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0 引言
根據(jù)《節(jié)約能源法》、《節(jié)約用電管理辦法》等法律、法規(guī)的規(guī)定，以及加快建設(shè)資源節(jié)約型、環(huán)境友好型社會(huì)的要求，進(jìn)一步加強(qiáng)企業(yè)用電需求側(cè)管理，提高電能利用效率引起了各方的關(guān)注，國(guó)家質(zhì)監(jiān)總局和國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)化管理委員會(huì)發(fā)布了GB/T8222-2008《用電設(shè)備電能平衡通則》，浙江、上海等地2009年已陸續(xù)開展企業(yè)電能平衡測(cè)試。上海市經(jīng)信委在2009、2010年連續(xù)兩年發(fā)布了重點(diǎn)用電企業(yè)電能平衡工作的通知。電能平衡是研究與分析一定數(shù)量的電能進(jìn)入用電體系后的分布與利用情況，即用電體系的各個(gè)環(huán)節(jié)有效利用了多少電能，損失了多少電能。目的是通過普查、統(tǒng)計(jì)、測(cè)試、計(jì)算等手段，揭示企業(yè)在整個(gè)生產(chǎn)過程中各個(gè)用電環(huán)節(jié)的電能使用情況，研究分析哪些是合理使用，哪些是不合理使用，哪些損失是必要的，哪些損失是不必要的。在此基礎(chǔ)上找出使用中的問題，制定節(jié)電措施和整改規(guī)劃。通過改造舊設(shè)備，加強(qiáng)科學(xué)管理，采用新產(chǎn)品、新工藝、新技術(shù)、新材料等手段降低產(chǎn)品用電單耗，使企業(yè)電能利用率提高到一個(gè)新的水平�，F(xiàn)實(shí)意義有：摸清用電設(shè)備家底，全面了解設(shè)備運(yùn)行狀況以及損耗所在；掌握用電水平；找出企業(yè)設(shè)備和管理中的薄弱環(huán)節(jié)，制定節(jié)電規(guī)劃；使用電管理人員和具體測(cè)試人員的技術(shù)素質(zhì)得到提高，培養(yǎng)一批技術(shù)管理人員。
1 電能平衡的基本概念及原則
電能平衡是供電電量在用電系統(tǒng)內(nèi)的輸送、轉(zhuǎn)換、利用進(jìn)行考核、測(cè)量、分析和研究，并建立供給電量、有效電量和損失用電量之間平衡關(guān)系的全過程。
有功電能平衡測(cè)試的方法有兩種：
正平衡法又稱直接平衡法，即運(yùn)用測(cè)試和計(jì)算方法直接求得用電體系的輸入有功電量和有效利用電量，而體系損失的有功電量即為二者之差。
反平衡法又稱間接平衡法，即運(yùn)用測(cè)試和計(jì)算方法直接求得用電體系的輸入有功電量和體系損失的各項(xiàng)有功電量，而體系有效利用電量即為二者之差。
電能平衡的原則是：電能平衡的理論基礎(chǔ)是能量守恒定律，是電能“收入”與“支出”的平衡；電能平衡是能量平衡而不是功率平衡。所以電量應(yīng)使用電能表測(cè)定，對(duì)于穩(wěn)定負(fù)荷可利用輸入功率與輸出功率來求其電能利用率。企業(yè)電能平衡是在企業(yè)正常生產(chǎn)情況下進(jìn)行的，它反映的不一定是企業(yè)用電設(shè)備的額定效率，而是實(shí)際運(yùn)行狀況時(shí)的使用效率。電能平衡可取用某一代表日、某正常生產(chǎn)月、某正常生產(chǎn)季度或某一年的用電量來進(jìn)行平衡，一般企業(yè)電能平衡的時(shí)間取代表年。企業(yè)電能平衡的測(cè)算誤差不得超過10%。
2 電能平衡方法
通過對(duì)工業(yè)企業(yè)內(nèi)部的主要電器設(shè)備，如變壓器、電機(jī)（如泵、風(fēng)機(jī)、空壓機(jī)）、照明設(shè)備、電纜、電熱設(shè)備、整流設(shè)備、空調(diào)制冷設(shè)備等電器及整個(gè)配電系統(tǒng)，采用智能電工儀器進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，采集設(shè)備與系統(tǒng)的電流、溫度、功率、功率因素、有功電度、無功電度等用電信息，建立工業(yè)企業(yè)電能平衡信息管理系統(tǒng)。系統(tǒng)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)如下：
