钢铁行业是能源密集型、资源密集型行业，也是典型的高碳排放行业。 面临巨大的节能减碳压力。 双碳背景下，多地限电控排需要电网智能化技术帮助高耗能企业实现用电决策灵活调整，顺应电网智能化发展新趋势。新时期健康电网建设稳步推进。

中冶精诚旗下北京精诚瑞达电气工程技术有限公司研发的电网智能管控平台，已在丰南钢铁、石横特钢、临沂钢铁等企业成功推广应用1000万吨项目。 钢铁企业每年节约资金约3亿元，每吨钢减少CO2排放量约0.033吨，企业电网运维人员减少90%。 经济效益和社会效益显着，对进一步提高钢铁行业节能减排水平具有重要意义。 高质量发展。

一、钢铁企业电网痛点及解决方案

针对钢铁企业电网的特点，首先分析理想的企业电网的特点，即实现安全、可靠、节能、低碳、智能、高效的目标。 但目前，钢铁企业电网存在诸多痛点。 最关键的一点是电网的安全。 企业经常面临以下情况：系统短路电流增大，容易导致断路器爆炸或着火； 造成保护失灵、拒绝运行、跳闸或不必要的停电； 电缆火灾事故，造成大规模、长期的停产损失； 电能质量污染，加速用电设备老化，面临上级供电企业罚款； 电网故障找不到故障源。 可见，电网安全是企业生产工作的重中之重。

第二个痛点是电费高。 主要原因有：自发电回馈电网，不能给企业带来效益； 虽然有自备发电机组，但仍需缴付较高的基本电费； 虽然自发机组很多，但当外部电网出现故障时，全厂仍会停电； 电网运行严重依赖人工现场操作，电网突发事件响应不及时； 目前，国内能源消耗和系统停电的双重控制对生产产生了较大影响； 此外，光伏等新能源就地消费效率低，能源成本高。 因此，降本增效是企业生产的重中之重。

中冶精诚对多家钢厂进行电网诊断分析，找出造成企业电网痛点的关键因素：一次网架结构的合理性是企业用电安全和经济效益的基础电网，而电网的智能化水平是帮助企业电网实现安全和经济效益的关键。 解决方案是针对企业网格的痛点，设计合理的初级网格结构，提高网格的智能化水平，智能控制源、网、荷、存。

2、企业电网智能管控解决方案及产品功能

中冶京城钢铁企业电网智能管控解决方案（）以电网智能管控平台为核心，灵活调整企业电网一次结构，对发配电设备进行智能管控，精准管控控制电网潮流，减少对国家电网的影响，减少对国家电网的电力需求，减少输电线路损耗，为企业降本增效。

电网智能管控平台主要技术指标：千万吨级钢铁联合体自发电利用率提高7%； 电力系统自动拓扑识别周期≤20ms； 潮流控制系统整组动作时间

经过多个工程项目的实施，电网智能管控平台的技术功能逐步完善炼钢厂综合能耗管理系统，实现了八大核心功能：

电网智能管控平台主界面

1. 电网运行更安全

对电网各种运行方式进行仿真分析，检查调度方案的安全性和合理性，检查用电设备，提前规避电网安全风险。

2.潮流控制自动化

协调控制全厂的源、网、荷、储，实现全电网潮流控制的自动化。 事件将在5ms内启动，系统将在70ms内发出控制命令。 有效防止钢铁企业发电回馈电网，确保进线流量不超限，实现短期孤网功能，确保负荷稳定运行。

3、智能电网调度

实现全厂站无人值守，大大减少操作人员，提高调度员操作水平，规范操作制度。

4.全景数据采集

全方位采集电网数据，为电网智能管控平台提供统一的基础数据。

5、标准化设备操作维护

全面管理全厂供配电设备运维，优化设备运行方式，挖掘设备潜力，降低设备故障率，提高供配电设备综合效益，提高设备运行和维护的效率。

6、智能事故处理

全时全网毫秒级抓取事故告警信息，方便全网故障统计分析，提高事故分析的准确性和速度。

7、智能辅助控制可视化

实现各区域变电站图像监控、火警、消防、智能照明、安防、环境检测等系统的智能联动控制。 对各变电站进行远程视频监控，实现智能化安防管理。

八、有序高效用电

通过对用电负荷的综合分析，实现对负荷的准确预测，调整冲击负荷，为企业降低用电成本。

三、电网智能管控平台应用效果

应用实践表明，中冶京城钢铁企业电网智能管理平台（）适用于新建项目或改造项目的企业电网。 各生产区35kV\10kV配电室全面智能化控制。 平台实现企业电网供电、配电网、发电机组、负载、储能高效协同运行，避免能源浪费和人工应急切换操作，最大限度利用自发电力，节约大量电能费用； 自发机组运行稳定，主降压变压器支付基本电费的能力降低，节省大量基本电费； 所有变电站无人值守，节省大量人工成本； 工厂面临“双控双限”限电措施时，以进线流量为基准，实现用电负荷精准控制，最大限度降低停电对企业生产的影响。

