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電力需求側(cè)管理及智能電力監(jiān)控技術(shù)在金屬制品行業(yè)錯(cuò)峰限電中的應(yīng)用

點(diǎn)擊次數(shù):1685 更新時(shí)間:2014-02-24

王海芹

安科瑞電氣股份有限公司上海 嘉定 201801

 一、 行業(yè)用戶用電特性分析

金屬制品業(yè)行業(yè)按民生產(chǎn)行業(yè)可細(xì)分為金屬結(jié)構(gòu)制造業(yè)(包括制造建筑用金屬結(jié)構(gòu)、構(gòu)件,金屬橋梁結(jié)構(gòu)、鐵塔、鐵架、金屬支柱、水閘等)、鑄鐵管制造業(yè)、化工、木材、非金屬加工設(shè)備制造、工具制造業(yè):(①切削工具制造業(yè)(重):包括鉆頭、鉸刀、齒輪刀具、螺紋刀具、車刀、鋸片等金屬切削工具的生產(chǎn)。量具量?jī)x的生產(chǎn)不列入本類,列入量具量?jī)x制造業(yè);②模具制造業(yè):包括制造各種金屬模具等; ③手工具制造業(yè)(輕):包括制造各種扳手、鉗子、錘子,挫刀、旋具、鋸條及鐵、木、泥瓦工工具等;。

該行業(yè)分類很細(xì),是較冶煉及壓延行業(yè)來說規(guī)模相對(duì)較小且用電負(fù)荷普遍不是很大(除個(gè)別例外),利用金屬為原料通過熔煉、鍛造、軋制、沖壓等工序完成成品制造,與冶煉及壓延行業(yè)類似性,生產(chǎn)性質(zhì)一般為三班制連續(xù)作業(yè)。

金屬制品行業(yè)用戶設(shè)備分類表

類別

主要設(shè)備

備注

非生產(chǎn)性負(fù)荷

辦公照明、辦公電器、分體及中央空調(diào)、生活用電(食堂電飯車、電水爐等)、廠區(qū)照明及亮化

一般

輔助生產(chǎn)負(fù)荷

傳動(dòng)液壓泵、傳送帶電機(jī)、行車、車間通風(fēng)軸流風(fēng)機(jī)、電焊機(jī)

一般

主要生產(chǎn)性負(fù)荷

高、中頻加熱爐、切割機(jī)、擠壓機(jī)、沖壓機(jī)、焊接機(jī)

重要

安全保障負(fù)荷

電熱爐循環(huán)冷卻水泵、爐體支撐升降液壓泵、空壓機(jī)、車間設(shè)備照明、消防及治安用電設(shè)備

重要

 

二、 行業(yè)用戶參與錯(cuò)峰限電能力分析

1. 該行業(yè)用電負(fù)荷大且為連續(xù)性負(fù)荷不受時(shí)段、季節(jié)、氣候影響,全年無需停產(chǎn)檢修,因此在全年其他時(shí)間都是有負(fù)荷可限的。

2. 緊急錯(cuò)峰限電對(duì)于該行業(yè)難度較大,因其整個(gè)生產(chǎn)流程以整條流水線為主體,且中間主要耗電設(shè)備高、中頻加熱爐(占總負(fù)荷70%)、響應(yīng)時(shí)間較長(zhǎng)需兩小時(shí)。

3. 該行業(yè)用戶階段性錯(cuò)峰時(shí)可結(jié)合生產(chǎn)狀況按要求停止部分流水線即停用其中一條或多條乃至全部。

三、 行業(yè)用戶參與錯(cuò)峰限電技術(shù)方案

(一) 缺口等級(jí)IV級(jí)參與方案

1. 階段性錯(cuò)峰:

在執(zhí)行錯(cuò)峰指令、完成錯(cuò)峰指標(biāo)的前提下,留用流水線生產(chǎn)設(shè)備同時(shí),結(jié)合自身生產(chǎn)工藝流程可有選擇地在不同時(shí)段投入不同的輔助生產(chǎn)設(shè)備錯(cuò)峰。由于階段性錯(cuò)峰具有前瞻性,可提前開始準(zhǔn)備,調(diào)整生產(chǎn)班次分時(shí)段停用響應(yīng)時(shí)間長(zhǎng)的設(shè)備。如:在非錯(cuò)峰時(shí)段增加輔助設(shè)備的使用,錯(cuò)峰各時(shí)段分別減少輔助設(shè)備使用以達(dá)到10%以減負(fù)效果。同時(shí)減少辦公用電等非生產(chǎn)性設(shè)備使用起到節(jié)能輔助效果。

