應用于能源監測和工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)的電壓和電流監控系統EnergySENS

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

工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)環(huán)境中的能源監測聽(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，現在是*的一部分。 在這樣的環(huán)境下，能源監測和管理會(huì )是什么樣子？以多種格式提供信息的各種儀表，通過(guò)傳統方式安裝，顯然不能勝任集成在復雜控制方案中的任務(wù)，而且對于相對較少的測量節點(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EnergySENS監測器，只占用極少空間（紅框）

在制造工廠(chǎng)或樓宇管理系統中測量各種機器和過(guò)程系統的能耗、功率、無(wú)功功率、功率因數、電壓和電流，顯然是一項非常必要的功能。將測量數據與過(guò)程控制協(xié)議以及適用于狀態(tài)監測的算法相集成，在當今競爭激烈且自動(dòng)化程度越來(lái)越高的世界中提供了巨大的優(yōu)勢。 這導致小型、高性能、可安裝的監控傳感器的投用，例如，在配電盤(pán)上提供電力給各種工業(yè)電機、加熱器、感應爐、焊機、CNC、機器人或樓宇管理、空調和通風(fēng)，其他機械服務(wù)，例如電梯、自動(dòng)扶梯、泵、抽風(fēng)機等。

面對上述挑戰，德國電氣測量設備制造商Gossen Metrawatt推出了可擴展至 120 個(gè)節點(diǎn)或電路的完整監控系統。能源管理系統EnergySENS可用于設計一個(gè)全面的能量、功率、無(wú)功功率、視在功率、電壓和電流監控系統，該系統很容易與使用以太網(wǎng)通信協(xié)議的控制層次結構集成。這套非常完整的電氣參數提供了復雜控制和狀態(tài)監測的可能性。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)境中對壓縮機、冷凝器風(fēng)扇、通風(fēng)、水冷回路等進(jìn)行全面監控提供了寶貴的管理數據，可以標記制冷劑損失、過(guò)度電流消耗、電壓不平衡、可疑的高功率或低功耗。從有效的數據生成的合適的異常報告可提供智能標記來(lái)指示維護計劃——比傳統的固定周期維護計劃更可取的解決方案。

物理上，能源管理系統EnergySENS監測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測裝置有涵蓋監控3路線(xiàn)和12路線(xiàn)的模塊可選擇。這些可以是單獨的單相電路，也可以是三相電路。每個(gè)單獨的通信模塊總共可以監控120條電路。監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據由具有以太網(wǎng)連接的通信模塊處理。

圖2：電壓和電流監控系統EnergySENS監控系統示意圖

能源記錄儀EnergySENS理念的顯著(zhù)優(yōu)勢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)似監控分析功能的設備截然不同，然而，這些設備被設計為作為斷路器的一部分，或者只能安裝在有限范圍內的設備上。在圖3和圖 4 中，展示了用于三路和十二路的監測模塊組件，能夠安裝在任何配電板上。

圖 3 適用于感應電機監控的三路傳感器排布

圖 4：十二路電路監控組件

在監控任務(wù)方面，重要的是要做到全面。 在這里，一些常用的系統的監控功能僅限于電流或電流和電壓。 對于能源記錄儀EnergySENS，可用于監測和控制的參數非常廣泛，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，并計算了每條監測線(xiàn)路的實(shí)際功率。在監控的情況下，例如，對于三相電機，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、總功率因數以及無(wú)功功率。

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

這種創(chuàng )新的能源和功率測量系統的應用范圍非常廣泛。 不僅制造應用，還有許多區域行業(yè)都可以從能源記錄儀EnergySENS中受益。好的例子出現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控提供了組件面板效率的關(guān)鍵指標，因此可以標記諸如陰影或受損等面板性能的情況。