【摘要】：本文介绍了常熟开关制造有限公司自主设计开发的新一代电能管理型断路器和能源管理系统，对电能管理型断路器的性能和能源管理系统的架构、功能、特点等作了详细的阐述。

【关键词】：电能管理；断路器；能源管理系统

 

1引言

       中国是一个发展中国家，人口众多，人均能源资源相对匾乏。人均耕地只有世界人均耕地的1/3，水资源只有世界人均占有量的1/4，已探明的煤炭储量只占世界储量的11%，原油占2.4%。同时，中国的用电量保持攀升，但是效率低下，据国际能源署报告，从一次能源到有效电力消费的价值链上，损耗接近80%。

       因此，积极提高能源使用效率，就能够大大缓解国家能源紧缺状况，促进中国国民经济建设的发展。而且提倡节能是贯彻可持续发展战略、实现国家节能规划目标、减排温室气体的重要措施，符合全球发展趋势。

 

2能源管理系统

       能源的计量、监测与管理，是实现节能减排的基础。因此，在国家的各种相关政策中，均对能源管理提出了明确的要求，例如，按照《中华人民共和国节约能源法》的规定，用能单位应当加强能源计量管理，建立能源消费统计和能源利用状况分析制度，对各类能源的消费实行分类计量和统计。

       能源管理系统是信息化系统的一个重要组成部分，实时监控企业各种能源的详细使用情况，为节能降耗提供直观科学的依据，为用户查找能耗弱点，促进企业管理水平的进一步提高及运营成本的进一步降低。使能源使用合理，控制浪费，达到节能减排，节能降耗，再创造效益的目的。通过数据分析，可以帮助用户对每个用电区域以及主要耗能设备进行实时考核，杜绝浪费，并可以帮助用户进一步优化工艺，以降低单位能耗成本。

       对于大多数用户来说，能源消耗大部分为电能消耗，因此能源管理系统主要面向的是电能管理。而电能管理的第一步就是实现监测功能，通过智能化的监测设备实现对现场层用电数据的采集。

      常熟开关制造有限公司最新研发的电能管理型断路器产品，就是专门应对能源管理系统的需要而开发的，并且相比传统的仪表监测方案有很大的改进。

 

3电能管理型断路器介绍

1）CW3电能管理型智能万能式断路器

        常熟开关制造有限公司全新推出的CW3系列智能型万能式断路器，该断路器是本公司设计人员把丰富的断路器研发经验、成熟的配电技术与人性化设计相结合的新一代产品，断路器可应用于各种低压配电领域，不但可实现对线路的保护，还可实现对电动机（断路器满足GB50055对电动机保护要求）、发电机（断路器满足GB755对发电机保护要求）等设备的保护，为用户提供了更安全、更可靠、更全面的低压配电保护方案。

       CW3在性能上相比以往产品有了较大提升，Icu（额定极限短路分断能力）=Ics（额定运行短路分断能力）=Icw（额定短时耐受电流）,部分指标甚至超过国外同类产品，确保系统选择性，提高了运行可靠性。

       CW3导入最先进的断路器智能化管理理念，断路器可监测内部温度、内部附件、本体、抽屉座运行状态（专利技术），提供全面电力运行智能管理和保护，控制器种类多样化，方便用户选择。其中EQ型智能脱扣器具备电能管理功能，拥有电流、电压、功率、频率、电能、相序、需用值测量以及附加保护功能，参数可进行连续设定，同时还具备谐波分析和故障波形捕捉功能。

       CW3电量参数采用有效值测量，测量精度高，电压精度0.5% ，电流精度1.5%，功率精度2.5%。

                             

图1 CW3智能型万能式断路器及配套的EQ型智能脱扣器

2）CM5电能管理型智能塑壳断路器

        更好地适应智能电网的发展，常熟开关制造有限公司在国内塑壳断路器上率先实现能量管理、功率测量、电能测量、谐波分析，并内置通信功能，这就是最新型的CM5能量管理型智能塑壳断路器。

        CM5电能管理型智能塑壳断路器全系列采用双断点结构、高限流性能、专利技术确保大电流高电压（AC690V）的分断与保护的稳定可靠，全系列分断能力最高至Icu=Ics=150kA/AC400V，AC690V可达40kA，相比传统产品在性能上实现了成倍的飞跃。

