電力需求側(cè)管理及智能電力監(jiān)控技術(shù)在煉焦行業(yè)錯峰限電中的應(yīng)用

戴金花

　　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

　　煉焦行業(yè)，是指生產(chǎn)、經(jīng)營焦炭，以及對焦炭生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的煤氣、煤焦油、粗苯等伴生物進行回收、加工所形成的行業(yè)，焦化產(chǎn)品廣泛用于化學(xué)工業(yè)、醫(yī)藥工業(yè)、耐火材料工業(yè)和國防工業(yè)，近年來，鋼鐵工業(yè)高速發(fā)展帶動了中國煉焦業(yè)快速增長。

　　煉焦行業(yè)其用電負荷特點：

　　1) 大部分設(shè)備都需要連續(xù)運轉(zhuǎn)，如焦爐、循環(huán)水系統(tǒng)、煤氣回收裝置等;

　　2) 部分可間歇性生產(chǎn)，如機加工設(shè)備、上煤配煤系統(tǒng)。

　　煉焦生產(chǎn)用電屬一、二級用電負荷，電源應(yīng)為雙路電源。兩路電源應(yīng)為主備方式供電。為了滿足生產(chǎn)用電，煉焦生產(chǎn)供配電系統(tǒng)一般設(shè)置兩個車間變電所～煤焦變電所、回收變電所。

　　煉焦行業(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. 該行業(yè)用電負荷大且為連續(xù)性負荷不受時段、季節(jié)、氣候影響。

　　2. 緊急錯峰限電可以快速停用辦公、照明、電腦傳真機等辦公用電設(shè)備，在晚峰時，可以間隔停開廠區(qū)照明燈等設(shè)備，并停用一些輔助生產(chǎn)設(shè)備，例如：制冷機組、空調(diào)器、鍋爐，但以不影響安全為前提。緊急錯峰能力弱，凈化回收設(shè)備：如橫管初冷器、電捕焦油器、旋風(fēng)捕焦油器、洗氨塔、洗苯塔、脫硫塔等重要(高危)用電負荷，不適宜參與快速錯避峰。

　　3. 該行業(yè)用戶階段性錯峰可以通過安排集中檢修和減產(chǎn)等方式開展，如采用集中檢修方式，只需保留車間照明、事故照明、檢修照明等檢修設(shè)備用電，一般保留1000千瓦左右的檢修負荷即可;如采用停產(chǎn)方式，可以逐步停開煉焦設(shè)備及配套輔助系統(tǒng)，以降低生產(chǎn)負荷，達到錯峰效果。

　　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：

　　在保證安全的前提下，在8:00～22：00停開焦爐作悶爐處理，減少產(chǎn)量，從而達到錯峰效果。

　　2. 緊急錯峰

　　1) 接到錯峰指令后需快速投入可限負荷，然后根據(jù)指令逐步釋放負荷恢復(fù)正常生產(chǎn)。

　　2) 優(yōu)先安排空調(diào)系統(tǒng)、辦公及照明系統(tǒng)錯峰，然后根據(jù)指令逐步釋放負荷。

　　(二) 缺口等級III級參與方案

　　1. 階段性錯峰：

　　在保證安全的前提下，在執(zhí)行IV級方案的基礎(chǔ)上，在8:00～22：00加停部分機加工設(shè)備參與錯峰，焦爐作悶爐處理，進一步減少產(chǎn)量，從而滿足錯峰要求。

　　2. 緊急錯峰

　　1) 接到錯峰指令后需快速投入可限負荷，然后根據(jù)指令逐步釋放負荷恢復(fù)正常生產(chǎn)。

　　2) 在執(zhí)行IV級方案的基礎(chǔ)上，追加部分機加工設(shè)備參與錯峰，降低部分生產(chǎn)負荷，從而滿足錯峰要求，然后根據(jù)指令逐步釋放負荷恢復(fù)正常生產(chǎn)。

　　(三) 缺口等級II級參與方案

　　1. 階段性錯峰：

　　1) 在保證安全的前提下，在執(zhí)行III級方案的基礎(chǔ)上，在8:00～22：00加停全部機加工設(shè)備、上煤配煤系統(tǒng)設(shè)備進一步減少產(chǎn)量，從而滿足錯峰要求。

　　2) 對于響應(yīng)時間慢的凈化回收設(shè)備需提前做好參與錯峰準備，保證所有可限負荷全額全時段參與錯峰。

　　2. 緊急錯峰

　　1) 接到錯峰指令后需快速投入可限負荷，然后根據(jù)指令逐步釋放負荷恢復(fù)正常生產(chǎn)。

　　2) 在執(zhí)行III級方案的基礎(chǔ)上，快速停止全部機加工設(shè)備、上煤配煤系統(tǒng)設(shè)備從而滿足錯峰要求，然后根據(jù)指令逐步釋放負荷。