临沂钢铁电网智能控制中心

该技术产品获中国五矿科技进步一等奖、中国创新方法大赛全国总决赛一等奖、中国质量协会质量技术奖二等奖、中国钢铁工业协会/中国金属学会冶金科学技术奖，经认证达到国际领先水平。

与国内外同类产品相比，该平台全方位解决了钢厂内部电网在建设、管理、运维等方面的各类问题，使运营管控有了重大变革企业电网模式和管理模式，引领企业电网信息化、全球化、数字化、智能化的发展方向，为“碳达峰、碳中和”的目标赋能增效。

来源 | 中冶京城

一、概述

水电气联管是将同一用户的电表、水表、气表统一到一个账户（同时有子账户），使用一套软件进行统一管理。 当账户余额不足时，可实现停电提醒，既达到预付费用的目的，又实现水电统一管理。

水电联合管理系统是我公司节能监管平台系列产品的子系统之一。 主要用于水电表远程抄表、数据统计、预付费用等，停机无成本，达到节能降耗、科学管理的目的。

水电联合管控系统主要由智能水表、智能电表、数据采集网关、通信网络、系统软件和管理计算机组成。

水、电、气联动管控系统是我公司根据客户管理需要和市场实践开发的一套实用新型专利产品。 采用先进的自动控制技术、数据采集技术、计算机技术、网络通讯技术、数据库技术，实现水电在线监测、数据采集、充电管理和节能控制。

水电联管系统应用最新的物联网技术，实现移动监控设备操作、移动支付和网络支付，大大简化了管理，方便了用户。

2.设计思路

一、传统IC卡电表的弊端

传统的IC卡预付费电表和水表解决了人工抄表和上门收费困难的管理问题，但在使用过程中存在着几个问题。

1.1 IC卡电表存在的主要问题是用户在管理中心充值后需要将IC卡插入电表，才能将充值金额转入电表。 当电表出现故障，无法正常计费时，又没有必要的监控手段，不能及时发现问题和维修，会导致用户长期用电不缴费。

1.2 IC卡水表除与上述电表存在相同问题外，还存在欠费断水用电磁阀因长期浸入水中时不时出现受影响的现象由水质。 由于供水后阀门故障，经常出现用户付费后无法打开阀门供水的问题。 维修和更换水表的工作量比较大，不仅造成后期维护成本高，而且给用户造成了非常不好的影响。

1.3 用户欠费时强制停水，不仅不人性化管理，还会带来一些消防隐患。

1.4 由于充值卡在付款后有较长一段时间不会使用，给用户保管带来不便。

二、预付款的用途

2.1 预付费的初衷是为了预付费用，关闭欠费支付，解决收费难的问题。

2.2 预付费用是一种管理方式而非最终目的。 主要是为了水电费的顺利回收，而不是花费大量精力去催促用户要钱。

3、水电综合管控系统设计思路

3.1采用智能远程控费电表，用户缴费后，采集软件直接通过网络将充值数据发送到终端电表。 用户欠费后，可自动或手动切断电源。

3.2 采用光电直读式智能水表，通过网络将水表数据和电表数据同时上传至管理中心。

3.3 采用用户账户分类、账户统一扣费的方式，实现水电账户绑定、水电账户联动。 当账户欠费时，会断电，达到不停水不停地强制用户还款的目的。

3.4 水电联合管控系统不仅解决了老式预付费电表、水表的弊端，大大降低了后期维护成本，提高了设备​​和系统的稳定性和可靠性，而且解决了预付费用和强制付款。 实现了科学化、人性化的管理。

