能耗管理系统在通信机房的应用
时间：2024-11-19 阅读：56
胡冠楠
安科瑞电气股份有限公司 上海嘉定
摘要：能耗管理系统的建设可以实现对各类用能场所能耗数据自动采集、异常用电监控，规范各类用能场所电费校验，加强电费财务报账管理，从而实现企业用能场所的精细化管理，降低企业运营成本，增强企业竞争力。
关键词:节能降耗；能耗管理；精细化；降低运行成本
引言
能源管理系统是对通信企业的能耗状况进行收集、统计、分析，并对节能工作进行指导的集中管理系统。该系统集中管理全网基站、机房、营业厅、办公楼等用能场所的能耗数据，支持多种能耗报表及全面
的能耗模型分析，实现异常用电监控、规范电费校验功能，推动企业管理精细化，强化费用和成本控制，为节能减排提供决策支撑。
1能耗管理平台建设的意义
1．1节能减排建设需要
国家节能减排建设任务。
1．2企业发展需要
能耗管理系统平台建设可以实现对各类用能场所能耗数据自动采集、异常用电监控，规范各类用能场所电费校验，加强电费财务报账管理，较少用能场所的“跑、冒、滴、漏"现象，挖掘节能降耗潜力，完善能耗管理监控手段，推动管理精细化节能降耗，降低企业运营成本，从根本上提高核心竞争能力。
1．3信息自动化管理需要
能耗管理系统平台建设可以实现远程抄表、分类统计及数据处理等工作的信息自动化管理，保证数据的时效性和准确度，有效避免由于人工采集造成的数据误差。既是实现通信企业用能场所能耗数据管理的自动化手段，也是完善能耗管理监控，推动管理精细化的重要管理措施。
2能耗管理的现状
某通信分公司2013年电量为6.7亿度，折算电费约在7.9亿元左右，约占总成本的4%~5%(全国平均4.8%)；电能消耗占比82%(基站占比近60%)，是能耗的主要组成部分。国家“十二五"规划要求到2015年单位电信业务总量综合能耗为较2010年下降8.7%、每载频通信基站耗电量较2010年下降31%。降低基站每载频耗电是降低运营成本显著的关键点，也是节能减排的主要切入点。加强能耗测量，是降低电费的重要辅助手段，但目前绝大部分局房、站点缺乏有效的能耗监测和管理。因此，建设能耗管理平台系统对于降低能耗、提高企业竞争力有重要意义。
3降耗管理平台的建设方案
3．1能耗管理目标网络架构
能耗管理系统建设主要包括能耗采集和系统管理平台两部分。能耗采集部分主要有能耗电表对各用能场所的用电数据进行采集，采集到的数据通过有线或无线网络上传到省级能耗管理系统平台，由省级能耗系统进行数据的分析、处理，同时对数据进行归类汇总，汇总后数据由各省公司能耗系统平台通过专用网络上传到总部耗源管理系统中，供总部能源管理平台使用分析。各场所的局端智能能耗采集数据主要通过动环监控系统、GPRS和短信等方式进行传输，其中对设有动环监控系统的场所应优先选择动环监控系统上传数据，对没有监控系统或无法通过动环监控系统上传数据的场所，可以选择GPRS远程抄表系统上传数据或者短信远程抄表方式进行上传数据。
3．2能耗采集部分建设方案
各用能场所主要以智能电表方式进行采集，对于不同用电场所，可以根据能耗数据的需求设置采集点。通信局房中，应根据实际测量需求确定区分总量计量点、分项计量点，能耗采集点的设置数量满足各类能耗数据采集即可，避免重复设置和重复计量，各类能耗数据采集点设置要求见表1。
3.3能耗管理平台建设方案
能耗管理系统是对通信企业能耗状况进行收集、统计、分析，并对通信企业节能工作进行指导的集中管理系统。该系统集中管理全网基站、机房、营业厅、办公楼等用能场所的能耗数据，支持多种能耗报表
