電力需求側管理及智能電力監(jiān)控技術在橡膠行業(yè)錯峰限電中的應用

更新時間：2014-01-06

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蔡舒韜

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

橡膠行業(yè)按國民生產行業(yè)可細分為：輪胎制造業(yè)（包括車輛、飛機及工程機械輪胎制造，力車胎制造，輪胎翻新加工）、橡膠板、管、帶的制造業(yè)，橡膠零件制造業(yè)、再生橡膠制造業(yè)、日用及醫(yī)用橡膠制品制造業(yè)、橡膠靴鞋制造業(yè)、其他橡膠制品制造業(yè)。其他橡膠制品制造企業(yè)包括：橡膠防水卷材企業(yè)（氯丁橡膠防水卷材、聚氯乙烯橡膠共混防水卷材、三元乙丙橡膠防水卷材等企業(yè)）、充氣橡膠制品企業(yè)（橡膠浮橋、橡膠氣球、橡膠救生圈、橡膠氣囊、橡膠減震器、橡膠護舷、橡膠空氣彈簧、可曲饒橡膠接頭等企業(yè)）、硬質橡膠及其制品企業(yè)（硬質橡膠、蓄電池槽、硬質橡膠廢碎料，膠粘絕緣帶、其他膠粘帶），該行業(yè)用戶目前生產自動化應用程度較高。

該行業(yè)一般都由35kV或10kV變電所供電，其用電負荷中等，一般在5000千瓦以下；生產性質為三班制連續(xù)作業(yè)。

橡膠行業(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)用戶一般為24小時連續(xù)生產，其負荷曲線相對較平穩(wěn)，一般相差10％左右。在高溫或嚴寒季節(jié)，該類企業(yè)的用電需求也有所變化，隨著溫度的變化，用電負荷將有顯著上升。從全年來看，該類企業(yè)呈現(xiàn)“夏、冬季負荷高，春、秋季負荷小”的特點。

2.緊急錯峰限電，可停用非生產性負荷和部分輔助生產用電設備負荷，將快速響應錯峰實施。該行業(yè)用電負荷中等，緊急錯峰限電效果一般。

3.階段性錯峰時期，該行業(yè)用戶可以通過有效*分生產線停產讓電的方式開展，階段性錯峰效果較好。

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：
在執(zhí)行錯峰指令、完成錯峰指標的前提下，留用基本保安負荷的同時，結合自身生產工藝流程可有選擇地在一段時間釋放一條生產線（押出機，壓延機，胎圈機，裁斷機，成型機，檢查機等）及其他生產負荷。采用四分之三生產方式限電。
2.緊急錯峰：
接到錯峰指令后需快速停用空調、電扇、照明等非生產性負荷，然后根據(jù)指令逐步釋放負荷恢復正常生產。

（二）缺口等級Ⅲ級參與方案
1.階段性錯峰：
在執(zhí)行錯峰指令、完成錯峰指標的前提下，留用基本保安負荷的同時，結合自身生產工藝流程可有選擇地在一段時間釋放二條生產線（押出機，壓延機，胎圈機，裁斷機，成型機，檢查機等）及其他生產負荷。采用一半生產方式限電。
2.緊急錯峰：
在執(zhí)行Ⅳ級方案的基礎上，在執(zhí)行錯峰指令、完成錯峰指標的前提下，留用基本保安負荷的同時，結合自身生產工藝流程可有選擇地停用水泵，冷卻塔，空壓機，冷凍機等輔助生產負荷。

（三）缺口等級Ⅱ級參與方案
1.階段性錯峰：
在執(zhí)行錯峰指令、完成錯峰指標的前提下，留用基本保安負荷的同時，結合自身生產工藝流程可有選擇地在一段時間停用三條生產線（押出機，壓延機，胎圈機，裁斷機，成型機，檢查機等）及其他生產負荷。采用四分子一生產方式限電。
2.緊急錯峰：
在執(zhí)行Ⅲ級方案的基礎上，在執(zhí)行錯峰指令、完成錯峰指標的前提下，留用基本保安負荷的同時，結合自身生產工藝流程可有選擇地停用水泵，冷卻塔，空壓機，冷凍機等輔助生產負荷。

（四）缺口等級Ⅰ級參與方案
1.階段性錯峰：
在執(zhí)行錯峰指令、完成錯峰指標的前提下，留用基本保安負荷的同時，結合自身生產工藝流程可有選擇地在一段時間停用全部生產線（押出機，壓延機，胎圈機，裁斷機，成型機，檢查機等）及其他生產負荷。采用停產檢修方式限電。
2.緊急錯峰：
在執(zhí)行Ⅱ級方案的基礎上，在執(zhí)行錯峰指令、完成錯峰指標的前提下，留用基本保安負荷的同時，結合檢修工藝流程可有選擇地停用水泵，冷卻塔，空壓機，冷凍機等輔助生產負荷。

