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電力需求側管理及智能電力監控技術在電子設備制造行業錯峰限電中的應用

更新時間：2013-11-08

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蔡舒韜

安科瑞電氣股份有限公司上海嘉定 201801

一、行業用戶用電特性分析

電子設備制造行業按國民生產行業可細分為:通信設備制造（通信傳輸設備制造，通信交換設備制造，通信終端設備制造，移動通信及終端設備制造）、廣播電視設備制造（廣播電視節目制作及發射設備制造, 廣播電視接收設備及器材制造，應用電視設備及其他廣播電視設備制造）、電子計算機制造（電子計算機整機制造，計算機網絡設備制造，電子計算機外部設備制造）、家用視聽設備制造（家用影視設備制造，家用音響設備制造）等，電子設備行業是指從事電子整機產品制造的行業，是電子信息產業的重要組成部分。

該行業企業大部分采用雙電源供電方式，部分規模較小的采用單電源供電方式，用戶一般生產時間為8：00～17：00，也有24小時連續生產的，對于白天生產的高峰、低谷負荷差較大，屬于典型的“中間大、兩頭小”，連續生產的其負荷曲線相對較平穩，一般相差20％左右。在高溫或嚴寒季節，該類企業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，該類企業呈現“夏、冬季負荷高，春、秋季負荷小”的特點。

由于電子設備制造行業的產品較為廣泛，因而，該類企業的工藝標準、環境控制等要求也不盡相同，主要用電設備見下表：

二、行業用戶參與錯峰限電能力分析

1. 該行業用電負荷隨時段、季節、氣候影響較大，其負荷曲線白天呈現“中間大、兩頭小”，而年負荷曲線呈現“夏冬季負荷高，春秋季負荷小”的特點。當電網負荷出現缺口時，依據其負荷特點，有步驟、計劃地進行負荷控制，按照先控非生產負荷再控生產負荷、先一般負荷再重要負荷的原則實施技術錯峰。

2. 緊急錯峰限電時停用負荷能快上快下、且不造成人身及重大設備損壞的設備，如照明、空調、辦公設施、沖電機、行吊、車床、潛水泵、電焊機、切割機等設備。一些重要負荷如消防設備、控制設備，不適宜參與快速錯避峰。

3. 該行業用戶階段性錯峰可以通過企業內部采取調控措施、調整上下班時間、安排部分設備檢修及安排放高溫假等方式開展。如通過企業內部采取調控措施的方式，可采用綠色照明技術、停潛水泵、電焊機、切割機等設備；如調整上下班時間的方式，可將主要用電設備安排在低谷時段用電，避免同時上下班造成的用電負荷驟增驟減的狀況；如采用安排部分設備檢修的方式，可安排生產線等設備在用電高峰期間進行檢修。

三、行業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：

在接到錯峰指標停后勤用電設施。

2. 緊急錯峰：

考慮到電網負荷缺口較小，在8：30～11：30、13：00～16：00、16：00～22：00用電高峰期間期間停照明、計算機打印機等辦公電器、辦公空調等非生產負荷；10：30～11：30停食堂；在8：30～11：30、13：00～16：00、16：00～22：00用電期間停用電機、車床、電焊機、切割機、空壓機、吸盤機、冷水機組、行吊、車潛水泵、拉絲、鍍鋅、噴塑等輔助生產負荷。

（二）缺口等級III級參與方案

1. 階段性錯峰：

在接到錯峰指標后停后勤用電及輔助生產用電設施。

2. 緊急錯峰：

隨著電網缺口的逐步加大，在執行IV級方案的基礎上，在8：30～11：30、13：00～16：00、16：00～22：00用電期間增停熱處理、鍋爐、溶化爐、高頻、注塑機等輔助生產負荷。

（三）缺口等級II級參與方案

1. 階段性錯峰：

在接到錯峰指標后停后勤用電、輔助生產用電設施及一半生產線或安排一半設備檢修。

2. 緊急錯峰：

隨著電網缺口的進一步加大，供需矛盾顯著時，在執行III級方案的基礎上，在8：30～11：30、13：00～16：00、16：00～22：00用電期間增停二條流水線、二條生產線等主要生產負荷。

（四）缺口等級I級參與方案

1. 階段性錯峰：

在接到錯峰指標后停后勤用電、輔助生產用電設施及全部生產線、安排設備檢修或或放高溫（嚴寒）假。

2. 緊急錯峰：

隨著電網缺口的進一步加大，供需矛盾無法平衡時，在執行級II方案的基礎上，在8：30～11：30、13：00～16：00、16：00～22：00用電期間停包括另外二條流水線、二條生產線在內的所有用電設施，保安負荷除外。