　　(四) 缺口等級I級參與方案

　　1. 階段性錯峰：

　　考慮到電力缺口較大，可以安排企業(yè)全廠檢修，只保留檢修設(shè)備所需的用電負荷。

　　2. 緊急錯峰

　　1) 接到錯峰指令后需快速投入可限負荷，然后根據(jù)指令逐步釋放負荷恢復(fù)正常生產(chǎn)。

　　2) 考慮到該行業(yè)生產(chǎn)的安全性以及恢復(fù)生產(chǎn)的難易程度，在執(zhí)行II級方案基礎(chǔ)上，不再追加限制其他生產(chǎn)設(shè)備。然后根據(jù)指令逐步釋放負荷。

　　四、 行業(yè)用戶參與錯峰限電風(fēng)險及注意事項

　　1. 該行業(yè)生產(chǎn)企業(yè)生產(chǎn)區(qū)內(nèi)的爐體、消防等部位遭遇突然停電，容易導(dǎo)致煤氣出現(xiàn)泄漏，從而造成環(huán)境污染，嚴重可導(dǎo)致相關(guān)人員發(fā)生中毒事故或較大的經(jīng)濟損失，建議采用集中生產(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)避峰或年度檢修。

　　2. 從安全角度出發(fā)，如凈化產(chǎn)品回收車間(煤氣凈化)，如果突發(fā)停電，將導(dǎo)致重大事故，原因：自焦爐出來的煤氣達82℃，如停電，風(fēng)機停運，煤氣溢出，會發(fā)生爆炸以及中毒等人身傷亡。對于焦爐，如停電，焦爐將報廢，同樣煤氣也可能發(fā)生爆炸。

　　因此，該行業(yè)用戶應(yīng)及早制定有效應(yīng)急預(yù)案，參與錯峰時應(yīng)主動配合錯峰實施，及時與供電企業(yè)溝通，宜采取檢修或輪休等方式，避免采用強制拉電或遙控設(shè)備控制限電，杜絕惡性事故發(fā)生，主動擔(dān)負社會責(zé)任的同時又將損失降到最低。

　　五、 智能電力監(jiān)控的功能與應(yīng)用

　　5.1項目概況

　　印度烏塔姆(Uttam)鋼公司在馬哈拉施特拉邦Wardha(Wardha地區(qū)有著豐富的煤炭和鐵礦石資源，交通便利，有公路和鐵路通過)建設(shè)年產(chǎn)量為50萬噸的生鐵廠，配套項目包括一座燒結(jié)廠和一座50萬噸焦化廠，整個項目預(yù)計投資110億盧比(2.28億美元)。

　　50萬噸焦化廠建設(shè)內(nèi)容包括備煤車間、煉焦車間、煤氣凈化車間等生產(chǎn)設(shè)施以及配套的公用輔助設(shè)施;作為其他廠區(qū)的能源供應(yīng)區(qū)，配電安全方面顯得尤其重要，要求也更高，在電力操控方面必須要求安全、可靠、快捷，依靠人工現(xiàn)場操控已經(jīng)不能滿足該項目的實際要求。安科瑞電氣股份有限公司承上海德力西公司委托，至印度焦化廠現(xiàn)場施工調(diào)試智能電力系統(tǒng);主要完成對焦化廠內(nèi)的6.6KV配電系統(tǒng)和0.4KV配電系統(tǒng)進行集中監(jiān)控，確保焦化廠供電系統(tǒng)正常運行。

　　5.2 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

　?、佻F(xiàn)場設(shè)備層

　　如圖1所示為6.6KV系統(tǒng)拓撲圖，6.6KV高壓配電柜主要包含2臺進線柜(主進線柜、備用進線柜)、2臺PT柜、4臺變壓器出線柜、2臺電動機出線柜、1臺母聯(lián)備自投柜。在該系統(tǒng)中，安科瑞電氣股份有限公司為滿足用戶在高壓回路回路的要求且本著為用戶節(jié)約成本的原則，現(xiàn)場設(shè)備層配置：在2路進線柜上為其選用我公司2臺ACRM4-F綜合保護(LCD顯示、線路保護測控裝置、測控一體化裝置、故障錄波、SOE事件記錄、遠程通訊等功能);在2臺電動機出線柜上為其選用我公司2臺ACRM4-M綜合保護(LCD顯示、電動機保護、測控一體化裝置、故障錄波、SOE事件記錄、遠程通訊等功能);在4臺變壓器出線柜上為其選用我公司4臺ACRM4-T綜合保護(LCD顯示、配變電保護測控裝置、測控一體化裝置、故障錄波、SOE事件記錄、遠程通訊等功能);在2臺PT柜上為其選用我公司2臺ACRM4-U(LCD顯示、兩段PT供電切換，PT柜的全面綜合保護、測控一體化裝置、故障錄波、SOE事件記錄、遠程通訊等功能);在1臺母聯(lián)備自投柜上為其選用我公司1臺ACRM5-B(LCD顯示，備自投保護、測控一體化裝置、故障錄波、SOE事件記錄、遠程通訊等功能)。

