應用于能源監(jiān)測和工業(yè)物聯網的電壓和電流監(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、灌溉等領域提供了廣泛的應用。

工業(yè)物聯網環(huán)境中的能源監(jiān)測聽起來很“未來主義”，但本文并不是關于某個朦朧的未來。 物聯網已經真正建立起來，工業(yè)物聯網 (IIOT) 通過以太網連接到傳感器、限位開關、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(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、電壓和電流，顯然是一項非常必要的功能。將測量數據與過程控制協議以及適用于狀態(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通信協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(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據，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。從有效的數據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據由具有以太網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、基于線路電流差異的不平衡運行、顯著的負載變化以及關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。好的例子出現在乳制品和奶制品行業(yè)，以及集約灌溉、雞蛋生產和肉雞行業(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鍵指標，因此可以標記諸如陰影或受損等面板性能的情況。