電力需求側(cè)管理及智能電力監(jiān)控技術(shù)在交通運輸設備制造行業(yè)錯峰限電中的應用

一、 行業(yè)用戶用電特性分析

        交通運輸設備制造業(yè)按國民生產(chǎn)行業(yè)可細分為以下34種制造行業(yè)：鐵路運輸設備制造、鐵路機車車輛及動車組制造、工礦有軌車輛制造、鐵路機車車輛配件制造、鐵路設備及器材、配件制造、船舶及浮動裝置制造、金屬船舶制造、非金屬船舶制造、娛樂船和運動船的建造和修理、船用配套設備制造、船舶修理及拆船、航標器材及其他浮動裝置、其他交通運輸設備制造的制造等34種制造行業(yè)。

交通運輸設備制造業(yè)的范圍較廣泛，基本都屬于非連續(xù)性生產(chǎn)單位。交通運輸設備制造（船舶制造）業(yè)的用戶數(shù)目較多，負荷大小從幾十千瓦到幾千千瓦都有，個別企業(yè)甚至還超過一萬千瓦。

該行業(yè)用戶一般生產(chǎn)時間為8：00～21：00，也有24小時連續(xù)生產(chǎn)的。一般早峰時間段是全天的生產(chǎn)高峰和用電高峰；深夜產(chǎn)量zui低是用電低谷期。用電峰谷差率特別大，日負荷曲線屬于典型的“中間高、兩頭低”形態(tài)。少部分連續(xù)生產(chǎn)的交通運輸設備制造業(yè)用戶其負荷曲線相對較平穩(wěn)，負荷波動在20％左右。在高溫或嚴寒季節(jié)，隨著溫度的變化，該類企業(yè)的用電需求也隨著空調(diào)的使用有上升。從全年來看，該類企業(yè)年用電曲線呈現(xiàn)“夏、冬季負荷高”，“春、秋季負荷小”的特點。其中，夏季出現(xiàn)全年zui高負荷的概率zui大。

交通運輸設備制造行業(yè)用戶設備分類表

二、 行業(yè)用戶參與錯峰限電的能力分析

1. 為保障人民群眾生活及電網(wǎng)的安全運行，在電網(wǎng)出現(xiàn)缺口時，可以對交通運輸設備制造業(yè)用戶進行錯峰限電。

2. 由交通運輸設備制造業(yè)用戶可中斷生產(chǎn)的負荷特性及交通運輸設備制造業(yè)用戶數(shù)量眾多的特點決定，交通運輸設備制造業(yè)用戶應該是各地錯避峰的行業(yè)。

3. 交通運輸設備制造業(yè)用戶只要提前通知（15~30分鐘），措施得當，*可以充當錯峰限電的有生力量。

4. 由交通運輸設備制造業(yè)用戶的主要用電設備可看出，該類用戶的絕大部分用電設備都是可以中斷用電的，可限負荷比例為60～70%。

5. 交通運輸設備制造業(yè)用戶參與錯峰限電有利方面：

6. 交通運輸設備制造業(yè)用戶參與錯峰限電不利方面：

7. 交通運輸設備制造業(yè)用戶錯峰的方法

    對于交通運輸設備制造業(yè)來講，大部分用電設備都可以參與錯峰限電，錯峰的主要辦法有：

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不同時段釋放部分設備負荷。

2.緊急錯峰

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正常生產(chǎn)。

本級可停的用電設備有：電開水爐、廠區(qū)道路照明、食堂、宿舍、辦公空調(diào)、辦公照明、辦公樓電梯、廠房照明、廠房空調(diào)、電焊機、彎管機、拋光機、定型機、車床、銑床、刨床、沖床、鉆床、空錘機、空壓機、切割機、剪板機、噴漆機、烘干機、電鍍機、行吊、吊車、拉絲機、鍍鋅機、鼓風機等。

（二）缺口等級III級參與方案

1. 階段性錯峰：

2. 緊急錯峰

（三）缺口等級II級參與方案

1. 階段性錯峰：

2. 緊急錯峰

（四）缺口等級I級參與方案

1. 階段性錯峰：

缺口等級I級時交通運輸設備制造業(yè)應通過每周“開三停四”的方法、“生產(chǎn)一周停產(chǎn)一周”的方法、以及將“生產(chǎn)班次全部調(diào)到夜間生產(chǎn)”的方法實現(xiàn)錯峰限電。

2. 緊急錯峰：

在15~30分鐘內(nèi)停除保安外的一切用電設備與所有生產(chǎn)線。

四、 行業(yè)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(chǎn)生傾斜、脫落，機體本身可能損壞、報廢，地面的設施、作業(yè)人員也可能被砸傷，造成損害和人員傷亡。

2. 一些在高精密數(shù)控設備上進行的設備設施，突然停電會造成系統(tǒng)數(shù)據(jù)丟失，產(chǎn)品報廢，設備嚴重損傷，恢復正常生產(chǎn)需要較長時間，產(chǎn)生重大經(jīng)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(fā)生火災的隱患。

