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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
更新時間:2014-05-30   點擊次數(shù):1684次

趙娜

安科瑞電氣股份有限公司上海 嘉定 201801

  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,是較冶煉及壓延行業(yè)來說規(guī)模相對較小且用電負荷普遍不是很大(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)類似性,生產(chǎn)性質(zhì)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)性負荷

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

輔助生產(chǎn)負荷

傳動液壓泵、傳送帶電機、行車、車間通風軸流風機、電焊機

主要生產(chǎn)性負荷

高、中頻加熱爐、切割機、擠壓機、沖壓機、焊接機

重要

安全保障負荷

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

重要

 

二、 行業(yè)用戶參與錯峰限電能力分析

1. 該行業(yè)用電負荷大且為連續(xù)性負荷不受時段、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

() 缺口等級IV級參與方案

1. 階段性錯峰:

在執(zhí)行錯峰指令、完成錯峰指標的提下,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瞻性,可提開始準備,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)備使用以達到10%以減負效果。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條多條以達到減負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:

由有負荷缺口已至zui高等級,需要企業(yè)盡zui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zui大可控負荷以滿足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,無法冷卻將使爐體受損;無法舉升傾轉(zhuǎn)動清空爐料,會使爐料固結(jié)在爐內(nèi)也會使爐體損壞,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,既擔負社會責任又將損失降到zui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)拓撲圖

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,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)但是在同時刻只能發(fā)送或接收數(shù)據(jù),數(shù)據(jù)zui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32個設(shè)備,zui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)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負荷趨勢曲線

負荷趨勢曲線界面中可直觀的查看回路的負荷運行情況。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、zui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、zui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)生個和當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(原裝整機標配)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:

[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:

趙娜,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,:   :

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