施耐德电气PowerLogic ION Enterprise电能管理系统

施耐德电气(中国)投资有限公司

随着电力的改革，电力市场正在逐步发展和完善，电能作为商品，从广义上来讲，质量将成为其重要的特征参数。提高电能质量需要从电能的生产，传输，分配和使用等各个环节进行分析，不仅是电力生产商、供应商的责任，更与电力客户有密切关系。

随着科技的进步，现代电力系统中用电负荷结构发生了重大变化，诸如半导体整流器、晶闸管调压及变频调整装置、炼钢电弧炉、电气化铁路和家用电器等负荷迅速发展，由于其非线性、冲击性以及不平衡的用电特性，使电网的电压波形发生畸变引起电压波动和闪变及三相不平衡，甚至引起系统频率波动等，对供电质量造成严重的干扰。电网中正面对越来越多的电能质量问题，这使电能质量的研究十分紧迫。电能质量监测是获得电能相关数据的最直接手段。只有对电能质量进行正确监测，才能掌握电网的电能质量水平与实际状况，了解运行负荷引起电能质量指标下降的规律及特性。

1  PowerLogic ION Enterprise电能管理系统特点

1.1 更全面及时的信息

自动数据采集可以实时了解从发电端，变电站到用户侧的电能质量信息，并可以通过多种方式进行信息共享。

优化设备运行，降低维护成本

1.2  提高系统可靠性

实时电能质量信息监测和报表生成，对电能质量进行评定并避免问题产生。

事件立即通知，影响运行并损坏设备前发现和解决问题

有效的诊断工具，减短停电恢复事件

可以根据国家标准，本地电力公司标准或用户合同规定的标准来检测电能质量

2  PowerLogic ION Enterprise电能管理系统组成

2.1  ION7650电能质量监测装置

在重要的电能传输点和敏感负荷点，ION7650可以监测，记录并将电能质量事件上传到系统，帮助电力公司和用户分析事故原因，并做出相应预防措施避免事故的重复发生。

产品性能

（1）电能质量监测和记录

国家标准规定的六种电能质量问题的全面监测

最高采样频率1024点/周波

谐波分析(IEC61000-4-30 等级 A)

电压骤升/骤降监测

监测并捕捉电压的瞬变（最短20µs）

闪变分析

波形捕捉

序分量测量及电压不平衡度分析

电压扰动方向判定（DDD）

（2）全电量测量，电能精度满足IEC 62053-22 0.2S 

（3）RS-232、RS-485、MODEM、Ethernet多通讯口可选

（4）WEB服务器功能

（5）开关量输入和控制量输出及可编程逻辑控制功能

2.2 PowerLogic ION Enterprise软件

ION Enterprise 软件为电力公司，商业活动和工业生产提供了完整的电能管理解决方案。用户可以通过ION Enterprise软件提供的信息进行电力成本控制，减少停电时间并优化设备运行，并对系统的电能质量及供电可靠性进行分析，实现快速报警响应，预防严重故障发生。

2.2.1 软件性能

系统运行监视；

电能质量监视和分析； 

高精度电能计量；

电能消耗统计和分析；

报警和事件管理；

历史数据管理；

报表管理；

用户管理。

2.2.2 数据显示

PowerLogic ION Enterprise可以通过就地服务器，Web客户端或ION Enterprise客户端将数据呈现给不同级别权限的用户并进行控制。

2.2.3 功能模块

PowerLogic ION Enterprise由以下四个功能模块组成。这些功能模块可以安装在主服务器或其他工作站上。

（1）Management Console

进行PowerLogic ION Enterprise的网络配置，包括通讯路径，设备管理和分组等。

（2）Designer

根据用户特定需求对ION设备进行模块化功能配置，并可建立虚拟数据节点。

（3）Vista

实时测量值显示和状态指示，电能质量分析，查看数据的历史趋势，进行越限报警，并具备控制功能。

（4）Reporter

可以根据用户自定义或预存模板生成报表，并将报表数据提供给第三方系统。

3  实际应用案例：Oracle在获得高质量电力同时获得快速投资回报

软件行业巨头Oracle公司座落在加里福尼亚州的红树林海岸。作为全球信息管理软件的领军供应商，其产品涵盖了从个人数据到全球网络信息管理的各个方面。

Oracle 工业园

对于Oracle成千上万的软件开发人员，以及依赖24小时不间断技术支持的用户，电力中断可导致严重损失。Oracle电气经理Jeff Byron说“停电对销售和生产的影响意味着每天五百万至一千万美元的损失”, “也会影响我们一些有紧急任务支持需求的用户”。