4. 對船舶制造業(yè)用戶突然停電，會造成船艙內(nèi)通風和照明中斷，易出現(xiàn)電焊氣體中毒和人員跌落事故。

因此，該行業(yè)參與錯峰時，企業(yè)應根據(jù)自身的實際情況，科學、合理地編制內(nèi)部應急預案，主動配合錯峰實施，杜絕惡性事故發(fā)生，將損失降到zui低。

五、智能電力監(jiān)控的功能與應用

       無錫某汽車部件有限公司項目，包括高壓和低壓兩個部分。其高壓配電系統(tǒng)包括兩路10kV進線和兩個計量柜，兩個電壓互感器柜、兩個高壓出線柜、一個聯(lián)絡柜。Acrel3000電能管理系統(tǒng)實現(xiàn)了對配電室內(nèi)的高壓，低壓進線、聯(lián)絡、出線回路進行遠程監(jiān)控高低壓配電系統(tǒng)置于同一個電氣室中，監(jiān)控主機以及通訊機柜都放置在本電氣室內(nèi)。

5.1網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)拓撲圖

各個結(jié)構(gòu)層的具體形式如下：

（1）主站層（站控管理層）

位于監(jiān)控室內(nèi)，具體包括：安裝有電能管理系統(tǒng)的后臺主機等相關(guān)外設。負責將通訊間隔層上傳的數(shù)據(jù)解包，進行集中管理和分析，執(zhí)行相關(guān)操作，負責整個變配電系統(tǒng)的整體監(jiān)控。智能電力監(jiān)控系統(tǒng)提供的通訊功能模塊，通過的以太網(wǎng)硬件通訊接口，以OPC方式或其它通訊協(xié)議向上一級系統(tǒng)（如：BAS 、DCS 或調(diào)度系統(tǒng)）發(fā)送相關(guān)的數(shù)據(jù)和信息，實現(xiàn)系統(tǒng)的集成。

（2）通訊間隔層（網(wǎng)絡通訊層）

采用通訊管理機，負責與現(xiàn)場設備層的各類裝置進行通訊，采集各類裝置的數(shù)據(jù)、參數(shù)，進行處理后集中打包傳輸?shù)街髡緦樱瑫r作為中轉(zhuǎn)單元，接受主站層下發(fā)的指令，轉(zhuǎn)發(fā)給現(xiàn)場設備層各類裝置。

（3）現(xiàn)場設備層

位于中低壓變配電現(xiàn)場，具體包括：ACR多功能電力儀表，M5系列綜保、WHD系列溫濕度控制器，負責采集電力現(xiàn)場的各類數(shù)據(jù)和信息狀態(tài)，發(fā)送給通訊間隔層，同時也作為執(zhí)行單元，執(zhí)行通訊間隔層下發(fā)的各類指令。

5.2 實現(xiàn)功能

        Acrel-3000型電能管理系統(tǒng)可實時和定時采集現(xiàn)場設備的各電參量及開關(guān)量狀態(tài)（包括三相電壓、電流、功率、功率因數(shù)、頻率、電能、開關(guān)位置、設備運行狀態(tài)，重要回路的諧波棒圖等），將采集到的數(shù)據(jù)直接顯示、或通過統(tǒng)計計算生成新的直觀數(shù)據(jù)信息再顯示（總系統(tǒng)功率、諧波棒圖、功率因子上下限等），并對重要的信息進行數(shù)據(jù)庫存儲。

        變配電系統(tǒng)具有CAD一次單線圖顯示低壓配電網(wǎng)絡的接線情況。主畫面可直觀顯示各回路的運行狀態(tài)，并具有回路帶電、非帶電及故障著色的功能。主要電參量直接顯示于人機交互接口并實時刷新。

       1、數(shù)據(jù)庫管理軟件采用主流的、通用的、高性能的的實時/歷史數(shù)據(jù)庫和企業(yè)級關(guān)系數(shù)據(jù)庫相結(jié)合的方式保存數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)管理軟件具備開放的、的和集成的信息管理方法，具備嚴格的權(quán)限管理功能，可以按照不同的管理角色設置不同的操作密碼和口令，授予不同的數(shù)據(jù)庫訪問權(quán)限，提供數(shù)據(jù)庫實體存取審計機制，以便分角色地維護數(shù)據(jù)庫信息。 

       2、數(shù)據(jù)完備和安全是為關(guān)鍵的，提供多種安全保護機制，提供互聯(lián)網(wǎng)的數(shù)據(jù)庫的數(shù)據(jù)加密技術(shù)，提供從硬盤轉(zhuǎn)移到后端系統(tǒng)過程中的數(shù)據(jù)加密技術(shù)，保障數(shù)據(jù)安全。

       3、數(shù)據(jù)庫提供數(shù)據(jù)保護技術(shù)，能夠利用事務機制對數(shù)據(jù)庫進行自動備份和記錄數(shù)據(jù)備份日志。提供數(shù)據(jù)修復技術(shù)，在數(shù)據(jù)庫損壞的情況下能夠及時修復數(shù)據(jù)，保持數(shù)據(jù)的完整性。

