電力需求側管理及智能電力監(jiān)控技術在煙草制造行業(yè)錯峰限電中的應用

徐霜

安科瑞電氣股份有限公司上海 嘉定 201801

一、 行業(yè)用戶用電特性分析

    煙草制造業(yè)以卷煙生產(chǎn)企業(yè)為主，包括煙葉復烤企業(yè)及生產(chǎn)過濾嘴的企業(yè)。該行業(yè)是國家稅收行業(yè)，年稅收為國家總稅收的10%以上，因此，該行業(yè)的生產(chǎn)任務為國家統(tǒng)一調配，按計劃生產(chǎn)。

負荷特性：連續(xù)、平穩(wěn)，三班運轉，功率因數(shù)90%在以上。生產(chǎn)線設備負荷與用于生產(chǎn)的空調負荷比例為1:1；5～10月份開啟空調，用于生產(chǎn)，以保證恒溫、恒濕的生產(chǎn)環(huán)境，用電負荷增加一倍。

生產(chǎn)方式：每月根據(jù)上月下達的生產(chǎn)計劃安排生產(chǎn)，1～8月份生產(chǎn)計劃較少，9～12月份由于節(jié)日較多生產(chǎn)計劃相應增多。比例為5:7。

煙草制造行業(yè)用戶設備分類表

二、 行業(yè)用戶參與錯峰限電能力分析

 1. 該行業(yè)用電負荷大且為連續(xù)性負荷不受時段、季節(jié)、氣候影響。

 2. 該行業(yè)一般為 力保的利稅大戶，每月生產(chǎn)任務完成，因此不能停生產(chǎn)線。因此緊急錯峰能力弱，不適宜參與快速錯避峰。

 3. 辦公空調、廠區(qū)道路照明和廠區(qū)景觀照明可以參與緊急錯峰限電，但負荷比重較小。

 4. 在保證生產(chǎn)車間溫度保持在26℃~30℃，濕度保持在60%~70%。夏季10%~30%生產(chǎn)用空調負荷可以分批、短時參與錯峰限電，停電時間一般不超過兩小時。

 5. 根據(jù)該行業(yè)生產(chǎn)性質分析，次行業(yè)可以采用集中生產(chǎn)，集中檢修的方式，提前完成本月生產(chǎn)任務，月末剩余天數(shù)避峰。

三、 行業(yè)用戶參與錯峰限電技術方案

（一）缺口等級IV級參與方案

 1. 階段性錯峰：

    該行業(yè)的非生產(chǎn)負荷性負荷可以參與階段性錯峰，如：辦公空調、照明、食堂(非進餐時間)、廠區(qū)道路照明、廠區(qū)景觀照明。通過減少此類負荷來參與錯峰工作。

 2. 緊急錯峰：

    該行業(yè)不適宜參與緊急錯峰。

（二）缺口等級III級參與方案

 1. 階段性錯峰：

    該行業(yè)的非生產(chǎn)負荷性負荷可以參與階段性錯峰，如：辦公空調、照明、食堂(非進餐時間)、廠區(qū)道路照明、廠區(qū)景觀照明。通過減少此類負荷來參與錯峰工作。

 2. 緊急錯峰：

    該行業(yè)不適宜參與緊急錯峰。

（三）缺口等級II級參與方案

 1. 階段性錯峰：

    缺口等級為II級時，在以上減少非生產(chǎn)負荷的基礎上，可以適當將20%的生產(chǎn)用空調負荷，采用間歇式停用的方式參與錯峰，如：制冷機組（離心式）間歇性停用。（溫度高于30℃開；低于26℃關停）

 2. 緊急錯峰：

    該行業(yè)不適宜參與緊急錯峰。

（四）缺口等級I級參與方案

 1. 階段性錯峰：

    缺口等級為I級時，停用非生產(chǎn)負荷，并且在II級的基礎上再增加10%的生產(chǎn)用空調負荷，采用間歇式停用的方式參與錯峰，如：制冷機組（離心式）、空調器（送風）間歇性停用。（溫度高于30℃開；低于26℃關停）

 2. 緊急錯峰：

    該行業(yè)不適宜參與緊急錯峰。

四、 行業(yè)用戶參與錯峰限電風險及注意事項

 1. 為了保證完成統(tǒng)調生產(chǎn)任務，生產(chǎn)線在生產(chǎn)過程中不能停電。

 2. 生產(chǎn)用中央空調主機全部停或停用時間超過2小時會造成生產(chǎn)環(huán)境的溫度濕度超出標準，影響產(chǎn)品質量。

 3. 生產(chǎn)環(huán)境溫濕度標準為：溫度在26℃至30℃之間；濕度在60%至70%之間。

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

五、智能電力監(jiān)控的功能與應用

    陜西某卷煙廠的供電由引兩路110kV供電線路至總降變電所，通過25000MVA的1#主變和31500MVA的2#主變降壓至10kV并配出到廠區(qū)各個生產(chǎn)線配電室。如今生產(chǎn)線投產(chǎn)，供電線路正常運作，1#主變未投，靠2#主變?yōu)檎麠l線的生產(chǎn)供電。

5.1網(wǎng)絡結構拓撲圖

    整個系統(tǒng)采設計了一套Acrel-3000電能管理系統(tǒng)，采用分層分布式結構，即現(xiàn)場設備層、網(wǎng)絡管理層、監(jiān)控管理層，如下圖所示：

