远程控制智能电表

    更新时间:2024-09-16 浏览数:601
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    babjchhj远程控制智能电表

    电力需求侧管理及智能电力监控技术在**制造行业错峰限电中的应用 安科瑞鲍静君

    一、 行业用户用电特性分析

        **制造业以卷烟生产企业为主,包括烟叶复烤企业及生产过滤嘴的企业。该行业是国家税收行业,年税收为国家总税收的10%以上,因此,该行业的生产任务为国家统一调配,按计划生产。

    负荷特性:连续、平稳,三班运转,功率因数90%在以上。生产线设备负荷与用于生产的空调负荷比例为1:1;5~10月份开启空调,用于生产,以保证恒温、恒湿的生产环境,用电负荷增加一倍。

    生产方式:每月根据上月下达的生产计划安排生产,1~8月份生产计划较少,9~12月份由于节日较多生产计划相应增多。比例为5:7。

    **制造行业用户设备分类表

     

    二、 行业用户参与错峰限电能力分析

     1. 该行业用电负荷大且为连续性负荷不受时段、季节、气候影响。

     2. 该行业一般为政府力保的利税大户,每月生产任务必须完成,因此不能停生产线。因此紧急错峰能力弱,不适宜参与快速错避峰。

     3. 办公空调、厂区道路照明和厂区景观照明可以参与紧急错峰限电,但负荷比重较小。

     4. 在保证生产车间温度保持在26℃~30℃,湿度保持在60%~70%。夏季10%~30%生产用空调负荷可以分批、短时参与错峰限电,停电时间一般不超过两小时。

     5. 根据该行业生产性质分析,次行业可以采用集中生产,集中检修的方式,提前完成本月生产任务,月末剩余天数避峰。

    三、 行业用户参与错峰限电技术方案

    (一)缺口等级IV级参与方案

     1. 阶段性错峰:

        该行业的非生产负荷性负荷可以参与阶段性错峰,如:办公空调、照明、食堂(非进餐时间)、厂区道路照明、厂区景观照明。通过减少此类负荷来参与错峰工作。

     2. 紧急错峰:

        该行业不适宜参与紧急错峰。

    (二)缺口等级III级参与方案

     1. 阶段性错峰:

        该行业的非生产负荷性负荷可以参与阶段性错峰,如:办公空调、照明、食堂(非进餐时间)、厂区道路照明、厂区景观照明。通过减少此类负荷来参与错峰工作。

     2. 紧急错峰:

        该行业不适宜参与紧急错峰。

    (三)缺口等级II级参与方案

     1. 阶段性错峰:

        缺口等级为II级时,在以上减少非生产负荷的基础上,可以适当将20%的生产用空调负荷,采用间歇式停用的方式参与错峰,如:制冷机组(离心式)间歇性停用。(温度高于30℃开;低于26℃关停)

     2. 紧急错峰:

        该行业不适宜参与紧急错峰。

    (四)缺口等级I级参与方案

     1. 阶段性错峰:

        缺口等级为I级时,停用非生产负荷,并且在II级的基础上再增加10%的生产用空调负荷,采用间歇式停用的方式参与错峰,如:制冷机组(离心式)、空调器(送风)间歇性停用。(温度高于30℃开;低于26℃关停)

     2. 紧急错峰:

        该行业不适宜参与紧急错峰。

    四、 行业用户参与错峰限电风险及注意事项

     1. 为了保证完成统调生产任务,生产线在生产过程中不能停电。

     2. 生产用中央空调主机全部停或停用时间超过2小时会造成生产环境的温度湿度超出标准,影响产品质量。

     3. 生产环境温湿度标准为:温度在26℃至30℃之间;湿度在60%至70%之间。

        因此,该行业参与错峰时,企业应根据自身的实际情况,科学、合理地编制内部应急预案,主动配合错峰实施,杜绝恶性事故发生,将损失降到*低。

    五、智能电力监控的功能与应用

        陕西某卷烟厂的供电由供电局引两路110kV供电线路至总降变电所,通过25000MVA的1#主变和31500MVA的2#主变降压至10kV并配出到厂区各个生产线配电室。如今生产线投产,供电线路正常运作,1#主变未投,靠2#主变为整条线的生产供电。

    5.1网络结构拓扑图

        整个系统采设计了一套Acrel-3000电能管理系统,采用分层分布式结构,即现场设备层、网络管理层、监控管理层,如下图所示:

        本项目中,通过在总降10kV开关柜上安装上海安科瑞电气股份有限公司ACR320E系列多功能电力仪表来实现变电所各回路电度计量。另使用与开关柜同型号仪表组电度表屏用以计量新线110kV进线、1#2#主变高压侧及低压侧的正向有功、无功电度。此外,在各生产线配电室10kV开关柜上也装有ACR320E系列仪表。电能管理系统先期只将总降配电室和中控室的多功能仪表进行后台组网,即现场设备层由总降配电室和中控室内所有ACR320E系列仪表组成。现场仪表采用屏蔽双绞线RVVSP2*1.0作为RS485总线的传输介质,每一根485总线上挂接的仪表设备数量不超过20台,线路总长不超过100米,以此保证数据链路的稳定性。本项目中,24块仪表分成2路,即配电室的19台仪表和中控室的5台仪表分别通过一根485总线与后台系统通讯。

