（CS16 西门子中国有限公司）

1.概述

无论是电、水，还是天然气，鉴于不断提高的价格和较高的环境问题敏感性，能源已经成为一种日益宝贵的资源，因此特别是在高能源量、最大可用性和连续降低成本方面形成了巨大挑战。

企业能源管理系统的目的是识别和发挥能源节约潜力。如2009年8月生效的EN16001新标准等标准为企业能源管理系统的推出提供了基本条件。将来，企业将能够获得类似于质量管理的能源管理认证。

同时，智能园区建设作为智能电网建设的重要组成部分，已经被纳入国家电网公司《“十二五”电网智能化规划》，以园区企业节能减排，提高能源利用率，保证电网安全、稳定、可靠运行的目的，实现园区内多种能源信息的全面采集和监测，降低用户运营能耗，提高电网设备利用效率，实现电网与用户的双向互动。

2.系统组成（见图1和图2）

我们的低压配电能源管理系统的硬件和软件组件可使能源消耗变得透明，并能够记录相关结果，从而为企业能源管理提供支持。

图1 系统架构图

图2 系统应用示例图

1）采用智能测量方法

SENTRON PAC系列电能监控设备通过准确、可重现和可靠的方式检测并记录馈电、输出馈线或单独负载的能源值。它们还提供重要的测量值，以用于分析系统状态和电能质量。为了进一步处理测量数据，由于这些设备具有通用的通信能力，所以可以轻松地被集成到上位自动化和能源管理系统中。

2）具有通信能力的开关和保护设备

空气断路器SENTRON 3WL和塑壳断路器SENTRON 3VL作为低压配电系统的组成部分不只是开关和保护设备。它们通过使用标准化的总线系统提供诊断、故障、维护或能源管理方面的测量值和重要信息，因此为实现具有收益性的高可用性配电系统提供新的可能性。

3）可将其他组件集成到该能源管理系统中

通过自身的通信接口或S0接口，可以将其他开关、保护或测量设备集成到能源管理系统中。例如，通过这种方式，可以在能源管理系统中分析如天然气或水等非电能载体的消耗值以及不具有通信能力设备的开关状态。

4）用于基础设施的SENTRON powermanager软件

SENTRON powermanager软件可用于所有基础设施应用场合。凭借包含各种测量值收集、分析和监控功能的现有标准软件包，可以轻松地建立能源管理系统。使用选件包可以满足其他的客户特定要求。

3.系统功能

1）成本中心会计

典型如大学、购物中心或零售连锁店等的行政办公室必须能够将能源成本分配到它们各自的使用者，通过结构化的方式显示消耗数据并记录在图表或表格中。

① 精确地将能源成本分配至成本中心；

② 在不同的成本中心之间比较基准；

③ 提高节能意识。

2）检测能源消耗大户和负载峰值

对于采用能源密集型过程的企业，重要的是要记录并分析负载峰值和高能源消耗。一方面，绘制的负载影响供应条件，另一方面，通过提供能源密集型过程的无缝证明可以节省税款。

① 检测能源密集型过程和负载；

② 通过修正供电协议节约成本；

③ 通过无缝记录应用特定消耗节省税款。

将具有通信能力的测量设备（例如SENTRON PAC）安装在企业某些最重要的负载上。SENTRON powermanager归档它们的测量值并整理好这些数值供进一步分析。趋势分析识别馈电峰值以及输出侧产生最高负载的区域。对这些进行分析后，可以快速地检测负载峰值并归于单独负载，从而改善消耗行为，减少峰值负载。更进一步，用户可以基于负载流重新商谈和优化供电协议。并且，记录的能源消耗也可能会产生退税。

图 3

3）负载监控

在工业中，可能会出现不合需要的负载峰值，并导致电力供应商收取额外款项。通过改变过程或关闭相关负载就可以防止发生这些情况。

① 通过负载峰值识别改变消耗行为；

② 一旦超过极限值，则会及早地进行干预；

③ 由于遵守合同条款，因而不会产生附加款项。

将具有通信能力的测量设备（例如SENTRON PAC）安装在企业最重要的地点。SEN-TRON powermanager软件定义极限值。如果超过这些极限值，将发送警告通知，并且可以手动关闭相关的系统区段。通过减少由于超过电能极限而造成的消耗，能够可靠地遵守与电力供应商达成的协议规定并避免产生附加款项。通过监控消耗行为可以不断地优化过程，快速发出超过极限值警告通知，从而及早地干预，避免出现负载峰值。

4）提高工厂安全性

如数据中心、银行或医院等设施必须保护敏感元件不会出现在极端情况下可能导致停机或火灾的临界条件（如过载或谐波）。这时候需要通过监控临界供电条件防止发生系统故障。

① 可以避免过载造成的设备故障；

② 保护敏感设备免受谐波影响；

③ 发出通知（例如通过文本消息通知），以实现及早干预。

利用测量设备SENTRON PAC和断路器SENTRON 3WL/3VL监控配电特性；SENTRONpowermanager检查极限值数据并对它们进行相应地处理；在SENTRON powermanager中定义并输入基于电流平均值和单独谐波的关键特性极限值（如电缆负载）；同时，选择通知概念，例如通过文本消息通知。通过这种方式监控临界设备值，并在必要时发出警告。这样可以主动地避免配电故障以及相关损坏。(www.daowen.com)

5）提高系统可用性

对于停机时间代价非常高昂的区域或者过程不应中断的区域，必须保证不间断配电；比如，在机场航站楼中，电源对于平稳运行来说至关重要。遵守维护计划也可以提高设备的可用性和保持较低的维护费用。

