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更新時間：2023-02-16
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吳柯霓
安科瑞電氣股份有限公司 上海嘉定 201801
摘要：結合某軋鋼廠的現狀和電能管理軟件的優勢應用，在節能降耗方面利用電能管理軟件對軋鋼廠電能損耗進行實時監控，為實現能源優化配置和節能降耗管理提供了大量數據，從而為大型能耗企業的節能降耗實施奠定了基礎。
關鍵詞：軋鋼廠;能耗;電能管理軟件;數據監測
0 引言
面對鋼鐵行業“嚴冬"時期的沖擊，我國鋼鐵行業在新形勢下有了巨大的調整，降本增效逐漸成為大型能耗企業的風向標，其中，節能降耗是降本增效中的重中之重。當前現代化軋鋼廠的生產活動又呈現出更偏向于智能化的發展趨勢，這就要求廠內電氣設備的管理工作具有更加先進的水平，重視廠內電氣設備的維護及管理，保證企業在運作過程中能夠有效節能降耗。包鋼軌梁廠面對嚴峻的市場形勢，深挖內潛，不斷加強基礎管理，大力開展對標升級，提升鋼軌等高效產品質量，持續打好降本增效攻堅戰。從 2017年 1 月份起，軌梁廠為了節能降耗開始試行日工資標準，這就要求了電氣車間從電能精益方面細化出實際和班產噸鋼電費的差異，從而為節能降耗提供了指導思想。
1 軟件功能應用
某軋鋼廠于1969年1月23日投產，是我國重要的鋼軌和型鋼生產基地之一。 該廠通過不斷引進先進設備，淘汰落后工藝，改進技術裝備，已變為一個全新的現代化工廠，現擁有兩條生產線，一條是2006年9月 投 產 的 1#中型萬能軋鋼生產線 ，另一條是 2013年1月投產的2#大型萬能軋鋼生產線，年生產能力為210萬t。以2#線為例，電氣自動化部2#線10kV供電系統由51#變電所單獨分為4路供電，1#和 2#進線供給輔傳動，3#進線電源供給BD1、BD2主傳動，4#進線電源進線供給CCS主傳動。
軌梁廠2015年電耗水平是82.1 kW-h/t鋼 ，全年平均噸鋼電耗是89kW*h，由于 2#線總裝機容量大，噸鋼電耗要比 1#線高。以上數據說明軌梁廠在2015年的電耗水平，但是今年完成 31.2元/t，電氣自動化部要采取有效的措施。以上對標數據均來自軌梁廠新引進的電量監控平臺。
為了進行能源成本控制和能源調度，制定節能降耗計劃，對企業能源消耗水平和分布進行統計分析和全面管理，實現能源系統的持續經濟運行，降低能源使用成本并正確高效地對電能進行管理，我廠引進了一套電力管理軟件。該管理軟件具備電能計量 、分時計費管理功能、電力需量管理功能、能耗分析、能效監測、能效評估、能效展示、節能設備管理、節能知識庫，多種能源和生產數據采集和轉發功能、電能質量管理和電力故障診斷分析功能。
1.1 數據采集
10 kV的數據采集記錄每一回路U、I、kW、kvar、PF、f、kWh、kvarh等全電量數據(帶時間標識），采集異常報警信號和非電量信號，采集電力能效監測終端的全部信息、事件順序記錄信息等信號。能夠對全站所有電能監測終端進行周期性的掃描和巡檢，數據采集周期可自定義設置，采集的全部數據應帶有完整的數據質量狀態標致并存放在專用數據庫中。
圖1 通用管理機專用數據庫
1.2 數據完整性管理和數據捕捉