及全面的能耗模型分析，为节能减排提供决策支撑。整体功能架构及功能：能耗管理平台主要分为能耗查询统计模块、能耗数据分析、能耗模型、节能管理、能耗报表、电费管理六大功能模块，各模块的主要功
能如下：
（1）能耗查询统计
数据查询统计是基于一定的数据查找条件，从系统的能耗数据中筛选出所需要的数据，并进行数值统计的过程。
（2）能耗数据分析
数据分析是对耗源管理系统中的各类数据的组成、关联关系、变化趋势等进行分析，从而发现数据规律的过程。
（3）能耗模型
能耗模型是指基于现有站基站的耗电情况，通过多元线性回归等数学统计方法和其他方式，建立基站用电量与基站内多种影响因素(模型自变量)的能耗关系模型，用于预测网内基站同期及未来用电量。
能耗模型也可以空调耗电、主设备耗电等作为分析目标，实现局部能耗的建模。主要包括管理、模型创建、模型修正、模型预测、和模型管理功能。
（4）节能管理
节能管理是在对能耗数据采集、统计和分析的基础上，推动用各能场所合理降低能耗，以促进企业节能减排目标实现的相关管理功能，包括能耗告警管理、节能措施的管理、节能效果验证等部分。
（5）能耗报表
能耗报表是对系统获取的能耗相关数据，以及查询、分析、能耗模型预测以及节能管理的相关结果，以表格、图形或其它具有表现力的形式展现或输出给用户的相关管理功能。包括报表图表展现、地理位
置展现、报表输出、报表模板等功能。
（6）电费管理
随着网络规模的不断扩大，基站数量不断增多，基站电费的支出越来越大，为有效降低基站电费支出，节约企业运行成本，需要一个以IT手段为基础的电费精细化管理方案。根据省端综合资管数据共享规范，获取区域信息、站点信息、机房信息、无线网基站主设备以及动环专业的空调信息等相关电费管理数据。
4能耗管理系统建设的效益
能耗管理系统产生效益分为管理效益和间接收益。以2013年XX公司电量为6.7亿度为例，折算电费约在7.9亿元左右。参考该系统在外省应用案例（江苏、浙江），预期可通过管理手段（与电费管理系统联控）有效控制电费支出（降低5%以上），每年可节能电费7.9亿*5%约为4千万左右，因此能耗管理系统建设本身并不直接产生经济效益，但是对通信网络运营来说，将产生难以估量的间接经济效益。
5Acrel-EIOT能源物联网云平台
（1）概述
Acrel-EIoT能源物联网开放平台是一套基于物联网数据中台，建立统一的上下行数据标准，为互联网用户提供能源物联网数据服务的平台。用户仅需购买安科瑞物联网传感器，选配网关，自行安装后扫码即可使用手机和电脑得到所需的行业数据服务。
该平台提供数据驾驶舱、电气安全监测、电能质量分析、用电管理、预付费管理、充电桩管理、智能照明管理、异常事件报警和记录、运维管理等功能，并支持多平台、多语言、多终端数据访问。
（2）应用场所
本平台适用于公寓出租户、连锁小超市、小型工厂、楼管系统集成商、小型物业、智慧城市、变配电站、建筑楼宇、通信基站、工业能耗、智能灯塔、电力运维等领域。
（3）平台结构
（4）平台功能
◆电力集抄
电力集抄模块可以实现对各种监测数据的查询、分析、预警及综合展示，以保证配电室的环境友好。在智能化方面实现供配电监控系统的遥测'、遥信、遥控控制，对系统进行综合检测和统一管理；在数据资源管理方面，可以显示或查询供配电室内各设备运行（包括历史和实时参数，并根据实际情况进行日报、月报和年报查询或打印，提高工作效率，节约人力资源。
变压器监控
配电图
◆能耗分析
能耗分析模块采用自动化、信息化技术，实现从能源数据采集、过程监控、能源介质消耗分析、能耗管理等全过程的自动化、科学化管理，使能源管理、能源生产以及使用的全过程有机结合起来，运用先进的数据处理与分析技术，进行离线生产分析与管理，实现全厂能源系统的统一调度，优化能源介质平衡、有效利用能源，提高能源质量、降低能源消耗，达到节能降耗和提升整体能源管理水平的目的。
