智能電力監控技術(shù)在電氣設備制造行業(yè)錯峰限電中的應用

一、 行業(yè)用戶(hù)用電特性分析

       電氣設備行業(yè)按國民生產(chǎn)行業(yè)可細分為:電機制造(發(fā)電機組制造，電動(dòng)機制造，微電機及其他電機制造)；輸配電及控制設備制造（變壓器、整流器和電感器制造，電容器及其配套設備制造）；電線(xiàn)、電纜、光纜及電工器材制造（電線(xiàn)電纜制造，光纖、光纜制造）等，主要從事電氣整機產(chǎn)品制造的行業(yè)。電氣設備行業(yè)產(chǎn)品應用范圍較廣，正進(jìn)入國民經(jīng)濟和人民生活的各個(gè)領(lǐng)域。

       該行業(yè)按變壓器容量分為大型及中小型生產(chǎn)企業(yè)，大型企業(yè)則采用雙電源供電方式，中小企業(yè)一般采用單電源供電，用戶(hù)一般生產(chǎn)時(shí)間為8：00～17：00，也有24小時(shí)連續生產(chǎn)的，對于白天生產(chǎn)的高峰、低谷負荷差較大，屬于典型的“中間大、兩頭小"，連續生產(chǎn)的其負荷曲線(xiàn)相對較平穩，一般相差20％左右。在高溫或嚴寒季節，該類(lèi)企業(yè)的用電需求也有所變化，隨著(zhù)溫度的變化，用電負荷將有顯著(zhù)上升。從全年來(lái)看，該類(lèi)企業(yè)呈現“夏、冬季負荷高，春、秋季負荷小"的特點(diǎn)。

       由于電氣設備行業(yè)的產(chǎn)品較為廣泛，因而，該類(lèi)企業(yè)的工藝標準、環(huán)境控制等要求也不盡相同，主要用電設備見(jiàn)下表： 

電氣設備制造行業(yè)設備分類(lèi)表

二、 行業(yè)用戶(hù)參與錯峰限電能力分析

    1. 該行業(yè)用電負荷隨時(shí)段、季節、氣候影響較大，其負荷曲線(xiàn)白天呈現“中間大、兩頭小"，而年負荷曲線(xiàn)呈現“夏、冬季負荷高，春、秋季負荷小"的特點(diǎn)。當電網(wǎng)負荷出現缺口時(shí)，依據其負荷特點(diǎn)，有步驟、計劃地進(jìn)行負荷控制，按照先控非生產(chǎn)負荷再控生產(chǎn)負荷、先一般負荷再重要負荷的原則實(shí)施技術(shù)錯峰。

    2. 緊急錯峰限電時(shí)停用負荷能快上快下、且不造成人身及重大設備損壞的設備，如照明、空調、辦公設施、沖床、沖壓、電焊、銅鋁焊、機床、銑床、壓縮機、增壓機、車(chē)床等設備。一些重要負荷如消防設備，不適宜參與快速錯避峰。

    3. 該行業(yè)用戶(hù)階段性錯峰可以通過(guò)企業(yè)內部采取調控措施、調整上下班時(shí)間、安排部分設備檢修及安排放高溫假等方式開(kāi)展。如通過(guò)企業(yè)內部采取調控措施的方式，可采用綠色照明技術(shù)、停沖床、沖壓、電焊、銅鋁焊等設備；如調整上下班時(shí)間的方式，可將主要用電設備安排在低谷時(shí)段用電，避免同時(shí)上下班造成的用電負荷驟增驟減的狀況；如采用安排部分設備檢修的方式，可安排生產(chǎn)線(xiàn)等設備在用電高峰期間進(jìn)行檢修。

