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電力需求側(cè)管理及智能電力監(jiān)控技術(shù)在塑料制品行業(yè)錯峰限電中的應(yīng)用

更新時間：2014-02-26

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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

塑料制品行業(yè)按國民生產(chǎn)行業(yè)可細分為塑料薄膜業(yè)、塑料板、管、型材的制造業(yè)、塑料絲、繩及編織品的制造業(yè)、泡沫塑料制造、塑料人造革、合成革制造、塑料包裝箱及容器制造、塑料零件制造、日用塑料制造（塑料鞋制造，日用塑料雜品制造）、其他塑料制品制造。

該行業(yè)一般都由10kV變電所和0.4kV供電，其用電負荷中等，一般在2000千瓦左右乃至更小；生產(chǎn)性質(zhì)一般為三班制連續(xù)作業(yè)。

塑料制品行業(yè)用戶設(shè)備分類表

二、行業(yè)用戶參與錯峰限電能力分析

1.塑料制品行業(yè)用戶一般為24小時連續(xù)生產(chǎn)，屬于連續(xù)性負荷，基本不受時段、季節(jié)、氣候影響。

2.緊急錯峰限電，可停用非生產(chǎn)性負荷和部分輔助生產(chǎn)用電設(shè)備負荷，將快速響應(yīng)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，該行業(yè)用戶可以通過有效*分生產(chǎn)線停產(chǎn)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(shù)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(jié)合自身生產(chǎn)工藝流程可有選擇地在一段時間釋放一條生產(chǎn)線（塑料擠出機、高速混合機和分切機等）及其他生產(chǎn)負荷。采用四分之三生產(chǎn)方式限電。

2. 緊急錯峰

接到錯峰指令后需快速停用空調(diào)、電扇、照明等非生產(chǎn)性負荷和輔助生產(chǎn)負荷，然后根據(jù)指令逐步釋放負荷恢復正常生產(chǎn)。

（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(jié)合自身生產(chǎn)工藝流程可有選擇地在一段時間釋放幾條（塑料擠出機、高速混合機和分切機等）生產(chǎn)線及其他生產(chǎn)負荷。采用一半生產(chǎn)方式限電或每月執(zhí)行開二十天停十天。

2. 緊急錯峰

在執(zhí)行Ⅳ級方案的基礎(chǔ)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(jié)合自身生產(chǎn)工藝流程可有選擇地停用高速混合機和分切機等部分生產(chǎn)性負荷。

（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(jié)合自身生產(chǎn)工藝流程可有選擇地在一段時間釋放幾條生產(chǎn)線（塑料擠出機、高速混合機和分切機等）及其他生產(chǎn)負荷。采用一半生產(chǎn)方式限電或每月執(zhí)行開十五天停十五天。

2. 緊急錯峰

在執(zhí)行Ⅲ級方案的基礎(chǔ)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(jié)合自身生產(chǎn)工藝流程可有選擇地停用高速混合機和分切機等部分生產(chǎn)性負荷。

（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(jié)合自身生產(chǎn)工藝流程可有選擇地在一段時間釋放全部（塑料擠出機、高速混合機和分切機等）生產(chǎn)線及其他生產(chǎn)負荷。采用停產(chǎn)檢修方式限電。

2. 緊急錯峰

在執(zhí)行Ⅱ級方案的基礎(chǔ)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(jié)合自身生產(chǎn)工藝流程可有選擇地停用高速混合機和分切機等部分生產(chǎn)性負荷。

四、行業(yè)用戶參與錯峰限電風險及注意事項

1. 塑料行業(yè)用戶為連續(xù)性生產(chǎn)設(shè)備，突然失電將形成較大的經(jīng)濟損失，并會造成設(shè)備損壞，生產(chǎn)線必須提前2個小時時間才能安全停止生產(chǎn)，生產(chǎn)線一旦從停產(chǎn)到正常運轉(zhuǎn)需要2～3天的時間才能保證產(chǎn)品品質(zhì)達到標準要求。

2. 塑料行業(yè)生產(chǎn)輔助設(shè)備負荷占生產(chǎn)負荷比率小，約為20%，且不能長時間關(guān)停，否則原料補充不到位zui終導致全部生產(chǎn)線停產(chǎn)。

3. 塑料行業(yè)參與錯峰不宜采用強制拉電或遙控設(shè)備控制限電，應(yīng)提前做好安排，有計劃地實施錯峰限電。

4. 塑料行業(yè)不適合以周為單位執(zhí)行輪休，這樣容易導致生產(chǎn)線關(guān)停頻繁，產(chǎn)品質(zhì)量不合格等問題，建議以月為單位執(zhí)行輪休。

