随着社会发展和节能减排意识的提高，用电节电特别是工厂能效管理引起了广泛关注，电能质量与能源管理相结合的这一新型理念正在逐渐被人们所接受。电能质量注重于电网监测产品和电能改善产品的结合，它通过一系列的设备来帮助企业提高工厂的电能质量，全面分析电网状况和实时能耗，根据工厂负荷的情况进行电能改善和新生产线的规划，同时进行电能质量治理，提高工厂用电水平、减少停电维修的时间。而能源管理则更注重于人的管理，基于实际数据的用电量分析，强调人的思想和行为的改变，它通过改变人的生产理念和行为准则来实现对于能源的主动管理和节约，进行有意义的节能减耗。将电能质量与能源管理相结合的SICET“电能质量+能源管理”解决方案融合了两者的优点，在用电节电方面达到了良好的效果。
1引言
近年来用电节电和能源管理成为热门词汇，未来有着广阔的市场发展空间，将电能质量与能源管理相结合的SICET“电能质量+能源管理”解决方案，包括了“数据计量分析—电能质量治理—设备系统节能—管理化节能”，是用电节电与能源消费的一体化改革方案。SICET解决方案的主要组成部分：用于能源供应的计量监测设备和系统软件，用于设备控制的智能配电系统和电能质量优化，包括多功能电力表、关口电能表、电能质量监测仪、补偿滤波系统、智能节电设备、工业以太网和信息软件系统等。
电能监测、计量和管理：
SICET“电能质量+能源管理”为用户提供了一整套精确且灵活的电能监控和能耗管理解决方案。全面分析电网状况和实时能耗，根据工厂负荷的情况进行电能改善和新生产线的规划;提高电能质量水平、减少停电维修的时间;基于实际数据的用电量分析，进行有意义的节能减耗。
通过电能计量，找到基本用电信息，再通过优化工艺、电能改善、设备检修等，以达到降低用电能耗的目标。通过电能监测，发现电网和设备中所存在的电能质量问题，针对电压波动、谐波情况等问题进行治理。
电能改善和设备控制：
动态无功补偿和有源滤波器相结合，提供给电力公司和用户针对不同谐波环境的电能质量治理的整体解决方案，以消除由于谐波、电压跌落问题产生的故障和危害。
系统安全节电技术采用国际上最先进的快速瞬变抑制设计，抑制瞬变、谐波对设备的阶跃式冲击。电机跟踪负载节电技术是通过监测电动机的负载变化，控制电机的供电电压，使电机的输出功率与负载转矩精确匹配，达到节电的功效。
能源管理信息化节能：
以电能计量监测为基础，分为数据采集层、网络通信层、中心管理层。将电能检测的用电数据转化成数据库，帮助客户理解、分析、提高能源消耗和运行方面的水平。针对不同企业和客户，结合其不同的运行管理需求制定不同的方案，监管能源消耗、发现能源浪费、减少能源成本。
信息化管理节能注重提升人在能源领域的生产运行效率，充分发挥人的主观能动性，把员工和管理者在方案中的作用最大化。通过对人的思维方式和行为习惯的改变，使人们能够自发的产生一种节能节电的意识，这样将电能质量和能源管理更紧密的结合在一起，才能实现真正的节能减排。
2“电能质量+能源管理”解决方案的应用实例
2.1 Donghee汽车厂案例
在Donghee汽车工厂变电所内，安装了33台EG4000电网监测黑匣子、6套Equalizer动态无功补偿设备，基于工业以太网组成了“电能质量+能源管理”解决方案，全面分析电网状况和实时能耗，根据工厂负荷的情况进行电能改善和新生产线的规划，提高电能质量水平、减少停电维修的时间，基于实际数据的验证分析，进行有意义的节能减耗。这是电网监测产品和电能改善产品相结合，组成“电能质量+能源管理”解决方案的一个成功实例。
延伸阅读：
Donghee汽车公司的系统配置：
图1 EG4000系统配置图
自Donghee汽车在Seosan工厂建成后，汽车销量每年递增。过去使用的HIPMS-PLUS SCADA系统只能提供一些关于设备使用以及负荷趋势的数据。但是Donghee汽车需要根据这些数据为日益增长的汽车需求制定建立新的组装线方案，所以在使用以前的SCADA系统时，每次他们建立新的生产线，电气工程师都会遇到一定的困难。
