簡婷

安科瑞電氣股份有限公司 上海嘉定 201801

1 能耗和諧波監測需求分析

   信息時代的到來，大數據中心的能耗管理包括機房環境監測和能耗設備的監測，通過實時采集掌握能耗狀態，從而實現能耗管理的優化。由于諧波具有不確定性和隨機性，要針對諧波這些特性研究出能夠對諧波實時追蹤和特性識別的方法，目前，在電力系統中穩態諧波檢測中大多采用FFT及其改進算法。

   針對上述存在的問題，基于ZigBee設計了數據中心智慧能耗和諧波監測節點。對用電設備所產生的能耗進行監測，實現電流、電壓測量和異常報警，針對電能質量監測與管理平臺中十分重要的諧波問題，進行了諧波檢測、諧波能耗的計算，進而為降低功耗、提高用電效率提供參數依據。

2 監測節點系統架構設計

  數據中心無線功耗與諧波監測節點，數據采用ZigBee網絡模塊進行信號傳輸。基于ZigBee技術的多參數監測系統能夠在短時間內實現大數據監測，確保得到完整的數據，并且具有布點靈活、安裝方便等特點。

  監測節點電路（如圖1所示）主要由數據監測模塊和ZigBee網絡模塊組成，前者通過電壓、電流互感器實現信號的檢測；后者完成信號的無線傳輸，接收遠程數據配置控制命令，同時將測量數據進行無線數據傳輸到控制中心用電設備所產生的能耗進行監測。數據監測模塊將數字信息傳輸給單片機處理，單片機進行能耗計算和諧波電流分析，監測結果經由LCD供現場數據監控。

圖1監測節點結構圖

3 系統軟件設計

3.1ZigBee節點

   ZigBee節點具有無線接受和發送能力，應用程序只需配置好協議棧注冊應用端口，添加操作系統任務，準備好協議棧數據，就可以通過協議棧發送數據，接收方通過消息處理函數接收來自發送方的數據。系統上位機軟件采用C#編寫，主要實現對電數據參數的實時監測、處理，顯示數據中心系統能耗狀態的實時信息。監測節點主程序流程詳見圖4

圖4監測節點主程序流程圖

3.2諧波分析

  電流互感器將大信號轉化為小信號傳輸進單片機中，單片機每38us采集三個周期的電壓波形，將其轉化成AD信號共有768個點，然后對這些諧波數據進行分析，先分析其*大值的大小，其值的大小是在0-4096當中；接這對其位置進行分析，一個周期為256個點，所以*大值的位置是在0-768之間。

4 硬件及測試結果分析

實驗將在線監測節點依次接入ZigBee無線傳感器網絡，測試選擇透傳模式，兩個節點之間的傳輸距離在60～100m，且可根據覆蓋面積增加協調器的數量，實現對監測區域的*面覆蓋。監測節點可實現對設備能耗以及溫度的準確測量和可靠性傳輸；FFT諧波算法合理、軟件功能完善。

5 安科瑞能耗統計分析（能源管理）解決方案

5.1概述

   建立*效的能耗監測管理系統，對建筑各類耗能設備能耗數據進行實時測量，對采集數據進行統計和分析。能夠合理的確定各區域建筑能耗經濟指標及績效考核指標，發現能源使用規律和能源浪費情況，提高人員主動節能的意識。

①搭建數據中心智慧能源管理系統的基本框架，對各個用能環節進行實時監測；

②排碳數據化：通過系統可實現建筑單位內人均能耗分析（包括水、電、能量），實現低碳辦公數據化；

③區域能效比：實現建筑單位內區域能耗對比，方便能耗考核；

④同期能效比：實現同年、同期、同一區域能耗對比，方便節能數據分析；

⑤能耗評估管理：按照能源消耗定額標準約束值、標準值、引導值進行分析單位面積能耗和人均能耗指標；

⑥能耗競爭排名：各個功能區能耗對比，實現能耗排名，增強工作人員的節能意識；

⑦對能耗的使用數據進行綜合的分析、統計、打印和查詢等功能，并根據能耗監測管理系統的需要可選擇不同樣式報表的打印。為能耗運營管理部門提供可靠的依據；

⑧能耗數據采集，隨時查詢，并根據采集數據進行統計分析，監測異常能源用量，對能源智能儀表故障進行報警，提高系統信息化、自動化水平。

5.2平臺部署硬件選型

作者介紹

簡婷，安科瑞電氣股份有限公司，主要研究方向為能耗統計分析（能源管理）解決方案。