    5.2系统功能

        根据现场对系统需求,安科瑞电气股份有限公司针对性的对该项目系统界面及功能进行了设计,具体显示界面如下:

       ① 系统主界面

        生产线10kV配电系统接线方式为三相四线,两路进线之间设有母联。以一次图形式直观动态显示电压、电流、功率、功率因数及频率等监测信息,满足了现场需求。总降配电系统一次图如下:

        ②报表统计

        系统采集的有功电度数据,按照回路名称的不同自动生成报表并有报表打印功能,可对某一回路某一时间段内的用电量进行查询与打印,同时这些报表也能以Excel的格式导出。

      ③趋势曲线

        负荷趋势曲线提供了某一段时间内该回路的负荷趋势,方便管理员掌握用电设备的运行状况,通过对历史数据的分析,可为今后新增部门和设备提供科学的用电量估算;通过分析大楼内每个设备的用电量和设备的品牌、型号、使用年限等设备详细信息来评估设备用电是否合理;通过大楼内各部门用电同比、环比的报表分析,得出各设备用电是否合理; 对某一节能设备或技术在使用一定时间后,评测的节能效率是否与当初的预计一致。

       ④遥控功能

       控制回路通断:登录*高权限用户,可以实现对现场断路器实现分合闸控制,查看综保定值,在线修改定值等功能。

       ⑤事件报警

        事件报警:越限报警内容,报警数值,值班人员以及动作类型和时间,同时对各监测点的通讯状态或异常用电进行报警,便于管理人员实时掌握并分析配电运行情况。如下图所示,可以自动记录事件发生的时间和回路名称,以便用户查询,追忆故障原因。

        ⑥遥信功能

        显示高压各回路遥信状态,通过画面颜色的变化(红色表示合闸状态、绿色表示分闸状态、灰色表示手车分离状态)可以看到现场断路器运行状态、手车位置、接地刀闸状态、弹簧储能状态等。

       ⑦通讯状态

       系统监控现场所有点的通讯状态,红色绿色分别代表仪表通讯正常和异常,便于用户查看各监测点通讯状态。

    5.3运行效果

       1.实时性:项目实施前现场数据主要靠人工抄录,1天2次,各回路时间不统一,可对性差;项目实施后后台实时采集,50mS一次,可比性强。

       2.存储管理:项目实施前纸质记录,查询时翻箱倒柜,年久易失,数据日期管理复杂;项目实施后计算机存储,数据可存储10年以上,查询速度快,只需鼠标一点,迅速准确。

       3.整体分析:项目实施前各个时段用电量以及各个回路用电横向和竖向无法对比;项目实施后通过曲线分析,峰平谷时段对比明显,便于削峰填谷,而且三相用电的调配相对均衡。

       4.数据安全:项目实施前分散管理,手工定时备份,对连续数据备份不准确;项目实施后同步集中管理,系统自动即时备份。

       5.设备管理:项目实施前各个抽屉柜回路通断电要现场去查看,断电时无报警;项目实施后通过后台一次系统图清晰展示,回路跳闸时,后台自动记录,并伴随自动报警。

       6.负荷调整:项目实施前调整三相回路负荷平衡比较困难;项目实施后实时管理分配各个回路电流任务,使三相电流平衡,日志记录。

    六、主要监控产品

      (1)高压回路或低压进线回路选ACR330ELH仪表

        该表为电能质量分析仪表,主要功能有:LCD显示、全电参量测量(U、I、P、Q、PF、F、S);四象限电能计量、复费率电能统计;THDu,THDi、2-31次各次谐波分量;电压波峰系数、电话波形因子、电流K系数、电压与电流不平衡度计算;电网电压电流正、负、零序分量(含负序电流)测量;4DI+3DO(DO3做过压、欠压、过流、不平衡报警);RS485通讯接口、Modbus协议或DL/T645规约。外形尺寸:120×120mm,开孔尺寸:108×108mm。适用于高压重要回路或低压进线柜。

      (2)低压联络或出线回路选ACR320EL电力仪表

        该表主要功能有:LCD显示、全电参量测量(U、I、P、Q、PF、F);四象限电能计量、复费率电能统计、*大需量统计;4DI+2DO;RS485通讯接口、Modbus协议。外形尺寸:96×96mm,开孔尺寸:88×88mm。适用于低压联络柜、出线柜。

      (3)低压出线柜选ARD系列

        该表测量三相电流、定值查询、定值整定、过载、断相(不平衡)、堵转、欠载、外部故障、阻塞、欠压等保护功能、8DI+4DO、电能管理、漏电保护、SOE记录、多种起动模式、RS485通讯接口、MODbus协议/Profibus-DP协议可选。