　　如圖2所示為0.4KV系統(tǒng)A拓撲圖，主要監(jiān)測水泵房內(nèi)三相電流、電壓、電度等電參量。安科瑞電氣股份有限公司根據(jù)客戶的需求，給該配電所配有PZ42-E4的電力儀表，該電力儀表可以測量三相電流、三相電壓、有功、無功、功率因數(shù)、電度等，嵌入式安裝方式;完全滿足了客戶的要求，且安裝方便，性價比高。

　　如圖3所示為0.4KV系統(tǒng)B拓撲圖，主要監(jiān)測備煤車間、煉焦車間等電動機電力參數(shù)。用戶主要查看電動機三相電流、電壓、電度等電參量以及查看電動機運行狀態(tài)及修改定值等。

　　安科瑞電氣股份有限公司根據(jù)客戶的需求，同樣給該配電所配有PZ42-E4的電力儀表來采集現(xiàn)場電參量(在電動機保護回路上配有其他廠家馬達保護裝置)

　?、谕ㄓ嵐芾韺?/P>

　　通訊管理層：采用臺灣MOXA CP134U-I通訊擴展卡，具有超過800 Kbps 數(shù)據(jù)吞吐量，效能全球第一，4口具備ADDC™ RS-422/485接口速率高達921.6 Kbps，4線 RS-485傳輸距離最長可達1.2 km，內(nèi)建15 KV ESD 突波保護或可選擇2 KV光電隔離保護，支持128 byte FIFO驅(qū)動程序和內(nèi)建軟硬件流量控制，通用的PCI可兼容3.3/5V的PCI和PCI-X，支持Windows 2003/XP/2000/98/ME、Linux、UNIX驅(qū)動，提供節(jié)省空間的low profile通訊多串口卡可供選擇。

　?、壅究毓芾韺?/P>

　　配置為EVOC IPC-810B Core2 2.66G /1G/160G +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：1G

　　硬盤：監(jiān)控工作站160G

　　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(fēng)量風(fēng)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

　　5.3系統(tǒng)功能

　　(a)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，防止因人為誤操作給生產(chǎn)、生活帶來的損失，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。

　　用戶權(quán)限管理在本項目中顯得尤其重要，因為在6.6KV系統(tǒng)中要對現(xiàn)場的所有綜合保護實行控制，高權(quán)限的設(shè)定保障了現(xiàn)場操作的規(guī)范性合格性，同時具有操作票設(shè)置，規(guī)范了對高壓柜遠程操控的順序。

　　 (b)系統(tǒng)6.6KV主界面

　　系統(tǒng)提供簡單、易用、良好的用戶使用界面。采用全英文界面，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。

　　在6.6KV系統(tǒng)一次圖上，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)、灰色表示手車分離狀態(tài))可以看到現(xiàn)場斷路器運行狀態(tài)、手車位置、接地刀閘狀態(tài)、彈簧儲能狀態(tài)等。

　　登錄普通權(quán)限用戶，通過主界面的操作，可以查看6.6KV各回路運行的電參量(電流、電壓、有功、無功、功率因數(shù)、電度、);登錄最高權(quán)限用戶，可以實現(xiàn)對現(xiàn)場斷路器實現(xiàn)分合閘控制，查看綜保定值，在線修改定值等功能。

　　(c)0.4KV系統(tǒng)A和0.4KV系統(tǒng)B操作界面

 

　　具有友好的人機界面，在0.4KV系統(tǒng)A和0.4KV系統(tǒng)B主界面，登錄普通權(quán)限用戶，可以查看現(xiàn)場水泵房以及2臺運行變壓器工作的電參量，方便客戶查看回路各類電參量，主要包括：電流、電壓、電度等。

　　(d)系統(tǒng)遙信狀態(tài)報警

　　在配電系統(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。

　　(e)趨勢曲線分析

　　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(dāng)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。

　　(f)報表統(tǒng)計

　　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，同時這些報表也能以Excel的格式導(dǎo)

　　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(fù)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)、電話波形因子、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(fù)費率電能統(tǒng)計、最大需量統(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(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(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(dǎo)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(fù)費率電能統(tǒng)計、最大需量統(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(dāng)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]煉焦行業(yè)錯峰限電技術(shù)指導(dǎo).

　　作者簡介：

　　戴金花，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)，Email: ACRELDJH@163.com 手機：15052183915 QQ:2880157871