針對前置數據采集服務器異常斷電導致的數據缺失，數據采集程序應具有完整的數據完整性檢查功能，能夠對缺失的數據自動進行數據補招。帶規約轉換的數據采集服務器，支持不低于30天的數據存儲功能，當計算機異常掉電導致數據缺失時，計算機恢復運行自動進行數據斷點續傳，保證數據的完整性。監控軟件還應具有主備數據庫，數據一致性檢查與同步功能，保證主備數據庫數據的完整性和一致性。
圖2 數據庫維護工具
1.3 運行監視與控制功能
(1)遙測、遙信、遙控、遙調、遙視
管理軟件具有基本的遙測、遙信、遙控、遙調、遙視功能，滿足電力系統反措要求，具有相應的閉鎖和事故預防措施，具有對被選擇的被控對象信息及狀態提示、操作員和監護員登錄、被控對象的所屬終端及編號確認、控制執行等一系列過程。遙控和遙調具有完善的操作密碼驗證和監護員機制，可靈活設置不同的操作權限，操作要在具有控制權限的工作站和操作員登陸并輸人操作密碼后方可進行。操作員需具有相應的操作權限，在同一時間只能對同一設備進行操作。
圖3 線路監控日報曲線
(2)單線路、單點監測
管理軟件具有豐富的數據展示界面，支持以數據 、表格、棒圖、曲線、模擬表盤等多種方式進行數據展示，直觀展示電力系統一次系統結構圖、變壓器監測圖、線路運行監控圖等多種圖形界面，如針對線路監測，可采用圖表、圖形與數據相結合的方式展示10 kV線路的基本信息，實時運行數據、實時與歷史功率曲線、顯示當年累計節約電量及排名，年累計發送無功、月累計發送無功等數據。
圖4 線路監測年報
(3)設備在線狀態監測
圖5 線路監測月報
按照用電設備監測終端的實際組網結構，直觀展示整體通訊結構，并通過浮動畫面的形式，直觀展示廠區各類重點用能設備的基本信息、運行狀態、重要用能參數、電能質量等參數。顯示所有節能裝置的在線狀態，為設備維護提供依據。對服務器狀態和通訊鏈路進行監測，通過網絡拓撲結構圖監視服務器，實現對主站系統健康狀況的實時監控，及時發現系統出現的風險，包括CPU負荷、內存使用情況、磁盤存儲、網絡IO等。通過對定點數據采集情況的統計分析，為通訊鏈路的穩定性做出評估，進一步分析出數據采集斷點的原因。
圖6 線路監測日報
1.4 基礎數據查詢與對比分析
能夠展示和分析電力能效監測終端的基本信 息 ，趨勢曲線、事件波形等。通過把每個節點的裝置基本信息、事件、波形分析、趨勢曲線放在同一個界面里，使用戶同時看到相關信息，用戶可以根據自己分析的需要很方便地跳轉到相應的功能頁面查看詳細信息，給用戶提供較好的體驗。提供對節能裝置任意測點(裝置的定點數據、統計數據)的查詢分析，并能夠以excel的格式導出。
1.5 設備運行分析與離線設備統計
統計節能裝置的日投運率、月投運率、日利用小時數、月利用小時數、年利用小時數，并以報表的形 式展示。統計節能裝置的投運狀態，將未投運設備明細以列表的形式展示，未投運設備按照日、月為周期分別統計。
管理軟件具有設備通信狀態在線監測功能，實時在線監測各個監測點設備的通信狀態，以列表的形式顯示監測節點設備的節點狀態、開始時間和更新時間，用戶可以清楚地掌握監測設備節點的通信狀態和數據更新時間，統計節能設備的離線情況。
圖7 日報表示例
1.6 能效分析報表
通過以報表的形式展示投運后低壓側電壓、電流、有功、無功、功率因數，投運前功率因數、功率因數提升率、負載率等信息，分析功率因數的提升情況 ；統計每天臺區或者線路裝置安裝點功率因數的值及發生時刻、最小值及發生時刻、功率因數大于 0.95及小于 0.9的時間、平均功率因數。電力需求側軟件的報表功能應包括：日報表、周報表、月報表、年報表、時段報表。動態報表模板。各種跨時段報表以及相關的最值和差值報表。報表上的采樣數據可經的操作人員進行修改。
2 電量分析統計的實現