      4、系統(tǒng)提供實時數(shù)據(jù)庫和歷史數(shù)據(jù)庫兩部分，實時/歷史數(shù)據(jù)庫處理能力要達到10萬點/秒以上的吞吐量，在1秒鐘內(nèi)存入所有采集點的數(shù)據(jù)，歷史數(shù)據(jù)庫的存儲壓縮比要達到30：1以上，歷史數(shù)據(jù)庫數(shù)據(jù)保存期限不小于10年。

        系統(tǒng)提供了實時曲線和歷史趨勢兩種曲線分析接口，通過調(diào)用相關(guān)回路實時曲線接口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)絡進行質(zhì)量分析。

        系統(tǒng)具有標準的電能報表格式并可根據(jù)用戶需求設計符合其需要的報表格式，系統(tǒng)可自動統(tǒng)計?？勺詣由筛鞣N類型的實時運行報表、歷史報表、事件故障及告警記錄報表、操作記錄報表等，可以查詢和打印系統(tǒng)記錄的所有數(shù)據(jù)值，自動生成電能的時、日、月、年度報表，根據(jù)復費率的時段及費率的設定值生成電能的費率報表，查詢打印的起點、間隔等參數(shù)可自行設置；系統(tǒng)設計還可根據(jù)用戶需求量身定制滿足不同要求的報表輸出功能。

        系統(tǒng)可以設置在電能質(zhì)量事件發(fā)生時、測量值越限、設備狀態(tài)變化時觸發(fā)報警。系統(tǒng)報警時能夠進行信息語音提示，自動彈出報警畫面或觸發(fā)必要的操作，同時可通知相關(guān)人員。

        本軟件可對不同級別的用戶賦予不同權(quán)限，從而保證系統(tǒng)在運行過程中的安全性和可靠性。如對某重要回路的合/分閘操作，需操作員級用戶輸入操作口令外，還需工程師級用戶輸入確認口令后方可完成該操作。

六、主要監(jiān)控產(chǎn)品

（1）10KV出線回路選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。

（2）低壓出線回路選ACR220E電力儀表

該表主要功能有：LED顯示、全電參量測量（U、I、P、Q、PF、F）；四象限電能計量；2DI+2DO；RS485通訊接口、Modbus協(xié)議。

外形尺寸：96×96mm，開孔尺寸：88×88mm。

（3）節(jié)能產(chǎn)品可選導軌表或APF有源濾波裝置

照明箱DTSF1352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)。適用于照明箱的電流、電壓測量；三相電能計量。

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]電力電測數(shù)字儀表原理與應用指南 任致程、周中，中國電力出版社 2007.4.

[3] 交通運輸設備制造行業(yè)錯峰限電技術(shù)指導.

• • 限電只減少產(chǎn)量，留有少量保安負荷一般不會造成人員和設備的損傷與損壞。
  • 如果組織得法，*可以做到負荷“快上快下”。
  • 限電比例較大，春、秋、冬季zui大可按實時用電負荷的60%~70%進行限電。
  • 由于每戶負荷不很大，限電效果不很明顯，要想限下一定數(shù)量的負荷需動用較多的用戶參加。
  • 由于該行業(yè)人均用電負荷不高，每限1萬千瓦負荷會造成1000~3000工人沒活干，限電時間長了、頻繁了易出事。
  • 對船舶制造業(yè)用戶要留有船艙內(nèi)通風和照明負荷，保安負荷較其他機械加工行業(yè)用戶高。
  • 船舶制造業(yè)用戶有部分露天作業(yè)，夜晚工作不安全。
  • 將空調(diào)溫度設定在26℃～28℃；
  • 減少部分照明、辦公空調(diào)的負荷等；
  • 調(diào)整上下班時間，避免高峰時段限電后沒電用的狀況；
  • 將用電大設備安排在負荷高峰時段進行檢修；
  • 安排放假或輪休（生產(chǎn)一周、停產(chǎn)一周；也可執(zhí)行開三停四）；
  • 關(guān)停部分用電設備。
  • 在錯峰時段內(nèi)首先投入錯峰可限負荷高，響應時間快的可限負荷設備；同時逐步投入響應時間慢的可限負荷，保證所有可限負荷全部參與錯峰；
  • 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不同時段釋放部分設備負荷。
  • 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正常生產(chǎn)。
  • 隨著電網(wǎng)缺口的逐步加大，在執(zhí)行IV級方案的基礎上，增停：熱處理、溶化爐、高頻爐。
  • 除留用基本保安負荷外，全時段投入所有可參與錯峰負荷；
  • 對于響應時間慢的設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。
  • 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正常生產(chǎn)。
  • 隨著電網(wǎng)缺口的進一步加大，供需矛盾時，在執(zhí)行III級方案的基礎上，增停鍋爐、水泵、通風機、生產(chǎn)流水線、組裝線、數(shù)控機床等。
  • 系統(tǒng)主界面
  • 數(shù)據(jù)存儲
  • 趨勢曲線分析
  • 報表管理
  • 事件記錄和故障報警
  • 用戶管理