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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) 錯峰限電中的應(yīng)用

        2014-02-07

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          戴金花
        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)按國民生產(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、非金屬加工專用設(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)。量具量儀的生產(chǎn)不列入本類,列入量具量儀制造業(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)模相對較小且用電負(fù)荷普遍不是很大(除個別例外),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)極具類似性,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
          

                                  

         二、 行業(yè)用戶參與錯峰限電能力分析

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

        2. 緊急錯峰限電對于該行業(yè)難度較大,因其整個生產(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)時間較長需兩小時。

        3. 該行業(yè)用戶階段性錯峰時可結(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:

        在執(zhí)行錯峰指令、完成錯峰指標(biāo)的前提下,留用流水線生產(chǎn)設(shè)備同時,結(jié)合自身生產(chǎn)工藝流程可有選擇地在不同時段投入不同的輔助生產(chǎn)設(shè)備錯峰。由于階段性錯峰具有前瞻性,可提前開始準(zhǔn)備,調(diào)整生產(chǎn)班次分時段停用響應(yīng)時間長的設(shè)備。如:在非錯峰時段增加輔助設(shè)備的使用,錯峰各時段分別減少輔助設(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. 緊急錯峰

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

        (二) 缺口等級III級參與方案

        1. 階段性錯峰:

        由于錯峰級別升高(即錯峰指標(biāo)增加),可以在沿用IV級階段性錯峰方案的基礎(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. 緊急錯峰:

        接到錯峰指令后沿用IV級緊急錯峰方案,并采用Ⅲ級階段性錯峰方案的方法,逐步停用流水線。

        (三) 缺口等級II級參與方案

        1. 階段性錯峰:

        隨著錯峰等級的進一步提升,必須安排停用其主耗電設(shè)備高、中頻加熱爐。

        2. 緊急錯峰:

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

        (四) 缺口等級I級參與方案

        1. 階段性錯峰:

        由有負(fù)荷缺口已至最高等級,需要企業(yè)盡最大能力支持錯峰。

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

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

        2. 緊急錯峰:

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

        四、 行業(yè)用戶參與錯峰限電風(fēng)險及注意事項

        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)動系統(tǒng)失效,無法冷卻將使?fàn)t體受損;無法舉升傾轉(zhuǎn)動清空爐料,會使?fàn)t料固結(jié)在爐內(nèi)也會使?fàn)t體損壞,這都將直接影響恢復(fù)周期,造成重大損失;

        2. 失電會對生產(chǎn)流水線直接造成損壞,如電腦部件、聯(lián)動裝置等;嚴(yán)重的會導(dǎo)致整條流水線報廢造成重大損失。

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

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

        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)進行用電監(jiān)測與電能管理;監(jiān)測范圍為新建變電所的T1、T2變壓器進線柜,聯(lián)絡(luò)柜,溫控儀,高壓側(cè)儀表及綜保進行遠(yuǎn)程實時監(jiān)控和電能管理。該系統(tǒng)總計有31只儀表(其中包括26只智能電測儀表ACR220EL,3只中壓保護裝置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擴展卡上,實現(xiàn)總線上儀表與監(jiān)控主機的數(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MODBUS總線組網(wǎng)通訊,實現(xiàn)數(shù)據(jù)現(xiàn)場采集。

        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)場采集裝置集中采集,同時

        站控管理層:設(shè)有高性能工業(yè)計算機、顯示器、UPS電源、打印機、報警蜂鳴器等設(shè)備。監(jiān)控系統(tǒng)安裝在計算機上,集中采集顯示現(xiàn)場設(shè)備運行狀況,以人機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)但是在同一時刻只能發(fā)送或接收數(shù)據(jù),數(shù)據(jù)最高傳輸速率為10Mbps。RS485接口是采用平衡驅(qū)動器和差分接收器的組合,抗噪聲干擾能力增強,總線上允許連接多達(dá)32個設(shè)備,最大傳輸距離為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,主要實時監(jiān)測高壓回路的運行狀態(tài),紅色代表合閘,綠色代表分閘,斷路器變位時會發(fā)出報警信號,提醒用戶及時處理故障。本項目10KV高壓段采用AM5保護器,軟件界面實時顯示綜保的運行狀態(tài),實時顯示綜保的測量參數(shù)。

        

        圖(2) 高壓系統(tǒng)一次圖

        低壓配電二次圖,功能有電量遙測主要監(jiān)測運行設(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;遙信功能實現(xiàn)顯示現(xiàn)場設(shè)備的運行狀態(tài),主要包括:開關(guān)的分、合閘運行狀態(tài)和通訊故障報警;斷路器變位時會發(fā)出報警信號,提醒用戶及時處理故障。

        

        圖(3) 低壓配電二次圖

        5.2.2參數(shù)抄表

        參數(shù)抄表功能,主要完成對低壓各出線回路的電參數(shù)進線查詢。支持任意時刻電參數(shù)查詢,具備數(shù)據(jù)導(dǎo)出和報表打印等功能。該報表查詢供變電所2臺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報表統(tǒng)計

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

        

        圖(5) 電能報表

        5.2.4故障報警

        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),同時監(jiān)測間隔層設(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)荷趨勢曲線

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

        

        圖(7)趨勢曲線圖

        六、主要監(jiān)控產(chǎn)品

        (1)高壓回路或低壓進線回路選ACR220EL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(fù)費率電能統(tǒng)計、最大需量統(tǒng)計;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、欠壓等保護功能、8DI+4DO、電能管理、漏電保護、SOE記錄、多種起動模式、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)費率電能統(tǒng)計、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、電壓測量;單相電能計量。

        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)費率電能統(tǒng)計、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量。

        DTSD1352導(dǎo)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(fù)費率電能統(tǒng)計、最大需量統(tǒng)計;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),通過實時檢測負(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)生一個和當(dāng)前諧波分量和無功分量對應(yīng)的反向分量并實時注入電力系統(tǒng),從而實現(xiàn)諧波治理和無功補償。

        七、設(shè)備清單

                                

      序號

      名稱

      型號、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

      YT-341

      1

      香河

       

      工作站主機

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

      1

      研華

       

      顯示器

      L197WA

      1

      聯(lián)想

       

      UPS電源

      C1K/1KVA

      1

      SANTAK

       

      打印機

      HP 1108 A4幅面

      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

      D-LINK 16口

      1

      D-LINK

       

      工業(yè)串口服務(wù)器

      NPORT5232I     RS485接口×2  帶光隔 

      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)牌等

      1

       

       

      計量箱

      每個變電所內(nèi)配置1臺共需4臺。

      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)備運輸費用

       

      1

       

       

      培訓(xùn)費用

       

      1

       

       

      施工改造費用

       

      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]《電力電測數(shù)字儀表原理與應(yīng)用指南》,任致程、周中,中國電力出版社。

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

        作者簡介:

        戴金花,女,本科,安科瑞電氣股份有限公司,主要研究方向為智能電網(wǎng)供配電,手機:15052183915  0510-86179967   QQ:2880157871

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