3.5 水电联合管控系统可对设备进行在线监控，及时发现、维护和解决问题。

3.6 未来与企业能耗监控机能源管理平台系统对接，不产生二次投资。

三、系统架构

一、系统结构图

2.架构说明

2.1 数据网关可以采集不同类型的表计数据，分类存储并实时或定时上传。

2.2 数据网关以楼宇为单位，按安装的电表数量配置。 安装在楼层弱电室内，可接楼层开关或与弱电井分开布线。

2.3 数据网关下行有4个口，其中3个分别接楼层水表、电表、气表。

2.4 电表、水表、气表等多表同时计量，实现水、电、气联管。

2.5 总结后楼宇数据网关通过局域网连接到楼宇弱电房的网口。

四、系统功能

一、系统管理

1.1 可实现电管、水管、水电联合监管等多种功能。

1.2 登陆人员（水管、电管、水电联管）的设置和身份识别。

1.3 对于水管器，只能显示和操作水管部分的功能； 对于电管理器，只能显示和操作电管理部分的功能； 水电联管器，所有功能均可显示和操作。

2、高精度水、电、气计量

采用高精度、双向计量的多功能智能电表，可以准确计量用户负荷和系统负荷，优化容量设计，有助于合理分配能源使用，降低使用成本。

3、预付费管理

3.1 预付费是一种先收费后使用的管理方式。 目的是保证（具有一定的强制性）用户按时缴纳水电煤气费，不需要管理人员上门被动催费；

3.2 我们科学地结合三表管理，科学设计分类数据统计账户和公共费用结算账户，实现单独计量、自动核算、统一扣除。

3.3 当用户欠费时，实行停电代替不停水、气的模式，充分达到预付费用的目的，管理更人性化。 成本。

4.预付费模式

4.1 现金充值，用户向财务部门支付现金，财务收款人通过专用的充值管理模块进行操作。 充值后，电脑直接将充值金额的数据通过网络发送给智能电表。

4.2 用户持充值卡，同时楼管配备收付卡读卡器进行扣费和充值。

4.3 用户通过微信、支付宝等支付平台进行支付。

5、用电量、用水量监测分析

5.1 可对整个系统范围内的用户使用情况进行连续监测，实时监测用户用水量、当前功率因数等水电参数，并进行使用情况分析。

5.2 可对整个系统内的测量仪表、数据网关等设备进行实时状态跟踪监控，实时掌握设备运行状态。

6、水电消耗统计分析

6.1 每日能耗数据可自动上传至服务器，供电管理人员可查询并为用户提供水量、电能和需求的综合统计报表，包括不同费率时段的用电量。

6.2 可进行日、月、季、年的统计、记录，并可显示、打印、查询。

7.报警和事件管理

系统可在水流或水流突然变化时发出信息语音提示，同时可将报警信息以邮件或短信的形式通知相关人员。

8.报表及历史数据管理

8.1自定义新模板生成报表，可手动生成，也可按预设时间生成，可转成xml格式发送打印。

8.2 系统基于SQL数据库完成历史数据管理，所有实时采样数据都可以保存到历史数据库中。

9. Web客户端和用户管理

9.1系统软件基于B/S架构，可通过IE浏览器查看能源监控画面，查询用电量； 用户权限管理可以防止未经授权的操作。

9.2 可定义不同级别用户的登录名、密码和操作权限，为系统运行、维护和管理提供可靠的安全保障。

十、系统开放性

10.1 系统具有良好的开放性，可以方便与其他智能设备进行通信；

10.2 系统具有第三方通信功能，可以作为服务器端向其他程序提供数据，也可以作为客户端从其他系统获取数据。

五、设备技术参数及特点

1、智能电表选型

1.1 每个仪表或仪表模块都有自己的CPU，可独立实现所有控制功能

1.2 仪表或模块自带负载检测功能，可通过数据中心设置阈值，由用户实际使用情况决定，实现过载开关功能。

1.3 可设置定时开关机功能，以周为单位，每天可设置4个定时开关机时间段； 也可以根据需要设置节假日的切换时间段。

1.5具有分时功率限制功能，可在不同时间段限制不同的过载功率。

1.6 具有多种费率和分时计费功能。

1.7 大屏幕液晶显示账户数据和功能参数。

1.8 具有485远程通讯接口和红外本地数据接口，均具有耐压抗干扰隔离设计，确保通讯稳定可靠。

1.9 符合国家电网技术标准，具有标准的通讯协议。

2.0智能电表可根据应用选择单相智能电表、三相智能电表、多功能电表灯

2、智能水表和气表的选择

2.1 水表、气表均采用光电直读绝对编码方式，无需初始化，自动记忆码盘位置； 直接读取窗口值，无需累计脉冲转换，无累计误差，实现了仪表数显轮上数据的直接读取，保证了仪表测量数据与后台数据的完全统一。