能耗概况
◆预付费管理
1）登陆管理：管理操作员账户及权限分配，查看系统日志等功能；
2）系统配置：对建筑、通讯管理机、仪表及默认参数进行配置；
3）用户管理：对商铺用户执行开户、销户、远程分合闸、批量操作及记录查询等操作；
4）售电管理：对已开户的表进行远程售电、退电、冲正及记录查询等操作；
5）售水管理：对已开户的表进行远程售水、退水、记录查询等操作；
6）报表中心：提供售电、售水财务报表、用能报表、报警报表等查询，本系统所有的报表及记录查询，都支持excel格式导出。
预付费看板
◆充电桩管理
通过物联网技术，对接入系统的充电桩站点和各个充电桩进行不间断地数据采集和监控，同时对各类故障如充电机过温保护、充电机输入输出过压、欠压、绝缘检测故障等一系列故障进行预警。云平台包含了充电收费和充电桩运营的所有功能，包括城市级大屏、交易管理、财务管理、变压器监控、运营分析、基础数据管理等功能。
充电桩看板
◆智能照明
智能照明通过物联网技术对安装在城市各区域的室内照明、城市路灯等照明回路的用电状态进行不间断地数据监测，也可以实现定时开关策略配置及后台远程管理和移动管理等，降低路灯设施的维护难度和成本，提升管理水平，并达到一定节能减挂的效果。
监控页面
◆安全用电
安全用电采用第一时间的排查和治理，达到消除潜在电气火灾安全隐患，实现“防患于未然"的目的。
◆智慧消防
通过云平台进行数据分析、挖掘和趋势分析，帮助实现科学预警火灾、网格化管理、落实多元责任监管等目标。原先针对“九小场所"和危化品生产企业无法有效监控的空白，适应于所有公建和民建，实现了无人化值守智慧消防，实现智慧消防“自动化"、“智能化"、“系统化"、用电管理“精细化"的实际需求。
（5）系统硬件配置
分类 | 产品型号 | 外观 | 产品功能 |
无线测温 | ARTM-Pn |
| 可监测电压、电流、频率、有功功率、无功功率、电能，可接收60个无线温度传感器温度 |
ATC600 |
| ATC600有2种工作模式：终端(-C)、中继(-Z)，可根据项目布局选择配置。可接收240个无线温度传感器温度 | |
光伏监控 | AGF |
| 光伏电池串开路报警，可以配合组串电压进行综合判断；带3路开关量状态监测，用于采集直流断路器、防雷器等输出空接点状态；一次电流采用穿孔方式接入，安装方便，安全性高；测量元件采用霍尔传感器，隔离测量*大电流20A；电压测量功能可测量母线电压*高DC1500V |
电力监控 | AEM96 |
| 三相电力参数测量、电压和电流的相角、四象限电能计量、复费率、*大需量、历史电能统计、开关量事件记录、历史极值记录、31次分次谐波及总谐波含量分析、分相谐波及基波电参量（电压、电流、功率）、开关量、报警输出 |
APM系列 |
| 全电量测量，四象限电能，复费率电能，仪表内部温度测量，总有功、总无功、总视在电能脉冲输出、秒脉冲等可选。三相电流、有功功率、无功功率、视在功率实时需量及*大需量(包含时间戳)。电流、线电压、相电压、有功功率、无功功率、视在功率、功率因数、频率、电流总谐波、电压总谐波的本月极值和上月极值(包含时间戳)。中文显示，有功电能0.2s级。 | |
预付费 | DDSY |
| 单相电参量U、I、P、Q、S、PF、F测量。有功电能计量（正、反向），A、B、C分相正向有功电能，支持4个时区、2个时段表、14个日时段、4个费率*大需量及发生时间，实时需量，历史冻结数据购电记录；8位段式LCD显示、背光显示；有功电能脉冲输出；有功电能精度1级，无功电能0.5s级。 |