2. 緊急錯(cuò)峰

接到錯(cuò)峰指令后快速停用所有可停輔助設(shè)備,如:行車、電焊機(jī)等可間斷使用設(shè)備,同時(shí)減少非生產(chǎn)性設(shè)備節(jié)能輔助。

(二) 缺口等級(jí)III級(jí)參與方案

1. 階段性錯(cuò)峰:

由于錯(cuò)峰級(jí)別升高(即錯(cuò)峰指標(biāo)增加),可以在沿用IV級(jí)階段性錯(cuò)峰方案的基礎(chǔ)上安排停用流水線,如有2條或以上的可以停用一條多條以達(dá)到減負(fù)10~15%的效果。

2. 緊急錯(cuò)峰:

接到錯(cuò)峰指令后沿用IV級(jí)緊急錯(cuò)峰方案,并采用Ⅲ級(jí)階段性錯(cuò)峰方案的方法,逐步停用流水線。

(三) 缺口等級(jí)II級(jí)參與方案

1. 階段性錯(cuò)峰:

隨著錯(cuò)峰等級(jí)的進(jìn)一步提升,安排停用其主耗電設(shè)備高、中頻加熱爐。

2. 緊急錯(cuò)峰:

接到錯(cuò)峰指令后沿用IV級(jí)緊急錯(cuò)峰方案,并采用Ⅲ級(jí)階段性錯(cuò)峰方案的方法,并增加停用流水線數(shù)量。

(四) 缺口等級(jí)I級(jí)參與方案

1. 階段性錯(cuò)峰:

由有負(fù)荷缺口已至高等級(jí),需要企業(yè)盡大能力支持錯(cuò)峰。

1) 安排停產(chǎn),設(shè)備作年度檢修;或調(diào)整休息日階段性輪休。

2) 如上述方案有切實(shí)困難或?qū)嵤┥鲜龇桨负笕孕鑵⑴c錯(cuò)峰時(shí),可以繼續(xù)采用Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ級(jí)階段性錯(cuò)峰方案及方法盡可能投入大可控負(fù)荷以滿足20%以上錯(cuò)峰需要。

2. 緊急錯(cuò)峰:

在未停產(chǎn)的情況下,接到錯(cuò)峰指令后沿用IV級(jí)緊急錯(cuò)峰方案,然后根據(jù)錯(cuò)峰要求安排停用流水線。

四、 行業(yè)用戶參與錯(cuò)峰限電風(fēng)險(xiǎn)及注意事項(xiàng)

該行業(yè)屬高危行業(yè),需注意防止以下事故發(fā)生:

1. 失電將使得高、中頻爐等的循環(huán)冷卻系統(tǒng)、支撐及轉(zhuǎn)動(dòng)系統(tǒng)失效,無法冷卻將使?fàn)t體受損;無法舉升傾轉(zhuǎn)動(dòng)清空爐料,會(huì)使?fàn)t料固結(jié)在爐內(nèi)也會(huì)使?fàn)t體損壞,這都將直接影響恢復(fù)周期,造成重大損失;

2. 失電會(huì)對(duì)生產(chǎn)流水線直接造成損壞,如電腦部件、聯(lián)動(dòng)裝置等;嚴(yán)重的會(huì)導(dǎo)致整條流水線報(bào)廢造成重大損失。

3. 后續(xù)切割機(jī)、擠壓機(jī)、沖壓機(jī)等生產(chǎn)設(shè)備也會(huì)應(yīng)失電卡死,受到不同程度損壞,材料和產(chǎn)品報(bào)廢乃至造成人員傷害。

因此,該行業(yè)用戶參與錯(cuò)峰不宜采用強(qiáng)制拉電或遙控設(shè)備控制限電,企業(yè)應(yīng)制定有效應(yīng)急預(yù)案,主動(dòng)配合錯(cuò)峰實(shí)施,杜絕惡性事故發(fā)生,既擔(dān)負(fù)社會(huì)責(zé)任又將損失降到低。

