電力需求側(cè)管理及智能電力監(jiān)控技術(shù)在電氣設(shè)備制造行業(yè)錯(cuò)峰限電中的應(yīng)用

徐霜

安科瑞電氣股份有限公司 上海 嘉定 201801

 一、 行業(yè)用戶(hù)用電特性分析

電氣設(shè)備行業(yè)按國(guó)民生產(chǎn)行業(yè)可細(xì)分為:電機(jī)制造(發(fā)電機(jī)組制造，電動(dòng)機(jī)制造，微電機(jī)及其他電機(jī)制造)；輸配電及控制設(shè)備制造（變壓器、整流器和電感器制造，電容器及其配套設(shè)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(jī)產(chǎn)品制造的行業(yè)。電氣設(shè)備行業(yè)產(chǎn)品應(yīng)用范圍較廣，正進(jìn)入國(guó)民經(jīng)濟(jì)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(xù)生產(chǎn)的，對(duì)于白天生產(chǎn)的高峰、低谷負(fù)荷差較大，屬于典型的“中間大、兩頭小”，連續(xù)生產(chǎn)的其負(fù)荷曲線(xiàn)相對(duì)較平穩(wěn)，一般相差20％左右。在高溫或嚴(yán)寒季節(jié)，該類(lèi)企業(yè)的用電需求也有所變化，隨著溫度的變化，用電負(fù)荷將有上升。從全年來(lái)看，該類(lèi)企業(yè)呈現(xiàn)“夏、冬季負(fù)荷高，春、秋季負(fù)荷小”的特點(diǎn)。

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

電氣設(shè)備制造行業(yè)設(shè)備分類(lèi)表

二、 行業(yè)用戶(hù)參與錯(cuò)峰限電能力分析

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

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

3. 該行業(yè)用戶(hù)階段性錯(cuò)峰可以通過(guò)企業(yè)內(nèi)部采取調(diào)控措施、調(diào)整上下班時(shí)間、安排部分設(shè)備檢修及安排放高溫假等方式開(kāi)展。如通過(guò)企業(yè)內(nèi)部采取調(diào)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(shè)備；如調(diào)整上下班時(shí)間的方式，可將主要用電設(shè)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(fù)荷驟增驟減的狀況；如采用安排部分設(shè)備檢修的方式，可安排生產(chǎn)線(xiàn)等設(shè)備在用電高峰期間進(jìn)行檢修。

三、 行業(yè)用戶(hù)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：

在接到錯(cuò)峰指標(biāo)停后勤用電設(shè)施。

2. 緊急錯(cuò)峰：

考慮到電網(wǎng)負(fù)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(jì)算機(jī)打印機(jī)等辦公電器、空調(diào)、噴塑、修理等非生產(chǎn)負(fù)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(jī)床、銑床、壓縮機(jī)、增壓機(jī)、行吊、車(chē)床、冷水機(jī)組、烘房等輔助生產(chǎn)負(fù)荷。

（二） 缺口等級(jí)III級(jí)參與方案

1. 階段性錯(cuò)峰：

在接到錯(cuò)峰指標(biāo)停后勤用電及輔助生產(chǎn)用電設(shè)施。

2. 緊急錯(cuò)峰：

隨著電網(wǎng)缺口的逐步加大，在執(zhí)行IV級(jí)方案的基礎(chǔ)上，在8：30～11：30、13：00～16：00、16：00～22：00用電期間增停注塑機(jī)、熱處理、回火爐、箱式爐、電鍋爐、成纜機(jī)等輔助生產(chǎn)負(fù)荷。

（三） 缺口等級(jí)II級(jí)參與方案

1. 階段性錯(cuò)峰：

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

2. 緊急錯(cuò)峰：

隨著電網(wǎng)缺口的進(jìn)一步加大，供需矛盾時(shí)，在執(zhí)行III級(jí)方案的基礎(chǔ)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(fù)荷。