系統(tǒng)管理根據(jù)工業(yè)企業(yè)現(xiàn)場(chǎng)情況，采用現(xiàn)場(chǎng)總線、光纖環(huán)網(wǎng)或無線通訊（Zigbee物聯(lián)網(wǎng)）中的一種或多種結(jié)合，優(yōu)化組網(wǎng)方式；實(shí)現(xiàn)配電智能監(jiān)控，用電設(shè)備信息集抄和管理。減輕專職人員工作量，提高工效。
3 管理系統(tǒng)功能
3.1人機(jī)交互界面
系統(tǒng)具有友好的全中文人機(jī)交互界面。標(biāo)準(zhǔn)的變配電系統(tǒng)具有CAD一次單線圖顯示中、低壓配電網(wǎng)絡(luò)的接線情況；龐大的系統(tǒng)具有多畫面切換及畫面導(dǎo)航的功能；分散的配電系統(tǒng)具有空間地理平面的系統(tǒng)主畫面。
系統(tǒng)主畫面的一次接線圖顯示工程名稱、開關(guān)柜編號(hào)、回路編號(hào)及回路名稱等信息，其中回路的名稱可由系統(tǒng)級(jí)管理員自定義更改；畫面還可顯示SOE事件實(shí)時(shí)記錄窗口、系統(tǒng)功能快捷鍵、當(dāng)前操作人員、系統(tǒng)當(dāng)前時(shí)間及系統(tǒng)運(yùn)行天數(shù)等信息；空間地理平面的主畫面顯示了該工程區(qū)域內(nèi)各變電箱的地理位置等信息。
系統(tǒng)主畫面可直觀顯示各回路的運(yùn)行狀態(tài)，并具有回路帶電、非帶電及故障著色的功能。主要電參量直接顯示于人機(jī)交互界面并實(shí)時(shí)刷新，如變壓器進(jìn)線，重要出線的電壓、電流、功率、頻率等；一般出線的三相電流信息等；還可通過調(diào)用重要回路子畫面查看該回路的詳細(xì)電參量信息。
3.2用戶管理
系統(tǒng)提供了多級(jí)管理權(quán)措施，對(duì)不同級(jí)別的用戶賦予不同權(quán)限，從而保證系統(tǒng)在運(yùn)行過程中的安全性和可靠性。如對(duì)某重要回路的合/分閘操作，需操作員級(jí)用戶輸入操作口令外，還需工程師級(jí)用戶輸入確認(rèn)口令后方可完成該操作。
系統(tǒng)一般保留最高管理權(quán)限—系統(tǒng)管理員，系統(tǒng)級(jí)管理員可完成該系統(tǒng)所設(shè)計(jì)的所有操作動(dòng)作，還具有添加新用戶，分配用戶權(quán)限，刪除用戶等功能。
3.3采集處理與控制
系統(tǒng)可實(shí)時(shí)和定時(shí)采集現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備的各電參量及開關(guān)量狀態(tài)（包括三相電壓、電流、功率、功率因數(shù)、頻率、電能、溫度、開關(guān)位置、設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)等），將采集到的數(shù)據(jù)或直接顯示、或通過統(tǒng)計(jì)計(jì)算生成新的直觀的數(shù)據(jù)信息再顯示（總系統(tǒng)功率、負(fù)荷最大值、功率因數(shù)上下限等），并對(duì)重要信息量進(jìn)行數(shù)據(jù)庫(kù)存儲(chǔ)。對(duì)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備的操作（如合/分閘控制、電容投切等）可進(jìn)行本地手動(dòng)操作和遠(yuǎn)程控制操作等，并具有權(quán)限保護(hù)，防誤閉鎖功能，可根據(jù)開關(guān)量和模擬量的組合實(shí)現(xiàn)閉鎖。
3.4趨勢(shì)曲線分析
系統(tǒng)對(duì)采集的電參量進(jìn)行分類識(shí)別并將必要參量存儲(chǔ)至數(shù)據(jù)庫(kù)，對(duì)所有參量存儲(chǔ)可達(dá)兩年，電能參量的存儲(chǔ)可達(dá)三年以上，并可根據(jù)用戶需求及硬件配置更改存儲(chǔ)時(shí)間。
系統(tǒng)提供了實(shí)時(shí)曲線和歷史趨勢(shì)兩種曲線分析界面，通過調(diào)用相關(guān)回路實(shí)時(shí)曲線界面分析該回路當(dāng)前的運(yùn)行負(fù)荷狀況。如通過調(diào)用某配出回路的實(shí)時(shí)曲線可分析該回路的電氣設(shè)備所引起的信號(hào)波動(dòng)情況。系統(tǒng)的歷史趨勢(shì)即系統(tǒng)對(duì)所有已存數(shù)據(jù)均可查看其歷史趨勢(shì)，方便工程人員對(duì)監(jiān)測(cè)的配電網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行質(zhì)量分析。