四、行業(yè)用戶參與錯峰限電風險及注意事項

1.密煉機在突然停電時，有可能引起燃燒，導致火災，其用電負荷占總設備用電量的30%；
2.押出機等設備在突然停電后，會導致橡膠硬化，損壞設備；
3.通知停電后,1~2小時內設備可全部停電；
4.負荷不足時如需連續(xù)性生產,使用供應電力減少的方式；
因此，該行業(yè)用戶參與錯峰時，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，主動承擔社會責任同時將損失降到zui低。

五、智能電力監(jiān)控的功能與應用

青島某橡膠企業(yè)配電室共有10kV配電柜5面，0.4kV配電柜28面，高、低壓回路共計115個，其中10kV避雷器柜上無監(jiān)控裝置，所以本系統(tǒng)監(jiān)控114個回路的工作狀態(tài)。T1、T2變壓器回路間設有母聯(lián)，并備有一臺800kVA柴油發(fā)電機在應急狀態(tài)下為一些重要回路供電，T3變壓器回路則單獨使用。

10kV回路的進線和饋線配有M5系列中壓保護裝置，采集10kV回路的常規(guī)電參量和開關量狀態(tài)；0.4kV進線和母聯(lián)回路裝有ACR330ELH電網質量分析儀，采集回路的常規(guī)電參量、四象限電度和電網質量參數(shù)；0.4kV饋線回路裝有ACR220E系列多功能電力儀表，采集回路的常規(guī)電參量和四象限電度。此外，所有0.4kV饋線回路使用ARCM系列四回路漏電監(jiān)測儀表進行剩余電流監(jiān)測。

5.1網絡結構拓撲圖

現(xiàn)場設備層電力儀表分別根據(jù)設計要求安裝在相應的配電回路上。通過RS-485接口實現(xiàn)與上位機系統(tǒng)的數(shù)據(jù)交互。多功能表和漏電儀表的通訊規(guī)約為Modbus-RTU，保護裝置的通訊規(guī)約為IEC60870-5-103;通訊管理層由2臺Nport-5630串口服務器和1臺交換機構成，實際工程中使用了8個485串口，剩下8個串口備用。串口服務器將RS-485總線協(xié)議轉換為工業(yè)以太網協(xié)議，通過TCP/IP與站控管理層主機相連，構建數(shù)據(jù)鏈路。通訊管理層設備均安裝在電氣值班室的值班人員操作臺中，與站控管理層設備安裝在一起;站控管理層設備為華北工控主機、顯示器、HP打印機以及山特UPS電源，均安裝在電氣值班室的操作臺中。通過安裝在主機上的Acrel-2000電力監(jiān)控系統(tǒng)軟件實現(xiàn)對現(xiàn)場儀表數(shù)據(jù)的采集、處理以及各種人機交互功能。

5.2系統(tǒng)功能

5.2.1系統(tǒng)主界面

配電監(jiān)測模塊下可查詢1#變壓器、2#變壓器、3#變壓器、10kV回路的工作狀態(tài)和所有儀表的通訊狀態(tài)。通過儀表通訊狀態(tài)圖可以查看當前所有儀表的工作情況。低壓多功能儀表未配置開關量采集功能，因儀表的輔助電源線取自該回路斷路器的下端，所以儀表的通訊狀態(tài)同時也表征了該回路的分合閘狀態(tài)。

5.2.2配電顯示界面

10kV和0.4kV配電室配電回路運行狀態(tài)使用一次圖形式顯示，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。

5.2.3報表功能

通過報表功能可以查詢任意時刻主要回路的全常規(guī)電參量數(shù)據(jù)、低壓回路的用電量、低壓饋線回路的漏電流值和配電線纜溫度值。

5.2.4趨勢曲線

曲線趨勢：實現(xiàn)了用戶所要求的通過對各配電回路的電流繪制趨勢曲線，分析該回路配電運行狀況。曲線中可對測量數(shù)據(jù)量程進行設置，方便查看，曲線還可設置開始時間和時間間隔，方便用戶進行任意時間的曲線查看。

5.2.5事件記錄和故障報警

配電回路過負荷、低壓回路剩余電流過大及10kV回路開關量變位實時報警和歷史報警查詢等功能，如圖所示，列表中列出報警發(fā)生和恢復的時間、回路名稱、回路編號、數(shù)據(jù)點、報警內容和報警值等數(shù)據(jù)，可見某些回路剩余電流值超標較嚴重。

六、主要監(jiān)控產品

（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ACR220E電力儀表
該表主要功能有：LED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ARCM系列
主要功能有：剩余電流檢測，溫度檢測，LCD顯示，RS485通訊接口、Modbus協(xié)議。繼電器輸出，開關量輸入功能。

（4）節(jié)能產品可選導軌表或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/T645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/T645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/T645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，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]《電力電測數(shù)字儀表原理與應用指南》，任致程、周中，中國電力出版社.
[3]橡膠行業(yè)錯峰限電技術指導.

作者簡介：
蔡舒韜，女，本科，安科瑞電氣股份有限公司，主要研究方向為電氣火災監(jiān)控。