四、行業用戶參與錯峰限電風險及注意事項

1. 遇到突然停電，會使工作中的行車失去平衡，將產生傾斜、脫落，機體本身可能損壞、報廢，地面的設施、作業人員也可能被砸傷，造成損害和人員傷亡。

2. 突然停電會造成系統數據丟失，產品報廢，設備嚴重損傷，產生重大經濟損傷。

3. 溶化爐、高頻爐、鍋爐等設備如遇突然停電，會使爐膛報廢，溶煉的金屬溶液報廢，且存在發生火災的隱患。

因此，該行業參與錯峰不宜采用強制拉電或遙控設備控制限電，企業應制定有效內部應急預案，主動配合錯峰限電實施，杜絕惡性事故發生，既主動擔負社會責任又將損失降到zui低。

五、智能電力監控的功能與應用

上海某電子廠電能管理系統的配電系統，包含35KV變壓器2臺，10KV變壓器3臺，項目中監控范圍為35KV線路微機保護裝置2臺，變壓器溫控儀8臺，10KV微機保護裝置12臺，安科瑞智能儀表8臺，本套系統主要強調實時數據的監測、控制，主要針對整個配電系統可靠性進行全程的智能化監控，數據分析，投、斷，以及對各回路所用電能進行統計。

5.1網絡結構拓撲圖

1、高壓配電間綜合保護共15臺，采用3根屏蔽雙絞線連接至4口通訊管理機，進行數據的集中采集，其中數據傳輸波特率為19200 bit/s；屏蔽線纜均采取屏蔽線接地，防止強電信號干擾，末端加裝120歐電阻，增強線路信號，保障了數據傳輸的實時性。

2、低壓配電間安裝有安科瑞智能儀表8臺、溫控儀8臺。其中8臺智能儀表通過1根屏蔽雙絞線連接至4口的通訊管理機進行數據上傳，8臺溫控儀通過1根屏蔽雙絞線連接至主機的232-485通訊采集器上進行數據上傳；其中數據傳輸波特率為9600 bit/s，現場屏蔽線纜均采取屏蔽線接地，防止強電信號干擾，末端加裝120歐電阻，增強線路信號，保障了數據傳輸的實時性。

3、以上網絡儀表均采用MODBUS-RTU通訊協議進行數據上傳，上位機采用TCP/IP通訊協議進行數據采集。

5.2系統功能

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

①系統主界面

配電示意界面：以一次圖形式直觀動態顯示電壓、電流、功率、功率因數及頻率等監測信息，滿足了現場需求。

②報表統計

系統采集的有功電度數據，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

曲線趨勢：實現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。曲線中可對測量數據量程進行設置，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。

④遙控功能

控制回路通斷：登錄zui高權限用戶，可以實現對現場斷路器實現分合閘控制，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，報警數值，值班人員以及動作類型和時間，同時對各監測點的通訊狀態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，通過畫面顏色的變化（紅色表示合閘狀態、綠色表示分閘狀態、灰色表示手車分離狀態）可以看到現場斷路器運行狀態、手車位置、接地刀閘狀態、彈簧儲能狀態等。

⑦通訊狀態

系統監控現場所有點的通訊狀態，紅色綠色分別代表儀表通訊正常和異常，便于用戶查看各監測點通訊狀態。

5.3運行效果

1、實時性：項目實施前現場數據主要靠人工抄錄，1天2次，各回路時間不統一，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，數據日期管理復雜；項目實施后計算機存儲，數據可存儲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、數據安全：項目實施前分散管理，手工定時備份，對連續數據備份不準確；項目實施后同步集中管理，系統自動即時備份。

5、設備管理：項目實施前各個抽屜柜回路通斷電要現場去查看，斷電時無報警；項目實施后通過后臺一次系統圖清晰展示，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、復費率電能統計；THDu，THDi、2-31次各次諧波分量；電壓波峰系數、波形因子、電流K系數、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協議或DL/T645規約。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）低壓聯絡或出線回路選ACR220EL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、復費率電能統計、zui大需量統計；4DI+2DO；RS485通訊接口、Modbus協議。外形尺寸：96×96mm，開孔尺寸：88×88mm。適用于低壓聯絡柜、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協議/Profibus-DP協議可選。

（4）節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：電流規格1.5（6）A、5（20）A、10（40）A、20（80）A可選、復費率電能統計、電能脈沖輸出、RS485通訊接口、Modbus協議或DL/T 645規約可選。外形尺寸：76×89×74mm，4模數。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：電流規格1.5（6）A、5（20）A、10（40）A、20（80）A可選、復費率電能統計、電能脈沖輸出、RS485通訊接口、Modbus協議或DL/T 645規約可選。外形尺寸：126×89×74mm，7模數。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、復費率電能統計、zui大需量統計；電流規格1.5（6）A、5（20）A、10（40）A、20（80）A可選、RS485通訊接口、Modbus協議或DL/T 645規約可選。外形尺寸：126×89×74mm，7模數。適用于動力柜。

ANAPF系列有源電力濾波裝置，以并聯方式接入電網，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，從而實現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解決方案.2013.1版.

[2]電子設備制造行業錯峰限電技術指導.

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控，: 2880157861

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