施耐德電氣認(rèn)為，配電數(shù)字化在實現(xiàn)主動能源管理和高效設(shè)施運營方面發(fā)揮著關(guān)鍵作用。實現(xiàn)配電數(shù)字化有助于設(shè)施管理和維護人員做出更好的決策，有效提升運營能效，降低風(fēng)險，實現(xiàn)低碳轉(zhuǎn)型。實現(xiàn)配電數(shù)字化的基礎(chǔ)在于智能傳感器、通信設(shè)備、能源和配電管理系統(tǒng)(EPMS)軟件的連接，若要完全發(fā)揮配電數(shù)字化的潛力，則需要將 EPMS 軟件連接至云端，并將其與其它管理系統(tǒng)進行整合。
能源和配電管理系統(tǒng)(EPMS)概覽
“三步走”實現(xiàn)配電數(shù)字化
配電數(shù)字化在設(shè)施能源管理、供電可用性與供電質(zhì)量以及電氣設(shè)備維護中發(fā)揮著關(guān)鍵作用。實現(xiàn)配電數(shù)字化的基礎(chǔ)在于智能傳感器及通信設(shè)備與EPMS 軟件的連接。實現(xiàn)配電數(shù)字化需要建立連接、管理自動化、應(yīng)用擴展三個基本步驟。
第一步：建立連接
對能耗、電能質(zhì)量和電氣資產(chǎn)績效數(shù)據(jù)的采集是實現(xiàn)配電數(shù)字化的第一步。要通過連接采集所需的數(shù)據(jù)，需要以下環(huán)節(jié)：
(一)厘清現(xiàn)有的所有可連接設(shè)備。需要包含設(shè)備名稱、位置、型號、描述和通信配置詳情等信息。目前，大部分企業(yè)都已安裝了功率測量設(shè)備，以及具備嵌入式計量功能的設(shè)備。EPMS 軟件通常通過這些計量設(shè)備自帶的通信端口采集數(shù)據(jù)，也可借助可編程邏輯控制器、數(shù)據(jù)集中器、遠程終端單元等對水表、燃氣表、電表、蒸汽表和熱量計的能源消耗數(shù)據(jù)進行采集。
(二)明確需要額外電能計量的位置。現(xiàn)有智能設(shè)備的清單匯編完成后，便要判斷是否需要增加額外電能計量設(shè)備。比如，要確認(rèn)設(shè)施主進線位置是否安裝了適當(dāng)?shù)闹髀酚嬃吭O(shè)備，以便檢測電力部門提供的電能質(zhì)量，對設(shè)施的總耗電、電能需求和功率因數(shù)進行監(jiān)測，并對每個月的電費賬單進行核驗。對于為功率敏感型設(shè)備供電的回路，建議使用能夠檢測和捕捉高頻電壓干擾、測量單次諧波的智能電表。如果經(jīng)常出現(xiàn)電壓驟降，則可能需要動態(tài)電壓補償器設(shè)備。
(三)連接智能設(shè)備至EPMS軟件。EPMS軟件通過與設(shè)備連接，從設(shè)備中讀取數(shù)據(jù)，將數(shù)據(jù)存儲在數(shù)據(jù)庫中，并將這些數(shù)據(jù)通過各種網(wǎng)頁界面提供給用戶，是配電數(shù)字化的重要實現(xiàn)手段。EPMS 平臺主要通過現(xiàn)場總線從設(shè)備中獲取數(shù)據(jù)。在標(biāo)準(zhǔn) EPMS 系統(tǒng)架構(gòu)中，在物理或虛擬服務(wù)器上會部署應(yīng)用服務(wù)，連接至與智能設(shè)備相同的以太網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)中。應(yīng)用服務(wù)可以采集現(xiàn)場設(shè)備數(shù)據(jù)，并存儲到EPMS數(shù)據(jù)庫中。
EPMS 系統(tǒng)架構(gòu)
(四)通過EPMS網(wǎng)頁客戶端獲取信息。EPMS應(yīng)用服務(wù)器還可以提供WEB網(wǎng)頁服務(wù)功能，這意味著可以利用現(xiàn)有的傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施和遠程訪問技術(shù)實現(xiàn)安全的遠程客戶端訪問。能源經(jīng)理、設(shè)施管理人員、樓宇運營人員等人員幾乎可以在任何虛擬地點通過EPMS網(wǎng)頁客戶端訪問系統(tǒng)并查看實時能耗分析及電氣系統(tǒng)信息。