五、智能電力監(jiān)控的功能與應(yīng)用

蘇州某金屬制品廠電能管理系統(tǒng)的配電系統(tǒng),10/0.4kV配電系統(tǒng)進(jìn)行用電監(jiān)測(cè)與電能管理;監(jiān)測(cè)范圍為新建變電所的T1、T2變壓器進(jìn)線柜,聯(lián)絡(luò)柜,溫控儀,高壓側(cè)儀表及綜保進(jìn)行遠(yuǎn)程實(shí)時(shí)監(jiān)控和電能管理。該系統(tǒng)總計(jì)有31只儀表(其中包括26只智能電測(cè)儀表ACR220EL,3只中壓保護(hù)裝置AM5,2只溫控儀WHD),分3條總線,都是直接通過屏蔽雙絞線走管道拉至值班室連接到主機(jī)擴(kuò)展卡上,實(shí)現(xiàn)總線上儀表與監(jiān)控主機(jī)的數(shù)據(jù)連通。

5.1網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)拓?fù)鋱D

本監(jiān)控系統(tǒng)采用分層分布式結(jié)構(gòu),即站控層,通訊層與間隔層;如圖(1)所示:

間隔設(shè)備層主要為:多功能網(wǎng)絡(luò)電力儀表、開關(guān)量、模擬量采集模塊和智能斷路器等。這些裝置分別對(duì)應(yīng)相應(yīng)的一次設(shè)備安裝在電氣柜內(nèi),這些裝置均采用RS485通訊接口,通過現(xiàn)場(chǎng)MODBUS總線組網(wǎng)通訊,實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)現(xiàn)場(chǎng)采集。

網(wǎng)絡(luò)通訊層主要為:通訊服務(wù)器,其主要功能為把分散在現(xiàn)場(chǎng)采集裝置集中采集,同時(shí)

站控管理層:設(shè)有高性能工業(yè)計(jì)算機(jī)、顯示器、UPS電源、打印機(jī)、報(bào)警蜂鳴器等設(shè)備。監(jiān)控系統(tǒng)安裝在計(jì)算機(jī)上,集中采集顯示現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備運(yùn)行狀況,以人機(jī)交互的形式顯示給用戶。

 以上網(wǎng)絡(luò)儀表均采用RS485接口和MODBUS-RTU通訊協(xié)議,RS485采用屏蔽線傳輸,一般都采用二根連線,接線簡(jiǎn)單方便;通訊接口是半雙工通信即通信的雙方都可以接收、發(fā)送數(shù)據(jù)但是在同一時(shí)刻只能發(fā)送或接收數(shù)據(jù),數(shù)據(jù)高傳輸速率為10Mbps。RS485接口是采用平衡驅(qū)動(dòng)器和差分接收器的組合,抗噪聲力增強(qiáng),總線上允許連接多達(dá)32個(gè)設(shè)備,大傳輸距離為1.2km。

5.2系統(tǒng)功能

5.2.1系統(tǒng)主界面

系統(tǒng)主監(jiān)控畫面,主要實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)高壓回路的運(yùn)行狀態(tài),紅色代表合閘,綠色代表分閘,斷路器變位時(shí)會(huì)發(fā)出報(bào)警信號(hào),提醒用戶及時(shí)處理故障。本項(xiàng)目10KV高壓段采用AM5保護(hù)器,軟件界面實(shí)時(shí)顯示綜保的運(yùn)行狀態(tài),實(shí)時(shí)顯示綜保的測(cè)量參數(shù)。

圖(2) 高壓系統(tǒng)一次圖

低壓配電二次圖,功能有電量遙測(cè)主要監(jiān)測(cè)運(yùn)行設(shè)備的電參量,其中包括:線三相電壓,電流,功率,功率因數(shù),電能,頻率等電參量及配出回路的三相電流;遙信功能實(shí)現(xiàn)顯示現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài),主要包括:開關(guān)的分、合閘運(yùn)行狀態(tài)和通訊故障報(bào)警;斷路器變位時(shí)會(huì)發(fā)出報(bào)警信號(hào),提醒用戶及時(shí)處理故障。