3.5用電設(shè)備能效管理
系統(tǒng)可以記錄變壓器負(fù)載率和損耗；電纜損耗和線損率；電動(dòng)機(jī)效率和機(jī)組能效比；電動(dòng)機(jī)和泵效率；電動(dòng)機(jī)和風(fēng)機(jī)效率；電動(dòng)機(jī)效率和空壓機(jī)負(fù)載率；電動(dòng)機(jī)效率；照明容量、數(shù)量和年耗電量；電熱設(shè)備負(fù)載率和損耗；整流設(shè)備損耗和用電量等用電設(shè)備信息。
3.6電能管理與報(bào)表打印
系統(tǒng)具有標(biāo)準(zhǔn)的電能報(bào)表格式并可根據(jù)用戶需求設(shè)計(jì)符合其需要的報(bào)表格式，系統(tǒng)可自動(dòng)統(tǒng)計(jì)�？勺詣�(dòng)生成各種類型的實(shí)時(shí)運(yùn)行運(yùn)行報(bào)表、歷史報(bào)表、事件故障及告警記錄報(bào)表、操作記錄報(bào)表等，可以查詢和打印系統(tǒng)記錄的所有數(shù)據(jù)值，自動(dòng)生成電能的日、月、季、年度報(bào)表，根據(jù)復(fù)費(fèi)率的時(shí)段及費(fèi)率的設(shè)定值生成電能的費(fèi)率報(bào)表，查詢打印的起點(diǎn)、間隔等參數(shù)可自行設(shè)置；系統(tǒng)設(shè)計(jì)還可根據(jù)用戶需求量身定制滿足不同要求的報(bào)表輸出功能。
3.7事件記錄和故障報(bào)警
系統(tǒng)對(duì)所有用戶操作、開關(guān)變位、參量越限及其它用戶實(shí)際需求的事件均具有祥細(xì)的記錄功能，包括事件發(fā)生的時(shí)間位置，當(dāng)前值班人員事件是否確認(rèn)等信息，對(duì)開關(guān)變位、參量越限等信息還具有聲音報(bào)警功能，同時(shí)自動(dòng)對(duì)運(yùn)行設(shè)備發(fā)送控制指令或提示值班人員迅速排除故障。
4 電能平衡步驟
4.1普查
從電網(wǎng)進(jìn)戶點(diǎn)開始，按供電路徑查清電氣設(shè)備、用電設(shè)備的家底。如變壓器、線路、電動(dòng)機(jī)、風(fēng)機(jī)、水泵、空壓機(jī)、制冷機(jī)等主要用電設(shè)備的容量、型號(hào)、主要性能參數(shù)、分布、工況等情況逐臺(tái)登記，建立臺(tái)賬，畫出全廠用電的線路圖。
4.2基礎(chǔ)測(cè)試
根據(jù)《上海市工業(yè)企業(yè)電能平衡信息管理系統(tǒng)》所要求填寫的項(xiàng)目進(jìn)行基礎(chǔ)測(cè)試，基礎(chǔ)測(cè)試主要依靠企業(yè)現(xiàn)場(chǎng)配備的電力和熱工儀表進(jìn)行。其中，運(yùn)行數(shù)據(jù)中的平均電流要能代表該設(shè)備的正常生產(chǎn)時(shí)的平均值，需根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)電力儀表（電流表）結(jié)合設(shè)備運(yùn)行特點(diǎn)通過統(tǒng)計(jì)方法進(jìn)行確定。
4.3鎖定重點(diǎn)
根據(jù)普查臺(tái)賬和初步測(cè)試結(jié)果填寫《上海市工業(yè)企業(yè)電能平衡信息管理系統(tǒng)》軟件，鎖定節(jié)能潛力重點(diǎn)。
4.4系統(tǒng)測(cè)試評(píng)估
對(duì)鎖定重點(diǎn)的系統(tǒng)運(yùn)用專業(yè)測(cè)試儀器設(shè)備進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試，在測(cè)試的基礎(chǔ)上結(jié)合系統(tǒng)日常運(yùn)行記錄數(shù)據(jù)和運(yùn)行特點(diǎn)，對(duì)系統(tǒng)節(jié)能潛力進(jìn)行量化分析，提出解決方案，并進(jìn)行經(jīng)濟(jì)性比較。
4.5整改
針對(duì)普查中和測(cè)算分析中發(fā)現(xiàn)的問題，制定整改規(guī)劃。做到邊查邊改，邊測(cè)邊改，堵塞浪費(fèi)漏洞，并落實(shí)節(jié)電措施。
