應用于能源監(jiān)測和工業(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)，能源和功率測量系統(tǒng)能夠直接安裝在配電盤柜中， 為樓宇管理系統(tǒng)、工業(yè)流程、奶制品、乳制品、灌溉等領(lǐng)域提供了廣泛的應用。

工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)環(huán)境中的能源監(jiān)測聽起來很“未來主義”，但本文并不是關(guān)于某個朦朧的未來。 物聯(lián)網(wǎng)已經(jīng)真正建立起來，工業(yè)物聯(lián)網(wǎng) (IIOT) 通過以太網(wǎng)連接到傳感器、限位開關(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(xiàn)在是*的一部分。 在這樣的環(huán)境下，能源監(jiān)測和管理會是什么樣子？以多種格式提供信息的各種儀表，通過傳統(tǒng)方式安裝，顯然不能勝任集成在復雜控制方案中的任務，而且對于相對較少的測量節(jié)點還會占用大量空間。

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

在制造工廠或樓宇管理系統(tǒng)中測量各種機器和過程系統(tǒng)的能耗、功率、無功功率、功率因數(shù)、電壓和電流，顯然是一項非常必要的功能。將測量數(shù)據(jù)與過程控制協(xié)議以及適用于狀態(tài)監(jiān)測的算法相集成，在當今競爭激烈且自動化程度越來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(jiān)控傳感器的投用，例如，在配電盤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(diào)和通風，其他機械服務，例如電梯、自動扶梯、泵、抽風機等。

面對上述挑戰(zhàn)，德國電氣測量設備制造商Gossen Metrawatt推出了可擴展至 120 個節(jié)點或電路的完整監(jiān)控系統(tǒng)。能源管理系統(tǒng)EnergySENS可用于設計一個全面的能量、功率、無功功率、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)提供了復雜控制和狀態(tài)監(jiān)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、冷凝器風扇、通風、水冷回路等進行全面監(jiān)控提供了寶貴的管理數(shù)據(jù)，可以標記制冷劑損失、過度電流消耗、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告可提供智能標記來指示維護計劃——比傳統(tǒng)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(tǒng)EnergySENS監(jiān)測傳感器直接安裝在配電盤中，如典型安裝照片所示。安裝在斷路器頂部的監(jiān)測裝置有涵蓋監(jiān)控3路線和12路線的模塊可選擇。這些可以是單獨的單相電路，也可以是三相電路。每個單獨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。來自各個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)勢在于它幾乎適用于任何類型的配電盤和斷路器。 這與其他具有類似監(jiān)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(nèi)的設備上。在圖3和圖 4 中，展示了用于三路和十二路的監(jiān)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(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)控任務方面，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。 對于能源記錄儀EnergySENS，可用于監(jiān)測和控制的參數(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，還考慮了各個相角，并計算了每條監(jiān)測線路的實際功率。在監(jiān)控的情況下，例如，對于三相電機，無論是星型還是三角型接線，EScom都可以提供總的實際消耗功率、視在功率、總功率因數(shù)以及無功功率。

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

這種創(chuàng)新的能源和功率測量系統(tǒng)的應用范圍非常廣泛。 不僅制造應用，還有許多區(qū)域行業(yè)都可以從能源記錄儀EnergySENS中受益。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，即用于一個光伏組件或一小組面板的這些單個逆變器，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，因此可以標記諸如陰影或受損等面板性能的情況。