DTSY |
| 三相电参量U、I、P、Q、S、PF、F测量。有功电能计量（正、反向），A、B、C分相正向有功电能，支持4个时区、2个时段表、14个日时段、4个费率*大需量及发生时间，实时需量，历史冻结数据购电记录；8位段式LCD显示、背光显示；有功电能脉冲输出；有功电能精度1级，无功电能0.5s级。 | |
智能抄表 | ADL200 |
| 单相电参量U、I、P、Q、S、PF、F测量。总电能计量（反向计入正向），3个月历史电能数据冻结存储；8位段式LCD显示；有功电能脉冲输出；有功电能精度1级，无功电能2级。 |
ADL400 |
| 三相电参量U、I、P、Q、S、PF、F测量。（正、反向）有功、无功电能计量；A、B、C分相正向有功电能计量；2-31次谐波电压电流；12位段式LCD显示、背光显示，电能精度0.5s级。 | |
ADW210 |
| 4路三相电压、电流、功率、功率因数、频率测量；电压电流相角、电压电流不平衡度测量；电压电流2-31次分次谐波及总畸变测量；当月及上三月的电压、电流、功率极值记录；*大需量及上十二月历史需量记录；事件记录、复费率、四象限电能及历史电能记录；支持12路开关量输入4路开关量输出；支持12路测温4路剩余电流测量；有功电能精度1级。 | |
ADW300 |
| 三相电压、电流、功率、功率因数、频率测量；电压电流相角、电压电流不平衡度测量；电压电流2-31次分次谐波及总畸变测量；当月及上三月的电压、电流、功率极值记录；*大需量及上十二月历史需量记录；事件记录、复费率、四象限电能及历史电能记录；支持4路开关量输入、2路开关量输出；支持4路测温；支持1路剩余电流测量；支持本地显示及按键设置；有功电能精度1级。 通讯方式：支持RS485通讯、Lora无线通讯、4G通讯；WIFI通讯 | |
直流电能表 | DJSF1352 |
| 1.精度：1级或0.5级，带±12V电压输出用于霍尔传感器供电 2.测量：电压、电流、功率、正反向电能，支持双路计量。 |
电气安全 | ARCM300-Z |
| 三相（I、U、Kw、Kvar、Kwh、Kvarh、Hz、cosΦ），视在电能、四象限电能计量，单回路剩余电流监测，4路温度监测，2路继电器输出，2 路开关量输入，支持断电报警上传 |
AAFD-DU |
| 监测故障电弧、漏电、温度 两路无源干接点（开关量）输入 两路无源常开触点（开关量）输出 | |
充电桩 | ACX系列 |
| 充满自停、断电记忆、短路保护、过载保护、空载保护、故障回路识别、远程升级、功率识别、独立计量、告警上报。 支持投币、刷卡，扫码、免费充电， |
AEV_AC007 |
| 额定功率7kW,单相三线制，防护等级IP65,具备防雷保护、过载保护、短路保护、漏电保护、智能监测、智能计量、远程升级，支持刷卡、扫码、即插即用。 通讯方式：4G、蓝牙、Wifi | |
智慧照明 | ASL200 |
| 遥控输出 两路无源干接点（开关量）输入 两路无源常开触点（开关量）输出 |
6结论
随着通信网络规模的不断增长，能源消耗规模及成本也越来越大，传统的粗放式的能耗管理方式渐现弊端，不能满足运营商快速发展的需要。能耗管理平台从实时采集能耗数据入手，以全网能耗*低、运营质量高为综合指标，对机房和网元能耗进行智能分析、综合管控，*终实现对全网能耗的精细化管理，对提升运营商节能减排工作效率、建设绿色网络、节约企业运营成本、增强企业竞争和生存能力有着重要的意义。
参考文献
［1］潘洪涛，张希.能耗管理系统在通信机房的应用研究
［2］企业微电网设计与应用手册2022.05版.