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(shè)備制造行業(yè)錯峰限電中的應(yīng)用
師晴晴
江蘇安科瑞電器制造有限公司 江蘇 江陰 214405
一、 行業(yè)用戶用電特性分析
交通運輸設(shè)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(shè)備制造、鐵路機車車輛及動車組制造、工礦有軌專用車輛制造、鐵路機車車輛配件制造、鐵路專用設(shè)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(shè)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(shè)備制造的制造等34種制造行業(yè)。
交通運輸設(shè)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(shè)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(shè)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)的使用有顯著上升。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)全年高負荷的概率大。
交通運輸設(shè)備制造行業(yè)用戶設(shè)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**運行，在電網(wǎng)出現(xiàn)缺口時，可以對交通運輸設(shè)備制造業(yè)用戶進行錯峰限電。
2. 由交通運輸設(shè)備制造業(yè)用戶可中斷生產(chǎn)的負荷特性及交通運輸設(shè)備制造業(yè)用戶數(shù)量眾多的特點決定，交通運輸設(shè)備制造業(yè)用戶應(yīng)該是各地錯避峰的重點行業(yè)。
3. 交通運輸設(shè)備制造業(yè)用戶只要提前通知（15~30分鐘），措施得當，完全可以充當錯峰限電的有生力量。
4. 由交通運輸設(shè)備制造業(yè)用戶的主要用電設(shè)備可看出，該類用戶的絕大部分用電設(shè)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(shè)備制造業(yè)用戶參與錯峰限電有利方面：
l 限電只減少產(chǎn)量，留有少量保安負荷一般不會造**員和設(shè)備的損傷與損壞。
l 如果組織得法，完全可以做到負荷“快上快下”。
l 限電比例較大，春、秋、冬季大可按實時用電負荷的60%~70%進行限電。
6. 交通運輸設(shè)備制造業(yè)用戶參與錯峰限電不利方面：
l 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。
l 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。
l 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。
l 船舶制造業(yè)用戶有部分露天作業(yè)，夜晚工作不**。
7. 交通運輸設(shè)備制造業(yè)用戶錯峰的方法
對于交通運輸設(shè)備制造業(yè)來講，大部分用電設(shè)備都可以參與錯峰限電，錯峰的主要辦法有：
l 將空調(diào)溫度設(shè)定在26℃～28℃；
l 減少部分照明、辦公空調(diào)的負荷等；
l 調(diào)整上下班時間，避免高峰時段限電后沒電用的狀況；
l 將用電大設(shè)備安排在負荷高峰時段進行檢修；
l 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）；
l 關(guān)停部分用電設(shè)備。
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(shè)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(fù)正常生產(chǎn)。
本級可停的用電設(shè)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：
l 在錯峰時段內(nèi)首先投入錯峰可限負荷高，響應(yīng)時間快的可限負荷設(shè)備；同時逐步投入響應(yīng)時間慢的可限負荷，保證所有可限負荷全部參與錯峰；
l 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(shè)備負荷。
2. 緊急錯峰
l 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)。
l 隨著電網(wǎng)缺口的逐步加大，在執(zhí)行IV級方案的基礎(chǔ)上，增停：熱處理、溶化爐、高頻爐。
（三）缺口等級II級參與方案
1. 階段性錯峰：
l 除留用基本保安負荷外，全時段投入所有可參與錯峰負荷；
l 對于響應(yīng)時間慢的設(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
l 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)。
l 隨著電網(wǎng)缺口的進一步加大，供需矛盾顯著時，在執(zhí)行III級方案的基礎(chǔ)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。
（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(shè)備制造業(yè)應(yīng)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(shè)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(shè)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(shè)備上進行的設(shè)備設(shè)施，突然停電會造成系統(tǒng)數(shù)據(jù)丟失，產(chǎn)品報廢，設(shè)備嚴重損傷，恢復(fù)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(shè)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(zāi)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(yīng)根據(jù)自身的實際情況，科學(xué)、合理地編制內(nèi)部應(yīng)急預(yù)案，主動配合錯峰實施，杜絕惡性事故發(fā)生，將損失降到低。
五、智能電力監(jiān)控的功能與應(yīng)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(luò)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(luò)、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(luò)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(shè)。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)提供專用的通訊功能模塊，通過專用的以太網(wǎng)硬件通訊接口，以O(shè)PC方式或其它通訊協(xié)議向上**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(luò)通訊層）
采用通訊管理機，負責與現(xiàn)場設(shè)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(shè)備層各類裝置。
（3）現(xiàn)場設(shè)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(shè)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(shè)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。
① 系統(tǒng)主界面
變配電系統(tǒng)具有CAD一次單線圖顯示低壓配電網(wǎng)絡(luò)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。
實時數(shù)據(jù)顯示
諧波棒圖及百分含量
② 數(shù)據(jù)存儲
1、數(shù)據(jù)庫管理軟件采用主流的、通用的、高性能的專業(yè)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(shè)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**是極為關(guān)鍵的，提供多種**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)**。
3、數(shù)據(jù)庫提供數(shù)據(jù)保護技術(shù)，能夠利用事務(wù)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(fù)技術(shù)，在數(shù)據(jù)庫損壞的情況下能夠及時修復(fù)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。
③ 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(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。
歷史及實時負荷曲線查詢
④ 報表管理
系統(tǒng)具有標準的電能報表格式并可根據(jù)用戶需求設(shè)計符合其需要的報表格式，系統(tǒng)可自動統(tǒng)計。可自動生成各種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(fù)費率的時段及費率的設(shè)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(shè)置；系統(tǒng)設(shè)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。
電能報表
全電參量報表
⑤ 事件記錄和故障報警
系統(tǒng)可以設(shè)置在電能質(zhì)量事件發(fā)生時、測量值越限、設(shè)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。
報警記錄
⑥ 用戶管理
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**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(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。
（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(dǎo)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(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(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]電力電測數(shù)字儀表原理與應(yīng)用指南 任致程、周中，中國電力出版社 2007.4.
[3] 交通運輸設(shè)備制造行業(yè)錯峰限電技術(shù)指導(dǎo).
作者簡介：
師晴晴（1985－），女，漢族，本科，工程師，主要研究方向為智能建筑供配電監(jiān)控系統(tǒng)
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