電力需求側(cè)管理及智能電力監(jiān)控技術(shù)在煙草制造行業(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(fù)烤企業(yè)及生產(chǎn)過(guò)濾嘴的企業(yè)。該行業(yè)是國(guó)家稅收行業(yè)，年稅收為國(guó)家總稅收的10%以上，因此，該行業(yè)的生產(chǎn)任務(wù)為國(guó)家統(tǒng)一調(diào)配，按計(jì)劃生產(chǎn)。

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

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

煙草制造行業(yè)用戶設(shè)備分類表

二、 行業(yè)用戶參與錯(cuò)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(shí)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(wù)完成，因此不能停生產(chǎn)線。因此緊急錯(cuò)峰能力弱，不適宜參與快速錯(cuò)避峰。

 3. 辦公空調(diào)、廠區(qū)道路照明和廠區(qū)景觀照明可以參與緊急錯(cuò)峰限電，但負(fù)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(diào)負(fù)荷可以分批、短時(shí)參與錯(cuò)峰限電，停電時(shí)間一般不超過(guò)兩小時(shí)。

 5. 根據(jù)該行業(yè)生產(chǎn)性質(zhì)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(wù)，月末剩余天數(shù)避峰。

三、 行業(yè)用戶參與錯(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：

    該行業(yè)的非生產(chǎn)負(fù)荷性負(fù)荷可以參與階段性錯(cuò)峰，如：辦公空調(diào)、照明、食堂(非進(jìn)餐時(shí)間)、廠區(qū)道路照明、廠區(qū)景觀照明。通過(guò)減少此類負(fù)荷來(lái)參與錯(cuò)峰工作。

 2. 緊急錯(cuò)峰：

    該行業(yè)不適宜參與緊急錯(cuò)峰。

（二）缺口等級(jí)III級(jí)參與方案

 1. 階段性錯(cuò)峰：

    該行業(yè)的非生產(chǎn)負(fù)荷性負(fù)荷可以參與階段性錯(cuò)峰，如：辦公空調(diào)、照明、食堂(非進(jìn)餐時(shí)間)、廠區(qū)道路照明、廠區(qū)景觀照明。通過(guò)減少此類負(fù)荷來(lái)參與錯(cuò)峰工作。

 2. 緊急錯(cuò)峰：

    該行業(yè)不適宜參與緊急錯(cuò)峰。

（三）缺口等級(jí)II級(jí)參與方案

 1. 階段性錯(cuò)峰：

    缺口等級(jí)為II級(jí)時(shí)，在以上減少非生產(chǎn)負(fù)荷的基礎(chǔ)上，可以適當(dāng)將20%的生產(chǎn)用空調(diào)負(fù)荷，采用間歇式停用的方式參與錯(cuò)峰，如：制冷機(jī)組（離心式）間歇性停用。（溫度高于30℃開(kāi)；低于26℃關(guān)停）

 2. 緊急錯(cuò)峰：

    該行業(yè)不適宜參與緊急錯(cuò)峰。

（四）缺口等級(jí)I級(jí)參與方案

 1. 階段性錯(cuò)峰：

    缺口等級(jí)為I級(jí)時(shí)，停用非生產(chǎn)負(fù)荷，并且在II級(jí)的基礎(chǔ)上再增加10%的生產(chǎn)用空調(diào)負(fù)荷，采用間歇式停用的方式參與錯(cuò)峰，如：制冷機(jī)組（離心式）、空調(diào)器（送風(fēng)）間歇性停用。（溫度高于30℃開(kāi)；低于26℃關(guān)停）

 2. 緊急錯(cuò)峰：

    該行業(yè)不適宜參與緊急錯(cuò)峰。

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

 1. 為了保證完成統(tǒng)調(diào)生產(chǎn)任務(wù)，生產(chǎn)線在生產(chǎn)過(guò)程中不能停電。

 2. 生產(chǎn)用中央空調(diào)主機(jī)全部停或停用時(shí)間超過(guò)2小時(shí)會(huì)造成生產(chǎn)環(huán)境的溫度濕度超出標(biāo)準(zhǔn)，影響產(chǎn)品質(zhì)量。

 3. 生產(chǎn)環(huán)境溫濕度標(biāo)準(zhǔn)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(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

    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(guò)25000MVA的1#主變和31500MVA的2#主變降壓至10kV并配出到廠區(qū)各個(gè)生產(chǎn)線配電室。如今生產(chǎn)線投產(chǎn)，供電線路正常運(yùn)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(luò)結(jié)構(gòu)拓?fù)鋱D

