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

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

　　塑料制品行業(yè)按國民生產行業(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;生產性質一般為三班制連續(xù)作業(yè)。

　　塑料制品行業(yè)用戶設備分類表

　　

類別	主要設備	備注
非生產性負荷	電腦、蓄冷水空調、食堂蒸飯車、鼓風機、廠區(qū)道路照明、電扇、照明、大部分電腦及打印機、復印機、掃描儀電器設備、生活水泵、路燈門警。	一般
輔助生產負荷	風機、空壓機、冷卻塔、空調、行車、電梯，	一般
主要生產性負荷	塑料研磨機、塑料攪拌機、塑料混合機、捏合機、煉塑機、塑料造粒機、塑料回收再生造粒機械、塑料切粒機、篩造機、破碎機、塑料注射成型機、塑料擠出成型機、塑料中空成型機、塑料壓延成型機、壓塑機、擠塑機、吹塑機、滾塑機、發(fā)泡機、塑料熱成型機、塑料焊接機、塑料熱合機、塑料燙印機、塑料真空蒸鍍機、塑料擴管機、塑料異型材拼裝機、塑料邊角料自動回收機、注塑制品自動取出機、注塑模具冷卻劑機。	重要
安全保障負荷	塑料擠出機、車間設備照明、消防水泵設施	重要

　　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，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，該行業(yè)用戶可以通過有效組織部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(塑料擠出機、高速混合機和分切機等)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和輔助生產負荷，然后根據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幾條(塑料擠出機、高速混合機和分切機等)生產線及其他生產負荷。采用一半生產方式限電或每月執(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高速混合機和分切機等部分生產性負荷。

　　(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，結合自身生產工藝流程可有選擇地在一段時間釋放幾條生產線(塑料擠出機、高速混合機和分切機等)及其他生產負荷。采用一半生產方式限電或每月執(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高速混合機和分切機等部分生產性負荷。

　　(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，結合自身生產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)生產線及其他生產負荷。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，結合自身生產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)性生產設備，突然失電將形成較大的經濟損失，并會造成設備損壞，生產線必須提前2個小時時間才能安全停止生產，生產線一旦從停產到正常運轉需要2～3天的時間才能保證產品品質達到標準要求。

　　2. 塑料行業(yè)生產輔助設備負荷占生產負荷比率小，約為20%，且不能長時間關停，否則原料補充不到位最終導致全部生產線停產。

　　3. 塑料行業(yè)參與錯峰不宜采用強制拉電或遙控設備控制限電，應提前做好安排，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，這樣容易導致生產線關停頻繁，產品質量不合格等問題，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備控制限電，企業(yè)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(fā)生，既主動擔負社會責任又將損失降到最低。

　　五、智能電力監(jiān)控的功能與應用

　　5.1項目概況

　　赫斯基注塑系統(上海)有限公司由加拿大著名的機械制造企業(yè)赫斯基集團投資設立，位于上海浦東新區(qū)外高橋保稅區(qū)，是為塑料工業(yè)提供注塑設備和服務的領先供應商，設計和制造業(yè)內最全面的注塑設備系列，包括機器、模具、熱流道和機械手。原有配電系統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電能的科學管理。針對以上存在問題，并根據客戶要求，對原有配電系統進行改造，改造后的Acrel-3000電能管理系統，不僅能實現對各配電回路的遠程監(jiān)控和集中管理，實現了分類電能統計，復費率電能統計、日能耗統計和月耗電能統計，最大需量報警，為科學地節(jié)能管理提供了依據。

　　5.2用戶需求

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

　　5.3 Acrel-3000設計方案

　　

　　圖1

　　在該項目上的具體應用拓撲圖;Acrel-3000變配電監(jiān)控系統主要分為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)、現場設備層(現場智能裝置)。

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

　　(1)現場設備層

　　根據赫斯基注塑現場要求：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、頻率、電度、開關量等);我司根據客戶要求，為其在現場選配ACR220EL/K的多功能儀表，完全滿足了現場的要求。

　　ACR220EL是LCD液晶屏顯示，可監(jiān)測三相電流、三相電壓、電網頻率、三相(有功功率、無功功率、功率因數)、三相有功電能、三相無功電能6項測量參數。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(復費率電能統計)、D(最大需量)、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)控系統的管理，數據庫管理，在線及離線計算，運行監(jiān)視控制，各圖表曲線的生成，數據報表等系統監(jiān)測等功能。

　　計算機主要配置：

　　CPU：PIV 3.0

　　內存：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、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，大風量風扇設計，開門抽拉可拆換濾網，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 系統功能

　　(1)用戶權限管理

　　針對不同級別的用戶，設置不同的權限，方便不同權限的管理人員對系統的不同操作，實現配電系統的安全，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限的修改。

　　(2)系統主界面

　　

　　圖2

　　系統提供簡單、易用、良好的用戶使用界面。采用全中文界面，CAD圖形顯示配電系統電氣一次主接線圖，顯示配電系統設備狀態(tài)及相應實時運行參數，畫面定時輪巡切換;畫面實時動態(tài)刷新;模擬量顯示;開關量顯示;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、電度);登錄最高權限用戶，可以實現系統內部電度報表、電流曲線、報警信息的打印及導出功能。

　　(3)系統遙信狀態(tài)報警

　　

　　圖3

　　

　　圖4

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

　　可分析該回路的電氣設備所引起的信號波動情況。系統的歷史趨勢即系統對所有已存儲數據均可查看其歷史趨勢，方便工程人員對監(jiān)測的配電網絡進行質量分析。

　　(5)報表統計

　　

　　圖6

　　

　　圖7

　　赫斯基注塑系統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)，同時系統將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，可對某一回路的某一時間段內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，方便了公司內部能耗的調整。

　　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、復費率電能統計;THDu，THDi、2-31次各次諧波分量;電壓波峰系數、電話波形因子、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(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、最大需量統計;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(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、復費率電能統計、電能脈沖輸出、RS485通訊接口、Modbus協議或DL/T 645規(guī)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。

　　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、復費率電能統計、電能脈沖輸出、RS485通訊接口、Modbus協議或DL/T 645規(guī)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、最大需量統計;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協議或DL/T 645規(guī)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
                       
                      

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序號	名稱	型號、規(guī)格	單位	數量	備注
1	電力儀表
	網絡儀表	ACR220EL	只	100	安科瑞
	開口式電流互感器	AKH-0.66系列	只	172	安科瑞
2	監(jiān)控中心值班室
	操作臺	YT-341	套	1	香河
	工作站主機	IPC-610L/769VG/E5300/2G/500G/DVD/88小鍵+鼠標（原裝整機標配）2個串口	臺	1