应用于能源监测和工业物联网的电压和电流监控系统EnergySENS

一种普遍适用的能源和电力监控系统，能源和功率测量系统能够直接安装在配电盘柜中， 为楼宇管理系统、工业流程、奶制品、乳制品、灌溉等领域提供了广泛的应用。

工业物联网环境中的能源监测听起来很“未来主义”，但本文并不是关于某个朦胧的未来。 物联网已经真正建立起来，工业物联网 (IIOT) 通过以太网连接到传感器、限位开关、接近探测器、流量单元、传感器、PLC等，作为分层和其他控制方案的一部分，某些驻留云，现在是*的一部分。 在这样的环境下，能源监测和管理会是什么样子？以多种格式提供信息的各种仪表，通过传统方式安装，显然不能胜任集成在复杂控制方案中的任务，而且对于相对较少的测量节点还会占用大量空间。

图 1：在配电盘柜种安装了新型能源管理系统EnergySENS监测器，只占用极少空间（红框）

在制造工厂或楼宇管理系统中测量各种机器和过程系统的能耗、功率、无功功率、功率因数、电压和电流，显然是一项非常必要的功能。将测量数据与过程控制协议以及适用于状态监测的算法相集成，在当今竞争激烈且自动化程度越来越高的世界中提供了巨大的优势。 这导致小型、高性能、可安装的监控传感器的投用，例如，在配电盘上提供电力给各种工业电机、加热器、感应炉、焊机、CNC、机器人或楼宇管理、空调和通风，其他机械服务，例如电梯、自动扶梯、泵、抽风机等。

面对上述挑战，德国电气测量设备制造商Gossen Metrawatt推出了可扩展至 120 个节点或电路的完整监控系统。能源管理系统EnergySENS可用于设计一个全面的能量、功率、无功功率、视在功率、电压和电流监控系统，该系统很容易与使用以太网通信协议的控制层次结构集成。这套非常完整的电气参数提供了复杂控制和状态监测的可能性。以一家大型超市为例，除了冷藏室和环境控制装置外，还有许多展示冰箱和冰柜。在这样的环境中对压缩机、冷凝器风扇、通风、水冷回路等进行全面监控提供了宝贵的管理数据，可以标记制冷剂损失、过度电流消耗、电压不平衡、可疑的高功率或低功耗。从有效的数据生成的合适的异常报告可提供智能标记来指示维护计划——比传统的固定周期维护计划更可取的解决方案。

物理上，能源管理系统EnergySENS监测传感器直接安装在配电盘中，如典型安装照片所示。安装在断路器顶部的监测装置有涵盖监控3路线和12路线的模块可选择。这些可以是单独的单相电路，也可以是三相电路。每个单独的通信模块总共可以监控120条电路。监控分析方案的基本布局如图2所示。来自各个电流互感器变送器的数据由具有以太网连接的通信模块处理。

图2：电压和电流监控系统EnergySENS监控系统示意图

能源记录仪EnergySENS理念的显着优势在于它几乎适用于任何类型的配电盘和断路器。 这与其他具有类似监控分析功能的设备截然不同，然而，这些设备被设计为作为断路器的一部分，或者只能安装在有限范围内的设备上。在图3和图 4 中，展示了用于三路和十二路的监测模块组件，能够安装在任何配电板上。

图 3 适用于感应电机监控的三路传感器排布

图 4：十二路电路监控组件

在监控任务方面，重要的是要做到全面。 在这里，一些常用的系统的监控功能仅限于电流或电流和电压。 对于能源记录仪EnergySENS，可用于监测和控制的参数非常广泛，如下所示。

EScom是通信模块。除了相电压和电流之外，还考虑了各个相角，并计算了每条监测线路的实际功率。在监控的情况下，例如，对于三相电机，无论是星型还是三角型接线，EScom都可以提供总的实际消耗功率、视在功率、总功率因数以及无功功率。

很明显，提供了一个全面的监控程序，能够通过低功率因数、基于线路电流差异的不平衡运行、显着的负载变化以及关键任务电路中可疑的过度消耗或消耗不足向过载的电机发出信号。

这种创新的能源和功率测量系统的应用范围非常广泛。 不仅制造应用，还有许多区域行业都可以从能源记录仪EnergySENS中受益。好的例子出现在乳制品和奶制品行业，以及集约灌溉、鸡蛋生产和肉鸡行业。

在替代能源中，微型逆变器的使用，即用于一个光伏组件或一小组面板的这些单个逆变器，交流电功率和能量监控提供了组件面板效率的关键指标，因此可以标记诸如阴影或受损等面板性能的情况。