綜上，該行業(yè)參與錯峰不宜采用強制拉電或遙控設(shè)備控制限電，企業(yè)應(yīng)制定有效內(nèi)部應(yīng)急預案，主動配合錯峰限電實施，杜絕惡性事故發(fā)生，既主動擔負社會責任又將損失降到zui低。

五、智能電力監(jiān)控的功能與應(yīng)用

5.1項目概況

赫斯基注塑系統(tǒng)（上海）有限公司由加拿大的機械制造企業(yè)赫斯基集團投資設(shè)立，位于上海浦東新區(qū)外高橋保稅區(qū)，是為塑料工業(yè)提供注塑設(shè)備和服務(wù)的供應(yīng)商，設(shè)計和制造業(yè)內(nèi)zui全面的注塑設(shè)備系列，包括機器、模具、熱流道和機械手。原有配電系統(tǒng)只在全廠總進線回路上裝有電力部門的電度表，管理者只能從每個月電力部門提供的用電總數(shù)值得知本月電量能耗，至于電能都用在了什么地方、有沒有電能浪費，節(jié)能措施有沒有起到相應(yīng)的效果，企業(yè)管理者都不是很清楚，亟待需要一個合理的電能考核機制來實現(xiàn)電能的科學管理。針對以上存在問題，并根據(jù)客戶要求，對原有配電系統(tǒng)進行改造，改造后的Acrel-3000電能管理系統(tǒng)，不僅能實現(xiàn)對各配電回路的遠程監(jiān)控和集中管理，實現(xiàn)了分類電能統(tǒng)計，復費率電能統(tǒng)計、日能耗統(tǒng)計和月耗電能統(tǒng)計，zui大需量報警，為科學地節(jié)能管理提供了依據(jù)。

5.2用戶需求

客戶要求針對赫斯基注塑系統(tǒng)（上海）有限公司內(nèi)的共計40個待改造回路進行設(shè)計改造，實現(xiàn)對改造后回路的電力參數(shù)的測量顯示和電能計量，電流越限報警（現(xiàn)場采用三層紅黃綠信號燈顯示）。采用Acrel-3000電能管理系統(tǒng)實現(xiàn)遠程電參量（電流，電壓，功率，功率因素等）實時監(jiān)測與分類電能計量。以現(xiàn)場測得的zui大需量（MD）與系統(tǒng)預先設(shè)定的需量限定值進行比較，在超量時報警。

5.3 Acrel-3000設(shè)計方案

圖1

在該項目上的具體應(yīng)用拓撲圖；Acrel-3000變配電監(jiān)控系統(tǒng)主要分為3層：站控管理層（工控機、打印機、UPS電源）、通訊管理層（4口通訊管理機）、現(xiàn)場設(shè)備層（現(xiàn)場智能裝置）。

如上圖所示：現(xiàn)場中的IO設(shè)備的通訊線纜采用RVSP 2*1.5屏蔽雙絞線，連接至4口通訊管理機。

（1）現(xiàn)場設(shè)備層

根據(jù)赫斯基注塑現(xiàn)場要求：智能儀表需滿足對全電參量采集（三相電流、電壓、有功功率、無功功率、功率因數(shù)、頻率、電度、開關(guān)量等）；我司根據(jù)客戶要求，為其在現(xiàn)場選配ACR220EL/K的多功能儀表，*了現(xiàn)場的要求。

ACR220EL是LCD液晶屏顯示，可監(jiān)測三相電流、三相電壓、電網(wǎng)頻率、三相（有功功率、無功功率、功率因數(shù)）、三相有功電能、三相無功電能6項測量參數(shù)。除以上功能外，還可選配其它功能，以下3項功能可共選也可選擇其中幾項：F(復費率電能統(tǒng)計)、D(zui大需量)、CP(Profibus-DP)。以下3項功能只能選擇其中一項：M(模擬量)、K(2DI/2DO)。

（2）站控管理層

配置為EVOC IPC-810B Core2 2.66G /2G/500G +鍵鼠+音箱等。

深圳研祥工業(yè)計算機（IPC810B），完成對整個電站的計算機監(jiān)控系統(tǒng)的管理，數(shù)據(jù)庫管理，在線及離線計算，運行監(jiān)視控制，各圖表曲線的生成，數(shù)據(jù)報表等系統(tǒng)監(jiān)測等功能。