軌梁廠生產各區域電能消耗量原來一直是通過人工手抄電表的方式進行統計匯總，采集點不全面，人工抄表統計的數值大。控制電能的消耗要先從基礎數據的準確度上人手。電氣自動化部自主研發的電量監測系統平臺，實現了全廠設備耗電量的網絡監控，提高電量數據采集的準確度。通過電量分析系統匯總的數據分析，電能消耗的設備是主傳動設備。其次是MCC所帶設備，主要是液壓系統。第三是輔傳動系統，就是運輸輥道等設備。主傳
動改造投資較大，所以我們決定從MCC系統人手進行能源控制改進。電能分析系統后臺數據直接傳送到廠OA網，在OA網顯示每個班組的電耗信息。方便實時掌握生產用電情況。
圖10 總體一覽表
通過電量檢測平臺，我們還可以根據產量和電耗計算出實際噸鋼電費、班產噸鋼電費以及小時耗電量。一些需要特殊定額的項目也可以根據電能查詢功能對電量進行核算和統計。
3 安科瑞Acrel-3000WEB電能管理解決方案
3.1 概述
用戶端消耗著整個電網80%的電能，用戶端智能化用電管理對用戶可靠、安全、節約用電有十分重要的意義。構建智能用電服務體系，全面推廣用戶端智能儀表、智能用電管理終端等設備用電管理解決方案，實現電網與用戶的雙向良性互動。用戶端急需解決的研究內容主要包括：先進的表計，智能樓宇、智能電器、增值服務、客戶用電管理系統、需求側管理等課題。
安科瑞Acrel-3000WEB電能管理解決方案通過對用戶端用電情況進行細分和統計，以直觀的數據和圖表向管理人員或決策層展示各分項用電的使用消耗情況，便于找出高耗能點或不合理的耗能習慣，有效節約電能，為用戶進一步節能改造或設備升級提供準確的數據支撐。
3.2 應用場所
（1）辦公建筑（商務辦公、大型公共建筑等）；
（2）商業建筑（商場、金融機構建筑等）；
（3）旅游建筑（賓館飯店、娛樂場所等）；
（4）科教文衛建筑（文化、教育、科研、醫療衛生、體育建筑等）；
（5）通信建筑（郵電、通信、廣播、電視、數據中心等）；
（6）交通運輸建筑（機場、車站、碼頭建筑等）。
3.3 系統結構
3.4 系統功能
3.4.1 實時監測
系統人機界面友好，以配電一次圖的形式直觀顯示配電線路的運行狀態，實時監測各回路電壓、電流、功率、功率因數、電能等電參數信息，動態監視各配電回路斷路器、隔離開關、地刀等合、分狀態，以及有關故障、告警等信號。
3.4.2 電能統計報表
系統以豐富的報表支撐計量體系的完整性。系統具備定時抄表匯總統計功能，用戶可以自由查詢自系統正常運行以來任意時間段內各配電節點的用電情況，即該節點進線用電量與各分支回路消耗電量的統計分析報表。該功能使得用電可視透明，并在用電偏大時可分析追溯，維護計量體系的正確性。
3.4.3 詳細電參量查詢
在配電一次圖中，當鼠標移動到每個回路附近時，鼠標指針變為手形，鼠標單擊可查看該回路詳細電參量，包括三相電流、三相電壓、三相總有功功率、總無功功率、總功率因數、正向有功電能，并可以查看24小時相電流趨勢曲線及24小時電壓趨勢曲線。
3.4.4 運行報表
系統具有實時電力參數和歷史電力參數的存儲和管理功能，所有實時采集的數據、順序事件記錄等均可保存到數據庫，在查詢界面中能夠自定義需要查詢的參數、相應時間或選擇查詢更新的記錄數據等，并通過報表方式顯示出來。用戶可以根據需要定制運行日報、月報，支持導出Excel格式文件，還可以根據用戶要求導出PDF格式文件。
3.4.5 變壓器運行監視