       CM5电能管理型智能塑壳断路器配备了最新的iP型控制器，使其在测量方式上有了重大的改进，互感器采用双线圈结构，增加了更多的测量功能，可测量电流、电压、频率、功率、谐波等，电流精度1.5%、电压精度0.5%、频率精度0.1Hz、功率精度2.5%、谐波精度5%，实现了在紧凑体积下的高精度测量。CM5采用全范围有效值电流测量，可有效提高电流测量的准确性和抗谐波能力。

图2 CM5电能管理型智能塑壳断路器（iP型控制器）

4基于电能管理型断路器的能源管理系统的优势

基于电能管理型断路器的能源管理系统相比传统基本仪表的能源管理系统具有非常大的优势，主要表现在：

    1）使用电能管理型断路器设备更精简，组网更方便，可靠性更高。

       传统的断路器回路要实现电能监测需另外加装测量仪表及电流互感器，如果需要对断路器的状态进行采集的话，还需要安装断路器辅助，并连接到仪表的数字输入端子，相比直接使用电能管理型断路器的方案，不仅设备数量多，而且安装得二次线路繁多，可靠性也收到影响。

        而使用电能管理型断路器的话，由于电能管理型断路器已经内置高精度互感器，并且集成了现场总线通信接口，因此只需要将一根通信线与该断路器相连接，就可以实现对该回路的各种电力参数的测量以及该回路的控制，简单实用，可靠性高。

图3 使用电能管理型断路器的现场更精简

2）实现电能管理型断路器还能完美兼容配电监控系统功能，实现完整的四遥功能。

      电能管理型断路器是在智能可通信断路器的基础上发展起来的，因此，电能管理型断路器具备全部智能可通信断路器的监控功能。

      电能管理型断路器可以实现断路器合分闸、报警故障状态的实时上传；当断路器发生跳闸时，能存储相应的故障记录以供追溯（CW3 EQ型还能提供故障波形的录波功能）；可以在上位机上进行参数的远程整定；在远程操作断路器合分闸。这些功能，是传统的仪表加断路器方案无法完整提供的。

      近年来，能源管理系统得到了飞速发展，和配电监控系统之间其实已经不再独立，两个系统有互相融合的趋势，而电能管理型断路器恰恰符合这一发展趋势。

3）使用电能管理型断路器能实现更高级的电能管理功能。

       能源管理系统的除了常规的监测、记录功能外，更主要也更具备一定技术难度的是分析、指导功能，而使用电能管理型断路器可以让能源管理系统实现更多的相关功能。

       例如，当主电源发生停电时，备用电源投入工作，但是由于备用电源的容量有限，因此需要对备用电源的供电回路进行智能化的选择。选择的依据首先是该回路的优先级，并追溯该回路在停电前以及近期的用电历史数据，确定是否能将该回路投入使用，确定完成后对该回路进行遥控操作，操作完成后需要马上进行第二次确认，比较该回路当前实际的用电是否超标，判断备用电源的剩余容量，多次确认后再进行下一回路的投切处理。

      这种自动化投切需要对断路器状态进行实时的监测，为了确保可靠性，在执行的过程中需要对各种参数进行多次确认，而电能管理型断路器完全可以满足这些需求，并且可靠性高。

 

       5基于电能管理型断路器的能源管理系统

        综上所述，基于电能管理型断路器的能源管理系统能够比传统的能源管理系统实现更多的功能，并且大大提高系统的可靠性。

       基于电能管理型断路器的能源管理系统组网也更加的灵活，大大减少了现场连接线的数量，做到了简单可靠。可以方便的通过RS-485、以太网、Zigbee等多种形式进行组网，方便上位计算机进行通信处理。

       基于电能管理型断路器的能源管理系统可以很方便的实现对配电系统的监控管理，借助电能管理型断路器的四遥功能，实现对配电系统状态的完全控制。

 

        基于电能管理型断路器的能源管理系统能够实现更加高级的管理功能，可以实现自动化负载投切管理功能，大大提高用电效率。

图5基于电能管理型断路器的能源管理系统网络图

6小结

        节约电能是当今大势所趋，随着相关政策的不断出台，以及用户对节能方面观念的不断更新，能源管理系统会有巨大的发展空间，而常熟开关制造有限公司将继续秉承科技兴企、以用户为本的指导思想，致力于优质断路器产品的研发、生产及销售，努力为能源管理系统提供完善的解决方案。