5 測(cè)試內(nèi)容和范圍
5.1基礎(chǔ)測(cè)試
基礎(chǔ)測(cè)試主要利用現(xiàn)場(chǎng)儀表和便攜式儀表進(jìn)行，測(cè)試范圍原則上要包括變壓器、配電線路、電動(dòng)機(jī)、電熱設(shè)備、整流設(shè)備和照燈具等所有供配電系統(tǒng)和用電系統(tǒng)，以運(yùn)行的電數(shù)據(jù)為主。電力變壓器要求全部測(cè)試，電纜要求采集16mm2以上的電纜數(shù)據(jù)。填寫軟件時(shí)小于5.5kw的電動(dòng)機(jī)設(shè)備和小于8kw的電熱和整流設(shè)備可批量填寫軟件。
5.2系統(tǒng)診斷
診斷測(cè)試以電機(jī)系統(tǒng)為主，通過測(cè)試結(jié)合企業(yè)歷史記錄，深入分析系統(tǒng)的節(jié)能潛力，提高節(jié)能改造方案并進(jìn)行投資回報(bào)分析。根據(jù)本次電能平衡的工作要求，每個(gè)企業(yè)至少完成2個(gè)電機(jī)系統(tǒng)的節(jié)能診斷評(píng)估，對(duì)于年耗電量大于50萬kwh的泵、風(fēng)機(jī)和空壓機(jī)系統(tǒng)、年耗電量大于100萬kwh的制冷空調(diào)系統(tǒng)和年耗電量大于30萬kwh的其他電機(jī)系統(tǒng)作為重點(diǎn)，根據(jù)基礎(chǔ)測(cè)試的結(jié)果和對(duì)節(jié)能潛力初步分析確定節(jié)能潛力最大的兩個(gè)系統(tǒng)進(jìn)行診斷評(píng)估。
6 電力監(jiān)控儀表在電能平衡中的應(yīng)用
7 電能平衡工作成果
7.1促進(jìn)企業(yè)供用電設(shè)備的管理，幫助進(jìn)一步摸清了家底。量化了各類型用電設(shè)備的耗電情況，見下圖。
7.2提供節(jié)能技改項(xiàng)目的實(shí)施數(shù)據(jù)
以上海近2年工業(yè)企業(yè)電能平衡試點(diǎn)為例，共完成各類節(jié)能診斷項(xiàng)目21個(gè)（其中，泵系統(tǒng)5個(gè)，空壓機(jī)系統(tǒng)6個(gè)，制冷機(jī)系統(tǒng)項(xiàng)目4個(gè)，照明系統(tǒng)1個(gè)，電加熱項(xiàng)目4個(gè)，21個(gè)診斷項(xiàng)目的總節(jié)能潛力為1588萬kwh/年，占總節(jié)能量的86.55%，診斷項(xiàng)目的節(jié)能潛力占企業(yè)總耗電量的6.27%。預(yù)計(jì)投入3581萬元，年經(jīng)濟(jì)效益1076萬元，平均投資回收期3.33年。
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項(xiàng)目 |
光明乳品八廠 |
愛知鍛造 |
石化PVA廠 |
上海鍋爐廠 |
東海輪胎 |
海立鑄造 |
上海電機(jī)廠 |
申美飲料 |
總計(jì) |
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年總能耗(tce) |
11381 |
14135 |
87151 |
21631 |
15073 |
16202 |
26499 |
24558 |
216630 |
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年總電耗(萬kWh) |
1715 |
2585 |
4047 |
2860 |
1145 |
3933 |
3871 |
5187 |
25342 |
|
預(yù)見節(jié)電量(萬kWh) |
166 |
358 |
260 |
282 |
62 |
305 |
315 |
89 |
1836 |
|
預(yù)見節(jié)電量(tce) |
670 |
1445 |
1050 |
1141 |
249 |
1231 |
1271 |
359 |
7416 |
|
預(yù)見節(jié)能率(%) |
9.67 |
13.84 |
6.42 |
9.87 |
5.39 |
7.74 |
8.13 |
1.71 |
7.24 |
|
新增節(jié)能量(萬kWh) |
166 |
358 |
260 |
186 |
62 |
95 |
310 |
89 |
1524 |
|
新增節(jié)能量(tce) |
670 |
1445 |
1050 |
751 |
249 |
382 |
1250 |