系統對配電系統總進線、主變壓器、重要負荷出線的運行狀態進行在線實時監視，用曲線顯示電流、變壓器運行溫度、有功需量、有功功率、視在功率、變壓器負荷率等運行趨勢，分析變壓器負荷率及損耗，方便運行維護人員及時掌握運行水平和用電需求，確保供電安全可靠。
3.4.6 實時報警
系統具有實時報警功能，系統能夠對配電回路斷路器、隔離開關、接地刀分、合動作等遙信變位，保護動作、事故跳閘，以及電壓、電流、功率、功率因數越限等事件進行實時監測，并根據事件等級發出告警。系統報警時自動彈出實時報警窗口，并發出聲音或語音提醒。
3.4.7 歷史事件查詢
系統能夠對遙信變位，保護動作、事故跳閘，以及電壓、電流、功率、功率因數越限等事件記錄進行存儲和管理，方便用戶對系統事件和報警進行歷史追溯，查詢統計、事故分析。
3.4.8 電能質量監測
系統可以對整個配電系統范圍內的電能質量進行持續性的監測，運行維護人員可以通過諧波分析棒圖、報表掌握進線、變壓器、重要回路的電壓、電流諧波畸變率、諧波含量、電壓不平衡度等，及時采取相應的措施，降低諧波損耗，減少因諧波造成的異常和事故(該功能需要選配帶諧波監測功能的電力儀表，不需要可刪除。
3.4.9 遙控操作
系統支持對斷路器、隔離開關、接地刀等進行分、合遙控操作。系統具有嚴格的密碼保護和操作權限管理功能，對于每次遙控操作，系統自動生成操作記錄，記錄內容包含操作人、操作時間、操作類型等。實現該功能需要斷路器本身具有電操機構及保護保測控裝置具備遙控功能等硬件設備的支持。
3.4.10 用戶權限管理
系統為保障系統安全穩定運行，設置了用戶權限管理功能。通過用戶權限管理能夠防止未經的操作（如配電回路名稱修改等）。可以定義不同級別用戶的登錄名、密碼及操作權限，為系統運行、維護、管理提供可靠的安全保障。
3.4.11 通訊狀態圖
系統支持實時監視接入系統的各設備的通訊狀態，能夠完整的顯示整個系統網絡結構；可在線診斷設備通訊狀態，發生網絡異常時能自動在界面上顯示故障設備或元件及其故障部位。從而方便運行維護人員實時掌握現場各設備的通訊狀態，及時維護出現異常的設備，保證系統的穩定運行。
3.4.12 視頻監控
視頻監控展示了當前實時畫面（視頻直播），選中某一個變配電站，即可查看該變配電站內視頻信息。
3.4.13 用戶報告
用戶報告頁面主要用于對選定的變配電站自動匯總一個月的運行數據，對變壓器負荷、配電回路用電量、功率因數、報警事件等進行統計分析。
3.4.14 APP支持
電力運維手機支持“監控系統"、“設備檔案"、“待辦事項"、“巡檢記錄"和“缺陷記錄"五大模塊，支持一次圖、需量、用電量、視頻、曲線、溫濕度、同比、環比、電能質量、各種事件報警查詢，設備檔案查詢、待辦事件處理、巡檢記錄查詢等。
3.5 系統硬件配置清單
4 結語
應用電能管理軟件對該軋鋼廠電能損耗進行實時監控，通過每日一次統計、月底匯總的形式對單位電耗及電費進行分析。總結各耗電設備單耗標準及降耗方法，建立長效機制，實現降本增效。從而為大型能耗企業的節能降耗提供了指導思想。
【參考文獻】
[1]盧杰.電能管理軟件在軋鋼廠的應用
[2]徐榛,王春輝.智能化電力監控系統在大型公共建筑中的應用m.四川建材,2010(2)
[3]任致程,周中.電力電測數字儀表原理與應用指南[M ].北京:中國電力出版社,2007
[4]安科瑞企業微電網設計與應用手冊 2022.05版
作者簡介：吳柯霓，女，現任于安科瑞電氣股份有限公司，主要從事電能管理系統的研發與應用。
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