應(yīng)用于能源監(jiān)測(cè)和工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)的電壓和電流監(jiān)控系統(tǒng)EnergySENS

一種普遍適用的能源和電力監(jiān)控系統(tǒng)，能源和功率測(cè)量系統(tǒng)能夠直接安裝在配電盤(pán)柜中，為樓宇管理系統(tǒng)、工業(yè)流程、奶制品、乳制品、灌溉等領(lǐng)域提供了廣泛的應(yīng)用。

工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)環(huán)境中的能源監(jiān)測(cè)聽(tīng)起來(lái)很“未來(lái)主義”，但本文并不是關(guān)于某個(gè)朦朧的未來(lái)。物聯(lián)網(wǎng)已經(jīng)真正建立起來(lái)，工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)(IIOT) 通過(guò)以太網(wǎng)連接到傳感器、限位開(kāi)關(guān)、接近探測(cè)器、流量單元、傳感器、PLC等，作為分層和其他控制方案的一部分，某些駐留云，現(xiàn)在是不可或缺的一部分。 在這樣的環(huán)境下，能源監(jiān)測(cè)和管理會(huì)是什么樣子？以多種格式提供信息的各種儀表，通過(guò)傳統(tǒng)方式安裝，顯然不能勝任集成在復(fù)雜控制方案中的任務(wù)，而且對(duì)于相對(duì)較少的測(cè)量節(jié)點(diǎn)還會(huì)占用大量空間。

圖1：在配電盤(pán)柜種安裝了新型能源管理系統(tǒng)EnergySENS監(jiān)測(cè)器，只占用極少空間（紅框）

在制造工廠(chǎng)或樓宇管理系統(tǒng)中測(cè)量各種機(jī)器和過(guò)程系統(tǒng)的能耗、功率、無(wú)功功率、功率因數(shù)、電壓和電流，顯然是一項(xiàng)非常必要的功能。將測(cè)量數(shù)據(jù)與過(guò)程控制協(xié)議以及適用于狀態(tài)監(jiān)測(cè)的算法相集成，在當(dāng)今競(jìng)爭(zhēng)激烈且自動(dòng)化程度越來(lái)越高的世界中提供了巨大的優(yōu)勢(shì)。 這導(dǎo)致小型、高性能、可安裝的監(jiān)控傳感器的投用，例如，在配電盤(pán)上提供電力給各種工業(yè)電機(jī)、加熱器、感應(yīng)爐、焊機(jī)、CNC、機(jī)器人或樓宇管理、空調(diào)和通風(fēng)，其他機(jī)械服務(wù)，例如電梯、自動(dòng)扶梯、泵、抽風(fēng)機(jī)等。

面對(duì)上述挑戰(zhàn)，德國(guó)電氣測(cè)量設(shè)備制造商Gossen Metrawatt推出了可擴(kuò)展至120 個(gè)節(jié)點(diǎn)或電路的完整監(jiān)控系統(tǒng)。能源管理系統(tǒng)EnergySENS可用于設(shè)計(jì)一個(gè)全面的能量、功率、無(wú)功功率、視在功率、電壓和電流監(jiān)控系統(tǒng)，該系統(tǒng)很容易與使用以太網(wǎng)通信協(xié)議的控制層次結(jié)構(gòu)集成。這套非常完整的電氣參數(shù)提供了復(fù)雜控制和狀態(tài)監(jiān)測(cè)的可能性。以一家大型超市為例，除了冷藏室和環(huán)境控制裝置外，還有許多展示冰箱和冰柜。在這樣的環(huán)境中對(duì)壓縮機(jī)、冷凝器風(fēng)扇、通風(fēng)、水冷回路等進(jìn)行全面監(jiān)控提供了寶貴的管理數(shù)據(jù)，可以標(biāo)記制冷劑損失、過(guò)度電流消耗、電壓不平衡、可疑的高功率或低功耗。從有效的數(shù)據(jù)生成的合適的異常報(bào)告可提供智能標(biāo)記來(lái)指示維護(hù)計(jì)劃——比傳統(tǒng)的固定周期維護(hù)計(jì)劃更可取的解決方案。

物理上，能源管理系統(tǒng)EnergySENS監(jiān)測(cè)傳感器直接安裝在配電盤(pán)中，如典型安裝照片所示。安裝在斷路器頂部的監(jiān)測(cè)裝置有涵蓋監(jiān)控3路線(xiàn)和12路線(xiàn)的模塊可選擇。這些可以是單獨(dú)的單相電路，也可以是三相電路。每個(gè)單獨(dú)的通信模塊總共可以監(jiān)控120條電路。監(jiān)控分析方案的基本布局如圖2所示。來(lái)自各個(gè)電流互感器變送器的數(shù)據(jù)由具有以太網(wǎng)連接的通信模塊處理。

圖2：電壓和電流監(jiān)控系統(tǒng)EnergySENS監(jiān)控系統(tǒng)示意圖

能源記錄儀EnergySENS理念的顯著優(yōu)勢(shì)在于它幾乎適用于任何類(lèi)型的配電盤(pán)和斷路器。 這與其他具有類(lèi)似監(jiān)控分析功能的設(shè)備截然不同，然而，這些設(shè)備被設(shè)計(jì)為作為斷路器的一部分，或者只能安裝在有限范圍內(nèi)的設(shè)備上。在圖3和圖 4 中，展示了用于三路和十二路的監(jiān)測(cè)模塊組件，能夠安裝在任何配電板上。

圖3 適用于感應(yīng)電機(jī)監(jiān)控的三路傳感器排布

圖4：十二路電路監(jiān)控組件

在監(jiān)控任務(wù)方面，最為重要的是要做到全面。在這里，一些常用的系統(tǒng)的監(jiān)控功能僅限于電流或電流和電壓。 對(duì)于能源記錄儀EnergySENS，可用于監(jiān)測(cè)和控制的參數(shù)非常廣泛，如下所示。

EScom是通信模塊。除了相電壓和電流之外，還考慮了各個(gè)相角，并計(jì)算了每條監(jiān)測(cè)線(xiàn)路的實(shí)際功率。在監(jiān)控的情況下，例如，對(duì)于三相電機(jī)，無(wú)論是星型還是三角型接線(xiàn)，EScom都可以提供總的實(shí)際消耗功率、視在功率、總功率因數(shù)以及無(wú)功功率。

很明顯，提供了一個(gè)全面的監(jiān)控程序，能夠通過(guò)低功率因數(shù)、基于線(xiàn)路電流差異的不平衡運(yùn)行、顯著的負(fù)載變化以及關(guān)鍵任務(wù)電路中可疑的過(guò)度消耗或消耗不足向過(guò)載的電機(jī)發(fā)出信號(hào)。

這種創(chuàng)新的能源和功率測(cè)量系統(tǒng)的應(yīng)用范圍非常廣泛。不僅制造應(yīng)用，還有許多區(qū)域行業(yè)都可以從能源記錄儀EnergySENS中受益。最好的例子出現(xiàn)在乳制品和奶制品行業(yè)，以及集約灌溉、雞蛋生產(chǎn)和肉雞行業(yè)。

在替代能源中，微型逆變器的使用，即用于一個(gè)光伏組件或一小組面板的這些單個(gè)逆變器，交流電功率和能量監(jiān)控提供了組件面板效率的關(guān)鍵指標(biāo)，因此可以標(biāo)記諸如永久陰影或受損等面板性能的情況。

審核編輯 黃昊宇