（四） 缺口等級(jí)I級(jí)參與方案

1. 階段性錯(cuò)峰：

在接到錯(cuò)峰指標(biāo)停后勤用電、輔助生產(chǎn)用電設(shè)施及全部生產(chǎn)線(xiàn)、安排設(shè)備檢修或放高溫（嚴(yán)寒）假。

2. 緊急錯(cuò)峰：

隨著電網(wǎng)缺口的進(jìn)一步加大，供需矛盾無(wú)法平衡時(shí)，在執(zhí)行II級(jí)方案的基礎(chǔ)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(nèi)的所有用電設(shè)施，保安負(fù)荷除外。

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

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(jī)體本身可能損壞、報(bào)廢，地面的設(shè)施、作業(yè)人員也可能被砸傷，造成損害和人員傷亡。

2. 一些在高精密數(shù)控設(shè)備上進(jìn)行的設(shè)備設(shè)施，突然停電會(huì)造成系統(tǒng)數(shù)據(jù)丟失，產(chǎn)品報(bào)廢，設(shè)備嚴(yán)重?fù)p傷，恢復(fù)正常生產(chǎn)需要較長(zhǎng)時(shí)間，產(chǎn)生重大經(jīng)濟(jì)損傷。

3. 溶化爐、高頻爐、鍋爐等設(shè)備如遇突然停電，會(huì)使?fàn)t膛報(bào)廢，溶煉的金屬溶液報(bào)廢，且存在發(fā)生火災(zāi)的隱患。

因此，該行業(yè)參與錯(cuò)峰時(shí)，企業(yè)應(yīng)根據(jù)自身的實(shí)際情況，科學(xué)、合理地編制內(nèi)部應(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，將損失降到zui低。

五、智能電力監(jiān)控的功能與應(yīng)用

某電氣制造公司需要對(duì)全廠(chǎng)的產(chǎn)品耗能情況做到更加精細(xì)化的預(yù)算和管理，能夠?qū)崿F(xiàn)電力參數(shù)的測(cè)量顯示和電能計(jì)量，電流越限報(bào)警（現(xiàn)場(chǎng)采用三層紅黃綠信號(hào)燈顯示）。現(xiàn)場(chǎng)采用Acrel-3000電能管理系統(tǒng)配合ACR系列管理儀表實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程電參量（電流，電壓，功率，功率因素等）實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)與分類(lèi)電能計(jì)量。以現(xiàn)場(chǎng)測(cè)得的zui大需量（MD）與系統(tǒng)預(yù)先設(shè)定的需量限定值進(jìn)行比較，在超量時(shí)報(bào)警。

5.1 網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)拓?fù)鋱D

整個(gè)系統(tǒng)采用網(wǎng)絡(luò)分布式結(jié)構(gòu)，監(jiān)控主機(jī)位于辦公樓二樓的環(huán)境品質(zhì)檢測(cè)部，數(shù)據(jù)采集主要?jiǎng)澐譃槿齻€(gè)區(qū)，洗衣機(jī)生產(chǎn)回路設(shè)備、冰箱生產(chǎn)回路設(shè)備和老廠(chǎng)空調(diào)生產(chǎn)回路設(shè)備。電力儀表的通訊為485總線(xiàn)結(jié)構(gòu)，將信號(hào)通過(guò)屏蔽雙絞線(xiàn)傳輸?shù)綌?shù)據(jù)采集器，數(shù)據(jù)采集器連入廠(chǎng)區(qū)的局域網(wǎng)中。

5.2 系統(tǒng)功能

1）系統(tǒng)主界面

系統(tǒng)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(tǒng)電氣一次主接線(xiàn)圖，顯示配電系統(tǒng)設(shè)備狀態(tài)及相應(yīng)實(shí)時(shí)運(yùn)行參數(shù)，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(xù)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(quán)限用戶(hù)，通過(guò)主界面的操作，可以查看各回路運(yùn)行的電參量（電流、電壓、有功、無(wú)功、功率因數(shù)、電度）；登錄zui高權(quán)限用戶(hù)，可以實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)內(nèi)部電度報(bào)表、電流曲線(xiàn)、報(bào)警信息的打印及導(dǎo)出功能。