三、 行業(yè)用戶(hù)參與錯峰限電技術(shù)方案

（一） 缺口等級IV級參與方案

1. 階段性錯峰：

      在接到錯峰指標停后勤用電設施。

2. 緊急錯峰：

       考慮到電網(wǎng)負荷缺口較小，在8：30～11：30、13：00～16：00、16：00～22：00用電高峰期間停照明、計算機打印機等辦公電器、空調、噴塑、修理等非生產(chǎn)負荷；10：30～11：30停食堂；在8：30～11：30、13：00～16：00、16：00～22：00用電期間停用沖床、沖壓、電焊、銅鋁焊、機床、銑床、壓縮機、增壓機、行吊、車(chē)床、冷水機組、烘房等輔助生產(chǎn)負荷。

（二） 缺口等級III級參與方案

1. 階段性錯峰：

       在接到錯峰指標停后勤用電及輔助生產(chǎn)用電設施。

2. 緊急錯峰：

       隨著(zhù)電網(wǎng)缺口的逐步加大，在執行IV級方案的基礎上，在8：30～11：30、13：00～16：00、16：00～22：00用電期間增停注塑機、熱處理、回火爐、箱式爐、電鍋爐、成纜機等輔助生產(chǎn)負荷。

（三） 缺口等級II級參與方案

1. 階段性錯峰：

      在接到錯峰指標停后勤用電、輔助生產(chǎn)用電設施及一半生產(chǎn)線(xiàn)或安排一半設備檢修。

2. 緊急錯峰：

      隨著(zhù)電網(wǎng)缺口的進(jìn)一步加大，供需矛盾顯著(zhù)時(shí)，在執行III級方案的基礎上，在8：30～11：30、13：00～16：00、16：00～22：00用電期間增停2條流水線(xiàn)、2條生產(chǎn)線(xiàn)等主要生產(chǎn)負荷。

（四） 缺口等級I級參與方案

1. 階段性錯峰：

      在接到錯峰指標停后勤用電、輔助生產(chǎn)用電設施及全部生產(chǎn)線(xiàn)、安排設備檢修或放高溫（嚴寒）假。

2. 緊急錯峰：

      隨著(zhù)電網(wǎng)缺口的進(jìn)一步加大，供需矛盾無(wú)法平衡時(shí)，在執行II級方案的基礎上，在8：30～11：30、13：00～16：00、16：00～22：00用電期間停包括另外2條流水線(xiàn)、2條生產(chǎn)線(xiàn)在內的所有用電設施，保安負荷除外。

四、 行業(yè)用戶(hù)參與錯峰限電風(fēng)險及注意事項

    1. 遇到突然停電，會(huì )使工作中的行車(chē)失去平衡，將產(chǎn)生傾斜、脫落，機體本身可能損壞、報廢，地面的設施、作業(yè)人員也可能被砸傷，造成損害和人員傷亡。

    2. 一些在高數控設備上進(jìn)行的設備設施，突然停電會(huì )造成系統數據丟失，產(chǎn)品報廢，設備嚴重損傷，恢復正常生產(chǎn)需要較長(cháng)時(shí)間，產(chǎn)生重大經(jīng)濟損傷。

    3. 溶化爐、高頻爐、鍋爐等設備如遇突然停電，會(huì )使爐膛報廢，溶煉的金屬溶液報廢，且存在發(fā)生火災的隱患。

       因此，該行業(yè)參與錯峰時(shí)，企業(yè)應根據自身的實(shí)際情況，科學(xué)、合理地編制內部應急預案，主動(dòng)配合錯峰實(shí)施，杜絕惡性事故發(fā)生，將損失降到低。

五、智能電力監控的功能與應用

    某電氣制造公司需要對全廠(chǎng)的產(chǎn)品耗能情況做到更加精細化的預算和管理，能夠實(shí)現電力參數的測量顯示和電能計量，電流越限報警（現場(chǎng)采用三層紅黃綠信號燈顯示）。現場(chǎng)采用Acrel-3000電能管理系統配合ACR系列管理儀表實(shí)現遠程電參量（電流，電壓，功率，功率因素等）實(shí)時(shí)監測與分類(lèi)電能計量。以現場(chǎng)測得的大需量（MD）與系統預先設定的需量限定值進(jìn)行比較，在超量時(shí)報警。