圖(3) 低壓配電二次圖

5.2.2參數(shù)抄表

參數(shù)抄表功能,主要完成對(duì)低壓各出線回路的電參數(shù)進(jìn)線查詢。支持任意時(shí)刻電參數(shù)查詢,具備數(shù)據(jù)導(dǎo)出和報(bào)表打印等功能。該報(bào)表查詢供變電所2臺(tái)變壓器出線各低壓回路的電參數(shù),主要包括:三相電流、有功功率和有功電度。該報(bào)表各回路名稱和數(shù)據(jù)庫關(guān)聯(lián),方便用戶修改回路名稱。

圖(4) 參數(shù)抄表

5.2.3報(bào)表統(tǒng)計(jì)

用電量報(bào)表功能,可選擇時(shí)間段進(jìn)行查詢,支持任意時(shí)間段電度累計(jì)查詢,具備數(shù)據(jù)導(dǎo)出和報(bào)表打印等功能。為值班人員提供了可靠的電能報(bào)表。該報(bào)表各回路名稱和數(shù)據(jù)庫關(guān)聯(lián),方便用戶修改回路名稱。

圖(5) 電能報(bào)表

5.2.4故障報(bào)警

系統(tǒng)通訊結(jié)構(gòu)示意圖,主要顯示系統(tǒng)的組網(wǎng)結(jié)構(gòu),系統(tǒng)采用分層分布式結(jié)構(gòu),同時(shí)監(jiān)測(cè)間隔層設(shè)備的通信狀態(tài)。紅色表示通訊正常,綠色表示通訊故障。

圖(6)系統(tǒng)通訊結(jié)構(gòu)示意圖

 5.2.5負(fù)荷趨勢(shì)曲線

負(fù)荷趨勢(shì)曲線界面中可直觀的查看回路的負(fù)荷運(yùn)行情況。查看實(shí)時(shí)和歷史趨勢(shì)曲線,點(diǎn)擊畫面相應(yīng)按鈕或菜單項(xiàng)可以完成相應(yīng)功能的切換;幫助用戶進(jìn)線趨勢(shì)分析和故障追憶,具備曲線打印功能。為分析整個(gè)系統(tǒng)的運(yùn)行狀況提供了直觀而方便的軟件支持。

圖(7)趨勢(shì)曲線圖

六、主要監(jiān)控產(chǎn)品

(1)高壓回路或低壓進(jìn)線回路選ACR220EL儀表

該表主要功能有:LCD顯示、全電參量測(cè)量(U、I、P、Q、PF、F);四象限電能計(jì)量、復(fù)費(fèi)率電能統(tǒng)計(jì)、大需量統(tǒng)計(jì);4DI+2DO;RS485通訊接口、Modbus協(xié)議。外形尺寸:96×96mm,開孔尺寸:88×88mm。適用于低壓聯(lián)絡(luò)柜、出線柜。

(3)低壓出線柜選ARD系列

該表測(cè)量三相電流、定值查詢、定值整定、過載、斷相(不平衡)、堵轉(zhuǎn)、欠載、外部故障、阻塞、欠壓等保護(hù)功能、8DI+4DO、電能管理、漏電保護(hù)、SOE記錄、多種起動(dòng)模式、RS485通訊接口、MODbus協(xié)議/Profibus-DP協(xié)議可選。

(4)節(jié)能產(chǎn)品可選導(dǎo)軌表或APF有源濾波裝置

照明箱DDSF1352電表主要功能:電流規(guī)格1.5(6)A、5(20)A、10(40)A、20(80)A可選、復(fù)費(fèi)率電能統(tǒng)計(jì)、電能脈沖輸出、RS485通訊接口、Modbus協(xié)議或DL/T 645規(guī)約可選。外形尺寸:76×89×74mm,4模數(shù)。適用于照明箱的電流、電壓測(cè)量;單相電能計(jì)量。

ARD

DTSF1352導(dǎo)軌式電表主要功能:電流規(guī)格1.5(6)A、5(20)A、10(40)A、20(80)A可選、復(fù)費(fèi)率電能統(tǒng)計(jì)、電能脈沖輸出、RS485通訊接口、Modbus協(xié)議或DL/T 645規(guī)約可選。外形尺寸:126×89×74mm,7模數(shù)。適用于照明箱的三相電能計(jì)量。