① 维护优化；

② 快速的服务部署；

③ 提高系统可用性。

图 4

例如，使用SENTRON PAC3100，通过数字输入和输出，可以将具有通信能力的断路器或不具有通信能力的断路器集成到能源管理系统中。可以立即报告并定位断路器事故，从而可以通过及时而有针对性的方式对其进行处理。通过记录所有断路器事故可以优化断路器维护。在可以自由组态的SENTRON powermanager单线图中，可以轻松地定位故障。

图5 多站点能源管理

6）多站点能源管理（见图5）

具有多个地点的公司，如公司、酒店和连锁超市集团，使用集中能源管理系统。

① 通过标准IT网络进行集中的多站点能源管理；

② 在各个企业单位中树立标杆，提高节能意识；

③ 通过捆绑供电量提高供电条件。

利用测量设备SENTRON PAC和断路器SENTRON 3WL/3VL监控单独站点处的配电特性。SENTRON powermanager在控制中心收集数据并相应地对其进行处理，包括直接来自各个站点的服务和维护信息。通过LAN、WLAN或GPRS将消耗数据转发至中心并相应地进行分析。因此，能源管理不仅在本地执行，而且还可以从控制中心管理多个地点，并比较基准。通过在公司电能协议中捆绑供电量，公司能够提高其供电条件。

图6 微型断路器

4.关键设备描述

1）SENTRON PAC1500：简易经济的电能测量仪表

①导轨式安装，4个模数宽度，可与微型断路器并列安装于导轨（见图6）。

②可直接测量480V（线电压）/125A（电流），可检测每相的正/反向有功/无功电能和功率，测量准确度为1级，支持复费率；符合欧盟计量器具指令。

③支持Modbus RTU和KNX/EIB通信，可输出电能脉冲。

2）SENTRON PAC3100：可靠测量的高性价比多功能仪表

①可检测30多种电气参数，如电压、电流、功率、电能、频率、功率因数等（见图7），还可检测测量值的最小值和最大值。

②带有2DI/2DO的数字量输入/输出点，其中DI点还为有源输入，不必外在配置电源。

③标配为开放式MODBUS RTU通信协议的螺钉接线接口，满足工业通信的需求。

3）SENTRON PAC3200：进行可靠、准确测量的基础

① 可检测50多种电气特性，如电压、电流、额定值、功率值、频率、功率因数、对称性和总谐波失真等（见图8）。除当前测量值外，还可检测测量值的最小值和最大值。测量准确度（误差）分别为0.5级（0.5％）（对于有功能量和功率）、0.3级（0.3％）（对于电压）和0.2级（0.2％）（对于电流）。

② 可直接测量高达830 V的相电压，因此可在690V电网中使用。另外，也可以通过变比可调的电压互感器进行测量。

③ 可针对高费率和低费率来检测有功、无功和视在能量值。它通过四个象限来测量额定值和功率值，即对电能的输入和输出分别进行测量。还有助于检测某个测量周期内有功和无功功率的平均值。这些值可在一个电源管理系统中进一步被处理成负载曲线。

④ 可监视最多6个参数的上下限值，可通过内置的逻辑功能联系在一起。

⑤ 配有一个标准多功能数字量输入和输出。输出可被用作脉冲或开关量输出，或用于限值信号发送。

图7 多功能仪表

图8 准确测量仪表

4）SENTRON PAC4200：方便地全面概览系统状态

① 可检测大约200个电气参数。除了SENTRON PAC3200也可提供的50多个基本值之外，还可以生成用于分析电能质量的测量数据（见图9）。除总谐波失真外，还可检测从3次到31次的电压和电流奇次谐波、失真电流强度（Id）、相角以及电压与电流在幅度和相位上的不对称性。这将促进提前采取干扰预防措施，例如，防止由电源污染所引起的干扰。

② 极高的准确度和安全性：PAC4200在设备级中建立了新的准确度标准。该设备具有符合IEC 61557-12的0.2％的电压、电流、有功功率和能量准确度（参考于测量值），不仅准确度高，而且符合最新标准。这就保证了该电能监视设备能够满足现代工业系统对性能、安全和运行状况方面的要求。

③ 全面存储功能：PAC4200可将负载曲线存储在其内部存储器中，将存储40天内以15min为测量周期的视在、有功和无功功率平均值。这些数据构成了对系统进行精确测定和优化的基础，用以降低电能成本和提高系统效率。PAC4200可记录4000多个运行及系统事件，并可单独对它们进行调节。由于具有一个集成的实时时钟，所有事件都可被追溯到精确到秒的时间。这样在发生故障时就节省了宝贵的故障排查时间。

④ 用户自定义的屏幕显示：总共四个可单独配置的屏幕显示提供了进一步的操作舒适性。您能够以条形图的形式显示数值，或以数字形式进行指示，以便直接在设备上概览系统的状态。

⑤ 集成的网关功能：通过集成网关功能，可将带有简单RS485串行接口的设备方便地集成在以太网网络中。这样，若干台附属设备（如简单测量设备或断路器）就可通过Modbus RTU将其数据发送到SENTRON PAC4200。SENTRON PAC4200可通过集成的10/100MBit/s以太网接口，将这种数据转送到一个能源管理系统。

图9 电能质量的测量

5.实际应用情况

截至目前，本方案已经在拜耳等众多企业能源管理项目中投入使用，取得良好的应用效果。另外，我们的智能监测设备还应用于2011年国家电网公司智能电网试点工程的智能园区能源管理项目中，对探索智能电网下智能园区的能源管理方案和模式打下了扎实的基础。