3.1 选择高可靠性

为了获得可靠的电力供应，Oracle建立了自己的变电站。该变电站为13MW配电系统，并具备一套电力监控网络。该变电站还带来节省电费的附加收益。该项目预算为六百万美元，预计投资回收年限为三年。Oracle起初计划从当地电力公司一次侧12kV购电，这种方式也被称作大客户购买。但是Oracle与住宅以及非工业负荷可能仍需共用一条电力公司线路，每年都有可能发生数次严重的停电事故。

Oracle最终决定从穿过Oracle工业园60kV的电力公司输电线上取电。经验证，60kV回路供电更为可靠，非计划停电率小于每五年一次。考虑项目带来的可观收益，Oracle的决策层批准了该项目的建设。

3.2 运行和维护

Oracle拥有自己的13MW变电站后，就不必再依赖当地电力公司对变电站的运行和维护。同时，Oracle需要对几英里长的地下电缆和16套二次开关和变压器进行维护。

Jeff  Byron, Oracle电气经理，正在办公桌前分析电压波形。

为了降低该电站的运营风险，Byron选择了PowerLogic ION Enterprise电   能管理系统。变电站和每一个重要建筑的变压器都安装有全功能的PowerLogic ION仪表。这些仪表通过10BaseT和10BaseFL网络接入以太网。通过PowerLogic电能管理软件，Byron和其他工作人员可以使用远程电脑访问这些电力系统数据。

Oracle高度评价了这套系统的可扩展性，可用性以及精确计费的仪表。该系统具备可扩展能力用以监测新增的站点和设备，同时也可提供多用户同时访问。

3.3  Oracle：PowerLogic ION Enterprise系统应用

监测谐波、瞬变、骤升/骤降及其他扰动；

监测变电站的运行情况，开关和报警状态；

跟踪能耗使用情况，峰值需量，分时用电和功率因数；

自动抄表；

报警时呼叫相关人员；

读取变压器一次和二次侧的温度、压力和油面高度。

3.4 扰动原因和解决方案

监测仪表和系统报表已经帮助Oracle公司查明了许多可能造成损害的扰动原因并进行改进。在一年中该系统记录到电网的30次瞬变，Byron可通过PowerLogic ION Enterprise软件的快速将这些事件与CBEMA容忍曲线进行比对。

Byron对低电压和变压器二次侧的温度以及油面高度设置了报警。当满足预设条件时，仪表会向电能管理软件发送报警信号，Byron可以实时看到关键设备的供电情况，他解释说“我可以立刻在办公室屏幕上看到这些情况”，“如果故障发生时我离开了办公室，甚至当我在家里，我也可以在30秒内受到系统发出的寻呼”。

60kV进线的电能质量也得到了监测，如果有扰动事件，“几秒钟我就可以知道是哪一方的责任”Byron说，“如果是电力公司的过失，几分钟内我就会接通他们调度部门的电话。如果是我们这边的原因，问题则由我们解决。”

3.5 对电力公司的评估

该系统除了能够帮助Byron制订改进电能质量的措施，还可以提供电能质量信息来评估电力公司满足用电需求的能力。

Byron认为仅获得比电力公司更便宜的供电是不够的。“商业用户需要更高质量的电力供应”，“如何衡量电能质量是问题的第一步，有了这些仪表不难实现下一步，不仅仅依据千瓦时购电，还应根据每个周波的波形质量”。

Oracle的当地电力公司，Pacific Gas & Electric (PG&E)，关注到商业用户对电能质量的需求正逐渐增长。Byron认为这可能不会降低电费，但他认为其他公司也会乐于为高质量的电力付费，如果这些公司注意到生产率的改进。

3.6  增强对配电系统的了解和控制

Byron自己非常认可对工业园关键电力的自主监控，他不必再向当地供电公司询问信息或求助咨询师解决问题。

电能质量监控已向Oracle公司证实了其价值。通过发现最大能耗部分，提高用电效率，对电力公司帐单进行核查，越来越多的费用被节约下来。在总公司希望将所有工业园的能量进行集中管理的宗旨下，其他工业园会继续加装PowerLogic ION仪表，并将测量信息传送给后台的PowerLogic ION Enterprise系统。