359 |
6157 |
|
新增節(jié)能率(%) |
9.67 |
13.84 |
6.42 |
6.50 |
5.39 |
2.40 |
8.00 |
1.71 |
6.01 |
|
診斷項(xiàng)目節(jié)能潛力(萬kWh) |
143.17 |
356.23 |
222.62 |
262.15 |
54.00 |
274.96 |
211.11 |
64.00 |
1588 |
|
診斷項(xiàng)目年經(jīng)濟(jì)效益(萬元) |
92.98 |
230.97 |
135.60 |
217.63 |
34.40 |
181.00 |
143.94 |
39.00 |
1076 |
|
診斷項(xiàng)目投資額(萬元) |
199.51 |
641.93 |
1051.20 |
529.28 |
61.82 |
592.00 |
446.50 |
58.50 |
3581 |
|
診斷項(xiàng)目平均回收期(年) |
2.15 |
2.78 |
7.752.43 |
1.80 |
3.27 |
3.10 |
1.50 |
3.33 |
|
|
診斷項(xiàng)目節(jié)能率(%) |
8.35 |
13.78 |
5.50 |
9.17 |
4.72 |
6.99 |
3.10 |
1.23 |
6.27 |
8 報(bào)價(jià)方案
單位：元（RMB）
|
名稱 |
型號(hào) |
單位 |
面價(jià) |
備注 |
|
監(jiān)控主機(jī) |
IPC610H/PIV2.8G/1G/120G/166x DVD/KB+MS/D-Link530+外設(shè) |
臺(tái) |
8500 |
均可用戶自備，以當(dāng)時(shí)市場(chǎng)價(jià)格為準(zhǔn)，該報(bào)價(jià)僅供參考 |
|
顯示器 |
三星19寸液晶顯示器 |
臺(tái) |
3000 |
|
三星22寸液晶顯示器 |
臺(tái) |
3800 |
|
打印機(jī) |
HP LaserJet 1020 A4 |
臺(tái) |
2500 |
|
EPSON-LQ1600KIIIH A3 |
臺(tái) |
4000 |
|
UPS電源 |
山特C1KS |
臺(tái) |
5000 |
|
山特C2KS |
臺(tái) |
6500 |
|
通訊線纜 |
五類線 |
米 |
4.6 |
|
屏蔽雙絞線RVVP 2×1.0 |
米 |
5.6 |
|
光纖（多模） |
米 |
6.6 |
|
通訊機(jī)柜 |
1200×600×600 |
面 |
3000 |
|
2200×600×600 |
面 |
5000 |
|
光電轉(zhuǎn)換 |
HTB-1000 |
只 |
750 |
遠(yuǎn)距離傳輸 |
|
終端盒 |
只 |
60 |
|
尾纖 |
面 |
50 |
|
耦合器 |
面 |
50 |
|
熔接點(diǎn) |
個(gè) |
50 |
|
通訊轉(zhuǎn)換 |
擴(kuò)展卡ACRNET-PCI/4 |
塊 |
3000 |
擴(kuò)展卡 |
|
串口服務(wù)器ACRNET-PORT(2口) |
只 |
3000 |
串口服務(wù)器 |
|
串口服務(wù)器ACRNET-PORT(4口) |
只 |
5500 |
|
通訊前置機(jī)ACRNET-UC02(2口) |
只 |
4000 |
通訊前置機(jī) |
|
通訊前置機(jī)ACRNET-UC04(4口) |
只 |
6000 |
|
通訊前置機(jī)ACRNET-UC08(8口) |
只 |
11500 |
|
通訊管理機(jī)ACRHMI |
臺(tái) |
30000 |
人機(jī)界面 |
|
組網(wǎng)設(shè)備 |
網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)EDS-208 |
臺(tái) |
3000 |
局域組網(wǎng) |
|
網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)EDS-408 |
臺(tái) |
8500 |
|
監(jiān)控軟件 |
Acrel監(jiān)控組態(tài)軟件V6.0 |
系統(tǒng)組態(tài)軟件
圖形組態(tài)軟件
電能管理軟件
數(shù)據(jù)庫(kù)軟件 |
套 |
3萬 |
設(shè)備數(shù)量1～10 |
|
4萬 |
設(shè)備數(shù)量11～20 |