2）系統(tǒng)遙信狀態(tài)報(bào)警

系統(tǒng)發(fā)生運(yùn)行故障時(shí)，會(huì)及時(shí)發(fā)出聲光報(bào)警提示用戶(hù)及時(shí)響應(yīng)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(shì)曲線(xiàn)分析

Acrel-3000電能管理系統(tǒng)提供了實(shí)時(shí)曲線(xiàn)和歷史趨勢(shì)兩種曲線(xiàn)的分析界面，通過(guò)調(diào)用相關(guān)回路實(shí)時(shí)曲線(xiàn)界面分析該回路當(dāng)前的負(fù)荷運(yùn)行狀況。如通過(guò)調(diào)用某配出回路的實(shí)時(shí)曲線(xiàn)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)所有已存儲(chǔ)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。

4）報(bào)表統(tǒng)計(jì)

電能報(bào)表分為時(shí)報(bào)表、日?qǐng)?bào)表、月報(bào)表三種報(bào)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(bào)表對(duì)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(nèi)部能耗的調(diào)整。

1）實(shí)時(shí)性：項(xiàng)目實(shí)施前現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)主要靠人工抄錄，1天2次，各回路時(shí)間不統(tǒng)一，可對(duì)性差；項(xiàng)目實(shí)施后后臺(tái)實(shí)時(shí)采集，50mS一次，可比性強(qiáng)。

2）存儲(chǔ)管理：項(xiàng)目實(shí)施前紙質(zhì)記錄，查詢(xún)時(shí)翻箱倒柜，年久易失，數(shù)據(jù)日期管理復(fù)雜；項(xiàng)目實(shí)施后計(jì)算機(jī)存儲(chǔ)，數(shù)據(jù)可存儲(chǔ)10年以上，查詢(xún)速度快，只需鼠標(biāo)一點(diǎn)，迅速準(zhǔn)確。

3）整體分析：項(xiàng)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(duì)比；項(xiàng)目實(shí)施后通過(guò)曲線(xiàn)分析，峰平谷時(shí)段對(duì)比明顯，便于削峰填谷，而且三相用電的調(diào)配相對(duì)均衡。

4）數(shù)據(jù)安全：項(xiàng)目實(shí)施前分散管理，手工定時(shí)備份，對(duì)連續(xù)數(shù)據(jù)備份不準(zhǔn)確；項(xiàng)目實(shí)施后同步集中管理，系統(tǒng)自動(dòng)即時(shí)備份。

設(shè)備管理：項(xiàng)目實(shí)施前各個(gè)抽屜柜回路通斷電要現(xiàn)場(chǎng)去查看，斷電時(shí)無(wú)報(bào)警；項(xiàng)目實(shí)施后通過(guò)后臺(tái)一次系統(tǒng)圖清晰展示，回路跳閘時(shí)，后臺(tái)自動(dòng)記錄，并伴隨自動(dòng)報(bào)警。

5）負(fù)荷調(diào)整：項(xiàng)目實(shí)施前調(diào)整三相回路負(fù)荷平衡比較困難；項(xiàng)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(jiān)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(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)；THDu，THDi、2-31次各次諧波分量；電壓波峰系數(shù)、波形因子、電流K系數(shù)、電壓與電流不平衡度計(jì)算；電網(wǎng)電壓電流正、負(fù)、零序分量（含負(fù)序電流）測(cè)量；4DI+3DO（DO3做過(guò)壓、欠壓、過(guò)流、不平衡報(bào)警）；RS485通訊接口、Modbus協(xié)議或DL/T645規(guī)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(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)、zui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(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(cè)量三相電流、定值查詢(xún)、定值整定、過(guò)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)、zui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(guò)實(shí)時(shí)檢測(cè)負(fù)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(dāng)前諧波分量和無(wú)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(wú)功補(bǔ)償。

七、設(shè)備清單

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]電氣設(shè)備制造行業(yè)錯(cuò)峰限電技術(shù)指導(dǎo).

作者簡(jiǎn)介：

徐霜，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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