测值对电力电容器组投切进行自动控制。该系统除完毕基本电参量采集外，各变电站还能依照功率因数、母线电压波动因素自动投入和切除无功补偿量，实现电力监测、无功补偿和动力能源管理一体化，使现场数据采集精确，传播可靠性高，减小了电力故障隐患，节能效果明显，且大大减少了现场工作人员工作量，提高了电力系统自动化水平，具备明显经济效益和社会效益。5 结束语罗克韦尔自动化电力能源管理方案具备不断丰富软/硬件资源，国际认证产品品质，完善售后服务体系以及高回报率，可以满足电力和能源管理不断变化需求，几乎合用于公司所有电能管理应用系统，可以协助顾客减少能耗、跟踪及合理分派费用、简化自动报表、提高功率因数和延长设备使用寿命，从而在其自动化系统投资中实现最大价值。