    整個(gè)系統(tǒng)采設(shè)計(jì)了一套Acrel-3000電能管理系統(tǒng)，采用分層分布式結(jié)構(gòu)，即現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備層、網(wǎng)絡(luò)管理層、監(jiān)控管理層，如下圖所示：

    本項(xiàng)目中，通過(guò)在總降10kV開(kāi)關(guān)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(lái)實(shí)現(xiàn)變電所各回路電度計(jì)量。另使用與開(kāi)關(guān)柜同型號(hào)儀表組電度表屏用以計(jì)量新線110kV進(jìn)線、1#2#主變高壓側(cè)及低壓側(cè)的正向有功、無(wú)功電度。此外，在各生產(chǎn)線配電室10kV開(kāi)關(guān)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(jìn)行后臺(tái)組網(wǎng)，即現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備層由總降配電室和中控室內(nèi)所有ACR320E系列儀表組成。現(xiàn)場(chǎng)儀表采用屏蔽雙絞線RVVSP2*1.0作為RS485總線的傳輸介質(zhì)，每一根485總線上掛接的儀表設(shè)備數(shù)量不超過(guò)20臺(tái)，線路總長(zhǎng)不超過(guò)100米，以此保證數(shù)據(jù)鏈路的穩(wěn)定性。本項(xiàng)目中，24塊儀表分成2路，即配電室的19臺(tái)儀表和中控室的5臺(tái)儀表分別通過(guò)一根485總線與后臺(tái)系統(tǒng)通訊。

5.2系統(tǒng)功能

    根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)對(duì)系統(tǒng)需求，安科瑞電氣股份有限公司針對(duì)性的對(duì)該項(xiàng)目系統(tǒng)界面及功能進(jìn)行了設(shè)計(jì)，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(jìn)線之間設(shè)有母聯(lián)。以一次圖形式直觀動(dòng)態(tài)顯示電壓、電流、功率、功率因數(shù)及頻率等監(jiān)測(cè)信息，滿足了現(xiàn)場(chǎng)需求?？偨蹬潆娤到y(tǒng)一次圖如下：

    ②報(bào)表統(tǒng)計(jì)

    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(dòng)生成報(bào)表并有報(bào)表打印功能，可對(duì)某一回路某一時(shí)間段內(nèi)的用電量進(jìn)行查詢與打印，同時(shí)這些報(bào)表也能以Excel的格式導(dǎo)出。

  ③趨勢(shì)曲線

    負(fù)荷趨勢(shì)曲線提供了某一段時(shí)間內(nèi)該回路的負(fù)荷趨勢(shì)，方便管理員掌握用電設(shè)備的運(yùn)行狀況，通過(guò)對(duì)歷史數(shù)據(jù)的分析，可為今后新增部門和設(shè)備提供科學(xué)的用電量估算；通過(guò)分析大樓內(nèi)每個(gè)設(shè)備的用電量和設(shè)備的品牌、型號(hào)、使用年限等設(shè)備詳細(xì)信息來(lái)評(píng)估設(shè)備用電是否合理；通過(guò)大樓內(nèi)各部門用電同比、環(huán)比的報(bào)表分析，得出各設(shè)備用電是否合理； 對(duì)某一節(jié)能設(shè)備或技術(shù)在使用一定時(shí)間后，評(píng)測(cè)的節(jié)能效率是否與當(dāng)初的預(yù)計(jì)一致。

   ④遙控功能

   控制回路通斷：登錄zui高權(quán)限用戶，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)現(xiàn)場(chǎng)斷路器實(shí)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(bào)警

    事件報(bào)警：越限報(bào)警內(nèi)容，報(bào)警數(shù)值，值班人員以及動(dòng)作類型和時(shí)間，同時(shí)對(duì)各監(jiān)測(cè)點(diǎn)的通訊狀態(tài)或異常用電進(jìn)行報(bào)警，便于管理人員實(shí)時(shí)掌握并分析配電運(yùn)行情況。如下圖所示，可以自動(dòng)記錄事件發(fā)生的時(shí)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(guò)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(chǎng)斷路器運(yùn)行狀態(tài)、手車位置、接地刀閘狀態(tài)、彈簧儲(chǔ)能狀態(tài)等。

   ⑦通訊狀態(tài)

   系統(tǒng)監(jiān)控現(xiàn)場(chǎng)所有點(diǎn)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(cè)點(diǎn)通訊狀態(tài)。

5.3運(yùn)行效果

   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。

   5.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。

   6.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)線柜。

  （2）低壓聯(lián)絡(luò)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(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、出線柜。

  （3）低壓出線柜選ARD系列

    該表測(cè)量三相電流、定值查詢、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。

    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]煙草制造行業(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)橹悄茈娏ΡO(jiān)控與電能管理系統(tǒng)，: :