EG4000电网监测黑匣子，连续记录一年以上每一个20ms电网周波的所有参数，采样率达1024点/周波，在安装了EG4000后，他们可以很容易为建立新的生产线而制定计划。因为EG4000可为他们提供每日、每周、每月、每年的设备使用情况与电能数据，工程师设定了设备的基准用电信息，对超过基准的设备进行了工艺的优化、有效的检修，降低了工厂的能耗。EG4000还可以显示电网和设备连续一年的每一个周波的电能质量事件、以及事件的发生源，工厂已经通过EG4000分析出在电网内的电能事件。Donghee汽车对于该系统能为设备扩容做出计划和能够调用长期的用电数据很满意。
Donghee汽车以前的无功补偿系统是使用机械开关类电磁接触器的APFR(自动功率因数控制器)，其接触器和电容器因频繁的投切操作而经常损坏。因此Donghee汽车取消了自动控制功能，手动投入必要的电容器组，以避免接触器和电容器的损坏。通过EG4000网络也检测出由于不恰当的补偿而带来的电能质量的问题，以及在哪一点发生的、需要治理的数据。在Donghee汽车设备扩容时，为了增加变压器的电能使用效率并达到可靠的电能质量，在车体制造车间、喷涂车间和废水处理站使用了Equalizer动态补偿。
为了减少车体制造车间点焊生产线上的变压器不平衡电流，Donghee汽车安装了2组770kVAr Equalizer-U不平衡系统用于焊接车间，同时安装了2组900kVAr Equalizer用于喷涂车间，1组420kVAr和1组150kVar用于废水处理站。汽车制造厂的点焊机负荷变化极为快速，并且引发大量的无功功率，这种负荷经常产生较大的电压波动、电压闪变，导致电焊质量差并影响焊接的生产效率，过电流会损坏电极及被焊接材料，而欠电流也会严重地影响焊接质量。采用Equalizer动态补偿装置能明显地提高焊接质量及生产效率，稳定电压、消除闪变并能充分地利用现有的设备，减少基本费用开支。
所有的Equalizer动态补偿通过网络实时连接到新的SCADA软件，在屏幕上显示系统状态和测量结果，并且可以让用户远程控制Equalizer系统的所有参数。所有的电网参数(包括谐波)，可以被连续记录或按时间段进行记录，电力事故可以连续记录、也可以按预先设定的条件进行记录。
EG4000电网监测黑匣子、Equalizer动态无功补偿的使用增强了Donghee汽车的生产稳定性并增加了电能利用率，稳定的工厂用电为Donghee汽车产品质量的提高也做出了贡献。
延伸阅读：
图2 功率因数和电压在使用Equalizer动态补偿前、后的比较
图3 电压畸变率和电流畸变率在使用Equalizer动态补偿前、后的比较
图4 5次电流谐波在使用Equalizer动态补偿前、后的比较
上海化工厂案例
上海某化工厂位于上海松江工业开发区，拥有近200名员工，24000平方米的工厂面积。工厂的能耗以电能为主，还有天然气和水等其他资源。工厂的能耗消耗涉及面比较广，结构非常复杂，总能耗基数也很大。而如此庞大的一个工厂在过去却是以工人巡视抄表来统计能耗，根本不能够建立一个完整有效的能源台账和报表，更谈不上利用能源数据来进行能源精细化管理和指导节能改造措施，所以工厂迫切地需要一个可实行的高效解决方案，而SICET“电能质量+能源管理”解决方案为工厂成功地解决了这一问题。SICET工厂能耗信息化管理系统，不仅能够完成基础的能源计量，还能够对所测量的数据进行计算、统计和分析，它可以通过对能源信息的评估和诊断来构建一个完整的能耗评估考核体系，并以此作为能源精细化管理的依据，还可以为日后设备或工艺的节能改造方案提供有用的信息。
通过SICET“电能质量+能源管理”解决方案工厂实现了以下目标：
1)建立了系统详细的能源使用记录，能够实时的观测能源信息，掌握能源的分布和流向。2)能分析出工厂的各项工程指标，如生产时的能源组成和停车后非正常能源的数量等有用信息。3)通过对能源使用记录的分析和诊断，实现了能源的精细化管理，减少了不必要的能源浪费，使能源的使用尽在掌握之中。4)建立了一套具体可行的能源考核机制，把节电节能的任务具体到各个生产部门和区域，实现了由过去的被动节能到现在的主动节能的观念的改变。5)全面地掌握了工厂的生产信息，为工厂是否需要进行设备、工艺改造和如何进行改造提供了参考方向和指导，并为计算投资与回报周期提供了数据基础。