5.1 網(wǎng)絡(luò )結構拓撲圖

    整個(gè)系統采用網(wǎng)絡(luò )分布式結構，監控主機位于辦公樓二樓的環(huán)境品質(zhì)檢測部，數據采集主要劃分為三個(gè)區，洗衣機生產(chǎn)回路設備、冰箱生產(chǎn)回路設備和老廠(chǎng)空調生產(chǎn)回路設備。電力儀表的通訊為485總線(xiàn)結構，將信號通過(guò)屏蔽雙絞線(xiàn)傳輸到數據采集器，數據采集器連入廠(chǎng)區的局域網(wǎng)中。

5.2 系統功能

1）系統主界面

       系統提供簡(jiǎn)單、易用、良好的用戶(hù)使用界面。采用全中文界面，CAD圖形顯示配電系統電氣一次主接線(xiàn)圖，顯示配電系統設備狀態(tài)及相應實(shí)時(shí)運行參數，畫(huà)面定時(shí)輪巡切換；畫(huà)面實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)刷新；模擬量顯示；開(kāi)關(guān)量顯示；連續記錄顯示等，通過(guò)畫(huà)面顏色的變化（紅色表示合閘狀態(tài)、綠色表示分閘狀態(tài)）可以看到各回路的分合閘狀態(tài)。

        登錄普通權限用戶(hù)，通過(guò)主界面的操作，可以查看各回路運行的電參量（電流、電壓、有功、無(wú)功、功率因數、電度）；登錄高權限用戶(hù)，可以實(shí)現系統內部電度報表、電流曲線(xiàn)、報警信息的打印及導出功能。

2）系統遙信狀態(tài)報警

       系統發(fā)生運行故障時(shí)，會(huì )及時(shí)發(fā)出聲光報警提示用戶(hù)及時(shí)響應故障回路，同時(shí)自動(dòng)記錄事件發(fā)生的時(shí)間和回路名稱(chēng)，以便用戶(hù)查詢(xún)，追憶故障原因。

3）趨勢曲線(xiàn)分析

       Acrel-3000電能管理系統提供了實(shí)時(shí)曲線(xiàn)和歷史趨勢兩種曲線(xiàn)的分析界面，通過(guò)調用相關(guān)回路實(shí)時(shí)曲線(xiàn)界面分析該回路當前的負荷運行狀況。如通過(guò)調用某配出回路的實(shí)時(shí)曲線(xiàn)可分析該回路的電氣設備所引起的信號波動(dòng)情況。系統的歷史趨勢即系統對所有已存儲數據均可查看其歷史趨勢，方便工程人員對監測的配電網(wǎng)絡(luò )進(jìn)行質(zhì)量分析。

4）報表統計

       電能報表分為時(shí)報表、日報表、月報表三種報表。選擇要查詢(xún)的日期，可顯示每個(gè)時(shí)段的用電量，顯示每個(gè)時(shí)段用電量的報表對比柱狀圖，方便管理員查看分析。

5）電能餅圖

       可以查看任意時(shí)段不同回路的電能百分比，方便了公司內部能耗的調整。

1. 運行效果

    1）實(shí)時(shí)性：項目實(shí)施前現場(chǎng)數據主要靠人工抄錄，1天2次，各回路時(shí)間不統一，可對性差；項目實(shí)施后后臺實(shí)時(shí)采集，50mS一次，可比性強。

    2）存儲管理：項目實(shí)施前紙質(zhì)記錄，查詢(xún)時(shí)翻箱倒柜，年久易失，數據日期管理復雜；項目實(shí)施后計算機存儲，數據可存儲10年以上，查詢(xún)速度快，只需鼠標一點(diǎn)，迅速準確。

    3）整體分析：項目實(shí)施前各個(gè)時(shí)段用電量以及各個(gè)回路用電橫向和豎向無(wú)法對比；項目實(shí)施后通過(guò)曲線(xiàn)分析，峰平谷時(shí)段對比明顯，便于削峰填谷，而且三相用電的調配相對均衡。

