應用于能源監測和工業物聯網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柜中，為樓宇管理系統、工業流程、奶制品、乳制品、灌溉等領域提供了廣泛的應用。

工業物聯網環境中的能源監測聽起來很“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，現在是不可或缺的一部分。 在這樣的環境下，能源監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EnergySENS監測器，只占用極少空間（紅框）

在制造工廠或樓宇管理系統中測量各種機器和過程系統的能耗、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監測的算法相集成，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，在配電盤上提供電力給各種工業電機、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，德國電氣測量設備制造商Gossen Metrawatt推出了可擴展至120 個節點或電路的完整監控系統。能源管理系統EnergySENS可用于設計一個全面的能量、功率、無功功率、視在功率、電壓和電流監控系統，該系統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監測的可能性。以一家大型超市為例，除了冷藏室和環境控制裝置外，還有許多展示冰箱和冰柜。在這樣的環境中對壓縮機、冷凝器風扇、通風、水冷回路等進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控120條電路。監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：電壓和電流監控系統EnergySENS監控系統示意圖

能源記錄儀EnergySENS理念的顯著優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

在監控任務方面，最為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，還考慮了各個相角，并計算了每條監測線路的實際功率。在監控的情況下，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出信號。

這種創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，還有許多區域行業都可以從能源記錄儀EnergySENS中受益。最好的例子出現在乳制品和奶制品行業，以及集約灌溉、雞蛋生產和肉雞行業。

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控提供了組件面板效率的關鍵指標，因此可以標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