2.2 采用M-BUS总线技术，通讯和供电仅需两根线，无需区分正负极性，无需外接电源，安装方便

2.3 系统采用三级结构，具有优良的系统扩展性，方便管理部门增加新表；

2.4 计量器具出厂时具有唯一的ID号，并建立完整的生产、调试、使用和维护记录；

2.5 全密封设计，防水性能好，浸泡在水中也能正常工作。

2.6 不受外界强磁攻击，具有极高的抗干扰性能； 能有效解决水表反接和水锤现象。

3.数据网关

WG315数据网关是能耗监控系统中的关键设备。 通过RS-485和MOD-BUS主流通讯协议与现场的智能仪表、智能水表、流量计、燃气表、温度传感器、压力传感器等测量监控设备相连。 进行参数设置、命令下发、数据采集、数据冻结、状态监控等； 支持RS-485、TCP/IP、GPRS等多种通讯方式与管理服务器连接，接收配置命令，上传采集数据。

3.1 设计特点

(1) 采用RAM平台，低功耗嵌入式系统/微控制器结构，最大功耗不超过10VA； 系统运行快速、稳定、可靠，平均无故障时间不低于10万小时，直观明了，操作简单方便。

(2) 内嵌WEB页面，采用大屏幕液晶显示，支持通过TCP/IP协议进行远程WEB配置； 内置DL/T 645-1997、CJ/T 188-2004等多种标准通讯协议，可根据监控终端选型进行通讯配置； 支持特殊需求的通信协议编写。

3.2 功能操作

(1) 可显示电流、电压、电流等功耗运行参数及用户信息查询。 具有异常状态报警和用户账号查询功能。

(2)查询个人或单位用户数据信息，授权设置和更改用户参数。 .

(3)对个人用户或群组用户进行电源开关操作。

3.3 数据收集

(1) 数据网关支持两种数据采集模式：数据中心命令采集和主动定时采集，定时采集的时间间隔可以秒配置，范围从60秒到86400秒（一天）； 实时采集或按设定时间间隔自动采集电表实时电量、日冻结电量、月末冻结电量等数据

(2)实时采集配电监控终端的电流、电压、功率因数、相位平衡等电力运行参数并上传至服务器。

（3）实时采集水表、流量计等计量设备的终端数据，识别环境监测终端的运行状态和监测数据，并上传至服务器。

(4)采集各电能表的实时和每日冻结电能指示，具有数据采集、数学运算、分类/分项能耗值计算功能。

3.4 数据存储

(1) 网关可自动存储采集的计量监控终端数据，保存时带有时间戳标记，数据存储容量大，能够存储至少4周的历史数据（每10分钟冻结一次），存储容量可扩展。

(2) 可保存各电能表24小时冻结电能数据、31日零点冻结电能数据、12月末零点冻结数据和重点用户条件冻结数据。

(3) 具有更换计量装置时回零、底码等处理功能

(4)具有断电数据保持功能，当电源瞬间或长时间断电时，具有数据保存功能。

3.5 数据传输

(1) 所有对外接口均采用隔离防雷设计，安全可靠。

(2) 具有远程传输功能，网关与后台服务器通信，可以使用以太网（优先）、GPRS、ADSL、CDMA等方式远程传输能耗数据。

(3) 支持数据主动上报，支持掉电数据存储，具有断点续传功能，保证数据传输一致、准确、可靠能耗监测管理系统屏，断网不影响数据传输的准确性。

(4)传输方式为：网络层采用IP协议； 传输层使用TCP/UDP协议； 应用层协议参考建设部发布的《分项能耗数据传输技术导则》。

3.6 功能参数

(1)数据网关参数可远程或就地设置，包括主站信息、抄表间隔、抄表时间、抄表数据项、路由、电表地址、关键用户电表地址等参数。

(2)时间校准功能网关内部硬件时钟设计具有实时时钟和自动同步功能，时钟误差小于0.5S/d。 后台服务器可以远程调整网关时间，网关可以广播电表时间。

(3) 具有自诊断功能，数据网关对发现的设备（包括通信）具有自检功能、异常记录和报警功能。

(4)遥控和预购电功能。 网关支持后台中心远程控制电表，支持预付费电表接入，支持远程购电。

(5)数据网关支持本地或远程升级。