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6萬 |
設(shè)備數(shù)量21～40 |
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8萬 |
設(shè)備數(shù)量41～80 |
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10萬元以上 |
設(shè)備數(shù)量80以上 |
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雙機(jī)版 |
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套 |
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單機(jī)價(jià)格×1.5 |
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數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā) |
每+1用戶 |
套 |
3000 |
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Web發(fā)布 |
每+1用戶（總用戶數(shù)≤5） |
套 |
5000 |
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電力儀表 |
ACR330ELH |
臺(tái) |
4860 |
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ACR220EL |
臺(tái) |
3880 |
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保護(hù)器 |
ARD3 |
臺(tái) |
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根據(jù)不同額定電流 |
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導(dǎo)軌式
電能表 |
DTSD1352 |
臺(tái) |
2050 |
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DDSF1352 |
臺(tái) |
600 |
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溫度巡檢儀 |
ARTM-8 |
臺(tái) |
1620 |
根據(jù)不同控制路數(shù) |
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四遙單元 |
ARTU-P32 |
臺(tái) |
3200 |
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ARTU-M32 |
臺(tái) |
3800 |
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互感器 |
AKH-0.66/K |
臺(tái) |
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根據(jù)不同規(guī)格 |
注：電力儀表和導(dǎo)軌式安裝電表可按上述報(bào)價(jià)的70%優(yōu)惠供應(yīng)。
9 結(jié)束語(yǔ)
在信息化快速發(fā)展的今天，采用現(xiàn)場(chǎng)總線、光纖環(huán)網(wǎng)或無線通訊（Zigbee物聯(lián)網(wǎng)）中的一種或多種結(jié)合，優(yōu)化組網(wǎng)方式，實(shí)現(xiàn)配電智能監(jiān)控，用電設(shè)備的信息集抄和管理。做好電能平衡工作，它可以做到小到一條線路、一個(gè)變電所的主變及各個(gè)電壓等級(jí)的電能平衡，大到整個(gè)企業(yè)的電能平衡。它不僅減少了大量的人力和物力，還能及時(shí)發(fā)現(xiàn)問題，為計(jì)算電能平衡的準(zhǔn)確性和及時(shí)性提供保證。
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