第二步：管理自動化
配電數(shù)字化的第二步是實現(xiàn)管理功能的自動化，從而釋放人力資源，使他們能夠從事更具價值的活動。實現(xiàn)管理自動化通常包含以下環(huán)節(jié)：
(一)評估能耗。建立分析能耗模型是進行主動能源管理、改善能效問題的基礎(chǔ)。EPMS 軟件采集樓宇的水、氣、電、蒸汽等各種公共設(shè)施的測量設(shè)備數(shù)據(jù)，以監(jiān)測總能耗及碳排放，并對樓宇中的能源消耗方式進行研究，識別和驗證提高能效、減少浪費及減少碳排放的機會。
(二)跟蹤能源績效。除能耗測量值外，影響能源績效的因素還有很多。例如，室外氣溫和場地的利用率會對商業(yè)樓宇的能耗產(chǎn)生很大影響。企業(yè)使用經(jīng)過認(rèn)證的能源數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)來跟蹤自身能源績效，將會實現(xiàn)顯著的能源節(jié)約，實現(xiàn)可觀的投資回報。
(三)管理能源成本。檢查電費賬單、了解能源計費方式是能源管理的基本措施。供電企業(yè)并非以單一的費率來計算用戶消耗的電能，而是會根據(jù)用戶的用電時間和用電方式，實施不同的收費標(biāo)準(zhǔn)。如果EPMS軟件連接了監(jiān)測樓宇主進線側(cè)的計量設(shè)備，則可以對其進行配置，使其能耗費率(例如峰谷平、階梯電價)切換時，或需量水平接近新的計費閾值，或需量達到峰值前觸發(fā)相應(yīng)報警并發(fā)送通知。
(四)評估電氣設(shè)備性能。電氣設(shè)備評估分析能夠顯著促進由被動運維方式向主動運維方式的轉(zhuǎn)變?？稍谡麄€設(shè)施范圍內(nèi)的多個位置進行電能監(jiān)測，特別是接近負(fù)載位置，通過檢測特定電能參數(shù)隨時間的變化，以實現(xiàn)故障診斷、避免問題的發(fā)生。對相電壓、浪涌電流、相位不平衡、諧波、中性點電流和頻率的分析可作為診斷信息的重要補充，診斷信息由 ATS、UPS、發(fā)電機、逆變器和變頻器等設(shè)備直接提供。EPMS 軟件能夠采集這些信息，進行設(shè)備問題診斷和設(shè)備性能評估，并反饋給設(shè)備設(shè)施管理人員，用于檢查和解讀。
(五)快速發(fā)現(xiàn)配電設(shè)備問題。與 EPMS 軟件連接之后，基于回路的輸出狀態(tài)、內(nèi)部診斷、電氣測量和環(huán)境數(shù)據(jù)，可以對設(shè)備進行 24/7 全天候監(jiān)測。當(dāng)檢測到問題時，EPMS 軟件能夠向指定人員或團隊發(fā)送報警，并自動生成并分發(fā)詳細設(shè)備報告，從而節(jié)約時間、加快診斷速度。例如，EPMS 軟件能夠在整定值發(fā)生任何改變時自動通知相關(guān)人員，從而避免出現(xiàn)斷路器整定值上下游不匹配的情況。還可利用EPMS軟件所采集的診斷和運行數(shù)據(jù)應(yīng)用預(yù)設(shè)計的分析功能，以確定設(shè)備是否需要檢查或維護。
(六)分析故障事件。供電中斷或電氣故障時，全面了解引發(fā)斷電事故的事件順序，同樣能夠幫助決策者采取預(yù)防措施來遏制事故再次發(fā)生。當(dāng)EPMS 連接了高精度、時間同步的配電設(shè)備時，便可成為重要的故障排查工具，用以幫助操作員、技術(shù)人員和工程師診斷配電相關(guān)問題、找出根本原因。EPMS 軟件能夠按照發(fā)生時間的先后順序，將報警事件進行歸類匯總，包括報警和波形采集，從而幫助用戶進行詳細的配電事件分析。檢查和對比波形采集的能力同樣能夠改善分析效果。