DTSD1352導(dǎo)軌式電表主要功能:LCD顯示、全電參量測(cè)量(U、I、P、Q、PF、F、S);四象限電能計(jì)量、復(fù)費(fèi)率電能統(tǒng)計(jì)、大需量統(tǒng)計(jì);電流規(guī)格1.5(6)A、5(20)A、10(40)A、20(80)A可選、RS485通訊接口、Modbus協(xié)議或DL/T 645規(guī)約可選。外形尺寸:126×89×74mm,7模數(shù)。適用于動(dòng)力柜。

ANAPF系列有源電力濾波裝置,以并聯(lián)方式接入電網(wǎng),通過實(shí)時(shí)檢測(cè)負(fù)載的諧波和無功分量,采用PWM變流技術(shù),從變流器中產(chǎn)生一個(gè)和當(dāng)前諧波分量和無功分量對(duì)應(yīng)的反向分量并實(shí)時(shí)注入電力系統(tǒng),從而實(shí)現(xiàn)諧波治理和無功補(bǔ)償。

七、設(shè)備清單

序號(hào)

名稱

型號(hào)、規(guī)格

單位

數(shù)量

備注

1

電力儀表

 

 

 

 

 

 

M5-B

3

安科瑞

 

 

ACR220EL

26

安科瑞

 

 

WHD48-11/HF

2

安科瑞

2

監(jiān)控中心值班室

 

 

 

安科瑞

 

操作臺(tái)

YT-341

1

香河

 

工作站主機(jī)

IPC-610L/769VG/E5300/2G/500G/DVD/88小鍵+鼠標(biāo)(原裝整機(jī)標(biāo)配)2個(gè)串口

臺(tái)

1

研華

 

顯示器

L197WA

臺(tái)

1

聯(lián)想

 

UPS電源

C1K/1KVA

臺(tái)

1

SANTAK

 

打印機(jī)

HP 1108 A4幅面

臺(tái)

1

惠普 甲供

 

系統(tǒng)軟件

正版微軟WINDOWS XP/SP3

1

微軟 甲供

 

工業(yè)網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)

D-LINK 16口

臺(tái)

1

D-LINK

 

工業(yè)串口服務(wù)器

NPORT5232I     RS485接口×2  帶光隔

臺(tái)

4

MOXA

 

工業(yè)開關(guān)電源

KDYA-DG30-24K

4

華力

 

電能管理軟件

系統(tǒng)組態(tài)軟件Acrel-3000V6

1

安科瑞

 

電能管理軟件

數(shù)據(jù)存儲(chǔ)軟件Acrel-dbSQL

1

安科瑞

 

電能管理軟件

電能管理軟件Acrel-EnerSys

1

安科瑞

 

電能管理軟件

設(shè)備驅(qū)動(dòng)軟件Acrel-Driver

1

安科瑞

 

光電轉(zhuǎn)換器

單模光電轉(zhuǎn)換HTB-1100S(25km)

8

 

3

工程材料

 

 

 

 

 

通訊線纜

單模4芯光纖

千米

2

 

 

通訊線纜

屏蔽雙絞線RVVSP 2*0.75

千米

0.2

起帆

 

通訊線纜

BVR 1.5mm

千米

4

 

 

工程輔材

拖線板、轉(zhuǎn)換線、線管、標(biāo)等

1

 

 

計(jì)量箱

每個(gè)變電所內(nèi)配置1臺(tái)共需4臺(tái)。

4

 

 

光纖附件

含熔接、尾纖、法蘭、跳線等

4

 

4

工程施工及調(diào)試

 

 

 

 

 

通訊線纜鋪設(shè)

 

2200

 

 

綜合調(diào)試

 

人/天

25

 

 

設(shè)備運(yùn)輸費(fèi)用

 

項(xiàng)

1

 

 

培訓(xùn)費(fèi)用

 

項(xiàng)

1

 

 

施工改造費(fèi)用

 

項(xiàng)

1

 

 

參考文獻(xiàn):

[1]安科瑞電氣股份有限公司系統(tǒng)解決方案.2013.1版.

[2]《電力電測(cè)數(shù)字儀表原理與應(yīng)用指南》,任致程、周中,電力出版社。

[3] 金屬制品行業(yè)錯(cuò)峰限電技術(shù)指導(dǎo).

 

作者簡(jiǎn)介:

王海芹,女,本科,安科瑞電氣股份有限公司,主要研究方向?yàn)橹悄茈娋W(wǎng)供配電,:    :

 

 

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