    4）數據安全：項目實(shí)施前分散管理，手工定時(shí)備份，對連續數據備份不準確；項目實(shí)施后同步集中管理，系統自動(dòng)即時(shí)備份。

    設備管理：項目實(shí)施前各個(gè)抽屜柜回路通斷電要現場(chǎng)去查看，斷電時(shí)無(wú)報警；項目實(shí)施后通過(guò)后臺一次系統圖清晰展示，回路跳閘時(shí)，后臺自動(dòng)記錄，并伴隨自動(dòng)報警。

    5）負荷調整：項目實(shí)施前調整三相回路負荷平衡比較困難；項目實(shí)施后實(shí)時(shí)管理分配各個(gè)回路電流任務(wù)，使三相電流平衡，日志記錄。

六、主要監控產(chǎn)品

（1）高壓回路或低壓進(jìn)線(xiàn)回路選ACR330ELH儀表

     該表為電能質(zhì)量分析儀表，主要功能有：LCD顯示、全電參量測量（U、I、P、Q、PF、F、S）；四象限電能計量、復費率電能統計；THDu，THDi、2-31次各次諧波分量；電壓波峰系數、波形因子、電流K系數、電壓與電流不平衡度計算；電網(wǎng)電壓電流正、負、零序分量（含負序電流）測量；4DI+3DO（DO3做過(guò)壓、欠壓、過(guò)流、不平衡報警）；RS485通訊接口、Modbus協(xié)議或DL/T645規約。外形尺寸：120×120mm，開(kāi)孔尺寸：108×108mm。適用于高壓重要回路或低壓進(jìn)線(xiàn)柜。

（2）低壓聯(lián)絡(luò )或出線(xiàn)回路選ACR220EL電力儀表

    該表主要功能有：LCD顯示、全電參量測量（U、I、P、Q、PF、F）；四象限電能計量、復費率電能統計、大需量統計；4DI+2DO；RS485通訊接口、Modbus協(xié)議。外形尺寸：96×96mm，開(kāi)孔尺寸：88×88mm。適用于低壓聯(lián)絡(luò )柜、出線(xiàn)柜。

（3）低壓出線(xiàn)柜選ARD系列

    該表測量三相電流、定值查詢(xún)、定值整定、過(guò)載、斷相（不平衡）、堵轉、欠載、外部故障、阻塞、欠壓等保護功能、8DI+4DO、電能管理、漏電保護、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）節能產(chǎn)品可選導軌表或APF有源濾波裝置

    照明箱DDSF1352電表主要功能：電流規格1.5(6)A、5(20)A、10(40)A、20(80)A可選、復費率電能統計、電能脈沖輸出、RS485通訊接口、Modbus協(xié)議或DL/T 645規約可選。外形尺寸：76×89×74mm，4模數。適用于照明箱的電流、電壓測量；單相電能計量。

    DTSF1352導軌式電表主要功能：電流規格1.5(6)A、5(20)A、10(40)A、20(80)A可選、復費率電能統計、電能脈沖輸出、RS485通訊接口、Modbus協(xié)議或DL/T 645規約可選。外形尺寸：126×89×74mm，7模數。適用于照明箱的三相電能計量。

    DTSD1352導軌式電表主要功能：LCD顯示、全電參量測量（U、I、P、Q、PF、F、S）；四象限電能計量、復費率電能統計、大需量統計；電流規格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規約可選。外形尺寸：126×89×74mm，7模數。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(guò)實(shí)時(shí)檢測負載的諧波和無(wú)功分量，采用PWM變流技術(shù)，從變流器中產(chǎn)生一個(gè)和當前諧波分量和無(wú)功分量對應的反向分量并實(shí)時(shí)注入電力系統，從而實(shí)現諧波治理和無(wú)功補償。

七、設備清單

參考文獻：

[1]安科瑞電氣股份有限公司系統解決方案.2013.1版.

[2]電氣設備制造行業(yè)錯峰限電技術(shù)指導.