(七)精簡電能質(zhì)量管理。診斷電能質(zhì)量問題并找出問題的處理方法，是設(shè)施管理人員所面臨的一項重大挑戰(zhàn)。電能質(zhì)量干擾的類型有很多種，其產(chǎn)生原因、潛在影響和處理方法也各不相同。此類問題經(jīng)常會被誤診。當(dāng)安裝了電能質(zhì)量儀表并將其與 EPMS 軟件連接之后，電氣系統(tǒng)中各種類型的電能質(zhì)量異常就都能夠得到有效監(jiān)測，比如電壓的驟升、驟降、擾動等，并對電能質(zhì)量績效的跟蹤，以及生成合規(guī)性報告(例如ITIC曲線、SEMI-F47報告)。
第三步：應(yīng)用擴展
配電數(shù)字化的第三步是將 EPMS 系統(tǒng)與其他管理系統(tǒng)集成，并連接到云以共享信息，使 EPMS 應(yīng)用程序更具可訪問性，實現(xiàn)各種數(shù)字化服務(wù)。此外，與外部專業(yè)服務(wù)提供商合作，購買云端EPMS應(yīng)用，還可進一步擴展配電數(shù)字化。
(一)與其他管理系統(tǒng)進行數(shù)據(jù)交換。大多數(shù)軟件系統(tǒng)整合都可實現(xiàn)系統(tǒng)間數(shù)據(jù)共享。建議將 EPMS 作為中央能源數(shù)據(jù)采集引擎，供其他系統(tǒng)在需要時進行數(shù)據(jù)讀取。除了共享能源數(shù)據(jù)以外，另外一個重要功能是將報警信息從一個監(jiān)控系統(tǒng)傳遞至另一個監(jiān)控系統(tǒng)。例如，當(dāng) EPMS 檢測到電氣系統(tǒng)中存在問題時，它會將報警發(fā)送至樓宇自控系統(tǒng)或過程自動化系統(tǒng)，這樣一來，操作員就能夠在其常用的軟件界面中發(fā)現(xiàn)電氣子系統(tǒng)的問題。
EPMS與其它管理系統(tǒng)的數(shù)據(jù)整合概覽
(二)在其他系統(tǒng)中嵌入 EPMS 應(yīng)用。除了在系統(tǒng)之間進行數(shù)據(jù)交換以外，EPMS 應(yīng)用還可以內(nèi)嵌到其它監(jiān)控系統(tǒng)的網(wǎng)頁客戶端環(huán)境中。對不同的管理系統(tǒng)進行整合能夠帶來許多益處，包括更佳的運營整體可視性、對運營背景下能耗的更深層了解、更高效的排查故障、更全面的報警管理，以及更強的數(shù)據(jù)分析和過程自動完成能力。
(三)接至云端。盡管傳統(tǒng) EPMS 架構(gòu)的有效性毋庸置疑，將 EPMS 功能轉(zhuǎn)移至云端，并采用軟件即服務(wù)(SaaS)的方法，能將帶來更多益處，比如更加經(jīng)濟實惠，享受更高的網(wǎng)絡(luò)安全和可用性，獲得更具洞察的高級分析，并可定制化EPMS模塊選擇，實現(xiàn)EPMS自動更新等。
(四)與專業(yè)服務(wù)集成商合作。很多企業(yè)缺少運營和維護EPMS所需的本地服務(wù)器資源和專業(yè)技術(shù)人員。此時，與EPMS 系統(tǒng)集成商合作將是一個不錯的選擇。配電數(shù)字化、云端互聯(lián)互通和遠程訪問技術(shù)，讓服務(wù)專家能夠以遠程方式提供監(jiān)測分析與協(xié)助企業(yè)決策支持，助力企業(yè)達成生產(chǎn)經(jīng)營目標(biāo)。
配電數(shù)字化是主動性的能源管理、高效設(shè)施運營和碳追蹤的關(guān)鍵因素。配電數(shù)字化使企業(yè)擺脫信息匱乏的境地，進而洞察全局，變被動為主動。展望未來，樓宇要實現(xiàn)可持續(xù)、彈性的方式生產(chǎn)、存儲、消耗和共享電能，亦離不開與軟件和云端互聯(lián)互通、完全數(shù)字化的配電系統(tǒng)。在配電數(shù)字化領(lǐng)域的投入，將確保樓宇所有者和投資者能夠?qū)μ寂欧胚M行實時跟蹤，實現(xiàn)了樓宇能耗的完全透明化，進而在激烈競爭中贏得一席之地，制勝可持續(xù)未來。
欲了解更多信息，請訪問施耐德電氣官方網(wǎng)站，搜索查看《配電數(shù)字化：在樓宇中實現(xiàn)主動能源管理》白皮書。