    本項目中，通過在總降10kV開關柜上安裝上海安科瑞電氣股份有限公司ACR320E系列多功能電力儀表來實現(xiàn)變電所各回路電度計量。另使用與開關柜同型號儀表組電度表屏用以計量新線110kV進線、1#2#主變高壓側及低壓側的正向有功、無功電度。此外，在各生產(chǎn)線配電室10kV開關柜上也裝有ACR320E系列儀表。電能管理系統(tǒng)先期只將總降配電室和中控室的多功能儀表進行后臺組網(wǎng)，即現(xiàn)場設備層由總降配電室和中控室內所有ACR320E系列儀表組成。現(xiàn)場儀表采用屏蔽雙絞線RVVSP2*1.0作為RS485總線的傳輸介質，每一根485總線上掛接的儀表設備數(shù)量不超過20臺，線路總長不超過100米，以此保證數(shù)據(jù)鏈路的穩(wěn)定性。本項目中，24塊儀表分成2路，即配電室的19臺儀表和中控室的5臺儀表分別通過一根485總線與后臺系統(tǒng)通訊。

5.2系統(tǒng)功能

    根據(jù)現(xiàn)場對系統(tǒng)需求，安科瑞電氣股份有限公司針對性的對該項目系統(tǒng)界面及功能進行了設計，具體顯示界面如下：

   ① 系統(tǒng)主界面

    生產(chǎn)線10kV配電系統(tǒng)接線方式為三相四線，兩路進線之間設有母聯(lián)。以一次圖形式直觀動態(tài)顯示電壓、電流、功率、功率因數(shù)及頻率等監(jiān)測信息，滿足了現(xiàn)場需求。總降配電系統(tǒng)一次圖如下：

    ②報表統(tǒng)計

    系統(tǒng)采集的有功電度數(shù)據(jù)，按照回路名稱的不同自動生成報表并有報表打印功能，可對某一回路某一時間段內的用電量進行查詢與打印，同時這些報表也能以Excel的格式導出。

  ③趨勢曲線

    負荷趨勢曲線提供了某一段時間內該回路的負荷趨勢，方便管理員掌握用電設備的運行狀況，通過對歷史數(shù)據(jù)的分析，可為今后新增部門和設備提供科學的用電量估算；通過分析大樓內每個設備的用電量和設備的品牌、型號、使用年限等設備詳細信息來評估設備用電是否合理；通過大樓內各部門用電同比、環(huán)比的報表分析，得出各設備用電是否合理； 對某一節(jié)能設備或技術在使用一定時間后，評測的節(jié)能效率是否與當初的預計一致。

   ④遙控功能

   控制回路通斷：登錄zui高權限用戶，可以實現(xiàn)對現(xiàn)場斷路器實現(xiàn)分合閘控制，查看綜保定值，在線修改定值等功能。

   ⑤事件報警

    事件報警：越限報警內容，報警數(shù)值，值班人員以及動作類型和時間，同時對各監(jiān)測點的通訊狀態(tài)或異常用電進行報警，便于管理人員實時掌握并分析配電運行情況。如下圖所示，可以自動記錄事件發(fā)生的時間和回路名稱，以便用戶查詢，追憶故障原因。

    ⑥遙信功能

    顯示高壓各回路遙信狀態(tài)，通過畫面顏色的變化（紅色表示合閘狀態(tài)、綠色表示分閘狀態(tài)、灰色表示手車分離狀態(tài)）可以看到現(xiàn)場斷路器運行狀態(tài)、手車位置、接地刀閘狀態(tài)、彈簧儲能狀態(tài)等。

   ⑦通訊狀態(tài)

   系統(tǒng)監(jiān)控現(xiàn)場所有點的通訊狀態(tài)，紅色綠色分別代表儀表通訊正常和異常，便于用戶查看各監(jiān)測點通訊狀態(tài)。

5.3運行效果

   1.實時性：項目實施前現(xiàn)場數(shù)據(jù)主要靠人工抄錄，1天2次，各回路時間不統(tǒng)一，可對性差；項目實施后后臺實時采集，50mS一次，可比性強。

   2.存儲管理：項目實施前紙質記錄，查詢時翻箱倒柜，年久易失，數(shù)據(jù)日期管理復雜；項目實施后計算機存儲，數(shù)據(jù)可存儲10年以上，查詢速度快，只需鼠標一點，迅速準確。

   3.整體分析：項目實施前各個時段用電量以及各個回路用電橫向和豎向無法對比；項目實施后通過曲線分析，峰平谷時段對比明顯，便于削峰填谷，而且三相用電的調配相對均衡。

   4.數(shù)據(jù)安全：項目實施前分散管理，手工定時備份，對連續(xù)數(shù)據(jù)備份不準確；項目實施后同步集中管理，系統(tǒng)自動即時備份。

   5.設備管理：項目實施前各個抽屜柜回路通斷電要現(xiàn)場去查看，斷電時無報警；項目實施后通過后臺一次系統(tǒng)圖清晰展示，回路跳閘時，后臺自動記錄，并伴隨自動報警。

   6.負荷調整：項目實施前調整三相回路負荷平衡比較困難；項目實施后實時管理分配各個回路電流任務，使三相電流平衡，日志記錄。

六、主要監(jiān)控產(chǎn)品

  （1）高壓回路或低壓進線回路選ACR330ELH儀表

    該表為電能質量分析儀表，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(tǒng)計；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做過壓、欠壓、過流、不平衡報警）；RS485通訊接口、Modbus協(xié)議或DL/T645規(guī)約。外形尺寸：120×120mm，開孔尺寸：108×108mm。適用于高壓重要回路或低壓進線柜。

  （2）低壓聯(lián)絡或出線回路選ACR320EL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(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、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。

    DTSF1352導軌式電表主要功能：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(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，從變流器中產(chǎn)生一個和當前諧波分量和無功分量對應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、設備清單

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]煙草制造行業(yè)錯峰限電技術指導.

 作者簡介：

徐霜，女，本科，安科瑞電氣股份有限公司，主要研究方向為智能電力監(jiān)控與電能管理系統(tǒng)，: :