图5 SICET工厂能耗信息化管理系统结构图
根据工厂的能耗特点来进行设计，把方案按照功能逻辑分为三层：现场仪表层、通信层和能效管理层。现场仪表层负责现场能耗数据的采集。通信层将现场仪表所采集的数据进行打包转发，实现系统数据的传输和共享。能效管理层主要由数据处理服务器、WEB服务器服务、工程师平台、能效管理信息平台和能效考核宣传大屏等构成。其中数据处理服务器主要是对实时库的能源数据进行计算、统计、评估和分析，在此基础上形成结论数据存入数据库;WEB服务器服务主要是负责能效管理信息系统网站服务的发布，对数据进行后台处理，提供远程用户通过IE浏览信息图表及相应的查询;工程师平台负责能效管理信息系统人机界面，界面可显示能耗信息和设备运行工况，还可以实时查询数据和参数以及根据需要设置自动控制能耗时间表、能源异常报警和控制预案处理等。
能效管理信息平台是能效管理信息系统的核心。它能够完成能耗监测、能耗评估、能耗分析、报表管理和能源台帐等功能。能效考核宣传大屏可以播放节能宣传动画，让员工形成节能意识;可以播放工厂实时能源消耗，改变过去对能源消耗的漠视感，建立内部激励体系;可以播放工厂区域之间的能耗考核信息比较，采用奖勤罚懒宣传体系，让员工有节能的紧迫感和压力感;还可以播放一些国家的节能政策，工厂的节能政策和工厂的宣传活动等等。此外，将能效管理系统接入Internet网络，还可保证即使是管理领导者出差在外也可以通过网络查看相关的能源信息。
图6 能效管理信息平台软件结构图
系统特色：
1)全面的能效概念，本系统是首次将电、水、气、热能等多种能耗全面纳入能效管理体系，让用户更全面地了解企业所有的能耗分布、消耗、效率信息。
2)专家分析系统，本系统对每个监测点的能耗数据进行计算分析、得出能效评估报告，用来指导用户制定节能整改方案和生产调度计划。
3)能耗报警预案处理，对系统运行过程中出现的能耗报警进行预案处理。如当生产中某台设备突然功率越限报警，系统会自动提示用户进行处理，若用户在指定时间内没有及时处理，系统会按照预案对设备进行能源切割或者隔离措施，确保损失降到最低;当水管水流速越限报警，可能因为管道破裂造成，及时提示用户处理，若用户在指定时间内没有及时处理，系统会按照预案对水管关闭阀门措施，避免更大损失。
4)详细报表考核，可以对设备、班组、工作人员进行详细考核，让员工从由过去被动节能向主动节能的思想意识转变。
5)远程IE浏览查询，管理层可以通过Internet在远程对系统进行查询浏览，及时决策公司制造信息。
该工厂对能耗管理信息系统建立前后的六个月进行了一系列的统计和分析，分析结果显示，在能耗管理信息系统建立之前每月电、气、水平均费用为90万、30万、5万，而在建立了能耗管理信息系统之后，月能耗总体费用下降了19万。在能耗管理信息系统建立之前设备故障和隐患只能通过定时的巡检才能够发现，而在建立了能耗管理信息系统之后，可以通过能耗的实时监测对能耗效率低下的设备进行及时的维护和修复，对于可能发生的故障能够及早地发现和解决，这样既避免了能源的无谓浪费，也提高了设备的使用寿命，使能源利用效率得以提高。与此同时，能耗考核体系的建立对于全体员工节能意识和节能理念的进一步建立起到了很好的作用，让员工更加自主积极地参加到节能减耗的行动中来。
3结束语
基于工业以太网和实时监控软件组成的SICET“电能质量+能源管理”解决方案，可以为广大工业、建筑用户提供全面的能源管理和计费管理，以及电能质量分析和设备控制。
通过电能计量，找到基本用电信息，再通过优化工艺、电能改善、设备检修等，以达到降低用电能耗的目标。通过电能监测，发现电网和设备中所存在的电能质量问题，针对电压波动、谐波情况等问题进行治理。通过对人的思维方式和行为习惯的改变，使人们能够自发的产生一种节能节电的意识，这样将电能质量和能源管理更紧密的结合在一起，实现真正的节能减排。
延伸阅读：