計算機主要配置：

CPU：PIV 3.0

內(nèi)存：2G

硬盤：監(jiān)控工作站500G

顯示器：三星19寸寬屏LCD顯示

接口：1000M以太網(wǎng)、RS232接口、LPT口、BNC視頻輸出接口、4個PCI、2個USB口，聲卡，14槽工業(yè)級底板等DVD/VCD光驅(qū)刻錄機

4U標準上架式機箱

漫步者音箱一套（用于音響報警）

該計算機為工業(yè)計算機，大風量風扇設(shè)計，開門抽拉可拆換濾網(wǎng)，散熱可靠、維護簡便、特殊的抗震措施，保證機器在惡劣工業(yè)環(huán)境中正常工作；

UPS電源為C1KS/1KVA 待機30分鐘塔式

監(jiān)控主機采用正版簡體中文WindowsXP操作系統(tǒng)軟件，電能管理軟件采用安科瑞Acrel-3000型電能管理組態(tài)軟件。

5.4 系統(tǒng)功能

（1）用戶權(quán)限管理

針對不同級別的用戶，設(shè)置不同的權(quán)限，方便不同權(quán)限的管理人員對系統(tǒng)的不同操作，實現(xiàn)配電系統(tǒng)的安全，可靠運行。通過用戶管理進行用戶登錄、用戶注銷、修改密碼、添加刪除等操作，方便用戶對賬號和權(quán)限的修改。

（2）系統(tǒng)主界面

圖2

系統(tǒng)提供簡單、易用、良好的用戶使用界面。采用全中文界面，CAD圖形顯示配電系統(tǒng)電氣一次主接線圖，顯示配電系統(tǒng)設(shè)備狀態(tài)及相應(yīng)實時運行參數(shù)，畫面定時輪巡切換；畫面實時動態(tài)刷新；模擬量顯示；開關(guān)量顯示；連續(xù)記錄顯示等，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)）可以看到各回路的分合閘狀態(tài)。

登錄普通權(quán)限用戶，通過主界面的操作，可以查看各回路運行的電參量（電流、電壓、有功、無功、功率因數(shù)、電度）；登錄zui高權(quán)限用戶，可以實現(xiàn)系統(tǒng)內(nèi)部電度報表、電流曲線、報警信息的打印及導出功能。

（3）系統(tǒng)遙信狀態(tài)報警

圖3

圖4

系統(tǒng)發(fā)生運行故障時，會及時發(fā)出聲光報警提示用戶及時響應(yīng)故障回路，同時自動記錄事件發(fā)生的時間和回路名稱，以便用戶查詢，追憶故障原因。

（4）趨勢曲線分析

圖5

Acrel-3000電能管理系統(tǒng)提供了實時曲線和歷史趨勢兩種曲線的分析界面，通過調(diào)用相關(guān)回路實時曲線界面分析該回路當前的負荷運行狀況。如通過調(diào)用某配出回路的實時曲線

可分析該回路的電氣設(shè)備所引起的信號波動情況。系統(tǒng)的歷史趨勢即系統(tǒng)對所有已存儲數(shù)據(jù)均可查看其歷史趨勢，方便工程人員對監(jiān)測的配電網(wǎng)絡(luò)進行質(zhì)量分析。

（5）報表統(tǒng)計

圖6

圖7

赫斯基注塑系統(tǒng)中分電能報表為時報表、日報表、月報表三種報表。選擇要查詢的日期，可顯示每個時段的用電量，顯示每個時段用電量的報表對比柱狀圖，方便管理員查看分析（日報表和月報表也具有柱狀圖分析功能），同時系統(tǒng)將采集的有功電度數(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，可對某一回路的某一時間段內(nèi)的用電量進行查詢與打印，這些報表均支持Excel導出功能。

（6）電能餅圖

圖8

可以查看任意時段不同回路的電能百分比，方便了公司內(nèi)部能耗的調(diào)整。

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(zhì)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(luò)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(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(luò)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(zhuǎn)、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。

ARD

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(shù)，從變流器中產(chǎn)生一個和當前諧波分量和無功分量對應(yīng)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(shè)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]塑料制品行業(yè)錯峰限電技術(shù)指導.

作者簡介：

蔡舒韜，女，本科，安科瑞電氣股份有限公司，主要研究方向為智能電力監(jiān)控與電能管理系統(tǒng)，: 2880157861 15106209610