      (4)节能产品可选导轨表或APF有源滤波装置

        照明箱DDSF1352电表主要功能:电流规格1.5(6)A、5(20)A、10(40)A、20(80)A可选、复费率电能统计、电能脉冲输出、RS485通讯接口、Modbus协议或DL/T 645规约可选。外形尺寸:76×89×74mm,4模数。适用于照明箱的电流、电压测量;单相电能计量。

        DTSF1352导轨式电表主要功能:电流规格1.5(6)A、5(20)A、10(40)A、20(80)A可选、复费率电能统计、电能脉冲输出、RS485通讯接口、Modbus协议或DL/T 645规约可选。外形尺寸:126×89×74mm,7模数。适用于照明箱的三相电能计量。

        DTSD1352导轨式电表主要功能:LCD显示、全电参量测量(U、I、P、Q、PF、F、S);四象限电能计量、复费率电能统计、*大需量统计;电流规格1.5(6)A、5(20)A、10(40)A、20(80)A可选、RS485通讯接口、Modbus协议或DL/T 645规约可选。外形尺寸:126×89×74mm,7模数。适用于动力柜。

        ANAPF系列有源电力滤波装置,以并联方式接入电网,通过实时检测负载的谐波和无功分量,采用PWM变流技术,从变流器中产生一个和当前谐波分量和无功分量对应的反向分量并实时注入电力系统,从而实现谐波治理和无功补偿。

    七、设备清单

    参考文献:

    [1]安科瑞电气股份有限公司系统解决方案.2013.1版.

    [2]**制造行业错峰限电技术指导.

    某机场航站楼的智能供配电设计 安科瑞鲍静君

    1 工程现状及配电站布局

       该机场由当地220kV变电站供电,共有三路独立35kV电源,引入机场的1#、2#总降压站,降压成10kV后,分配给机场内各个配电站。机场航站楼的登机长廊长1370m,候机大厅及登机长廊每层建筑面积超过5万m2。为了使供电电源深入负荷中心,减少电能损耗,提高供电质量,节约投资费用,经综合考虑,配电站采取如下布局:在候机大厅地下机房层内设置两个独立的配电站,主要供电给全部候机大厅的用电负荷;在登机长廊底层共设5个配电站,给登机长廊及候机大厅的连接廊提供电源。

        航站楼内7个配电站的负荷、容量见表1。航站楼内用电计算负荷总计约34679kVA,其中有功计算容量为26703kVA。从表1可知,七个配电站共用变压器18台,其中2500kVA的6台,2000kVA的8台,1600kVA的4台。

    航站楼各变配电站负荷容量表     表1

        配电站中,每两台变压器的380V/220V低压侧均设置手动/自动母联开关。当其中一台变压器故障后,另一台变压器将会在启动强风冷却后,长期承担变压器额定容量的133%负荷,以减少由于变压器故障而带来的停电事故。

    2 变配电系统设计

        航站楼每个配电站均由机场总降压站中引出的两路独立的10kV电源供电,两路电源平时同时供电,故障时互为备用。供电系统10kV高压侧采用单母线分段,中间设手动/自动母联开关。当两路供电电源中有一路故障时,另一路将供站内所有配电变压器负荷,10kV侧备用率为100%。七个配电站的系统接线原则上是一样的,不同点仅为变压器的数量、容量及出线回路。候机大厅内的两个配电站中每个站设置四台变压器,容量相同,平时各由一路10kV电源给两个变压器供电,当其中一路10kV电源故障后,另一路10kV电源承担全部四台变压器容量负荷。10kV配电系统图如图1。

    2.1 10kV配电柜

        10kV配电柜采用可抽出式、全封闭型、中置滑架式结构,柜体具有可靠的防止无操作的“五防”装置,10kV断路器采用真空式。

        进线柜安装安科瑞公司的微机线路保护装置,采用过电流速断保护;变压器出线柜安装安科瑞公司的微机变压器保护装置,采用过电流及速断保护、接地保护、变压器非电量保护(高温告警、超温跳闸保护)等;电压互感器柜安装安科瑞公司的微机PT监测装置,实时监测PT电压,并对PT进行过电压、欠电压等保护;电机出线柜安装安科瑞公司的微机电动机保护装置,采用过电流及速断保护、接地保护、负序电流保护等。

    图1 航站楼变电站典型高压配电系统图


    10kV配电柜上配置的二次设备清单见表2。

     

    2.2 变压器

        各配电站中采用的10/0.4kV变压器均为三相环氧树脂浇注干式变压器,容量为1600-2500kVA。变压器带有内置式辐流风机,保证启动风冷后变压器容量增大50%。风机由温控箱自动控制,变压器低压绕组内埋有热敏电阻。温度大于110℃就自动启动风机,降到90℃时自动关闭。变压器出线柜上配有微机厂用变保护装置,当超过155℃时发出声光警报,当超高温时,启动断路器跳闸。

    2.3 低压配电系统及配电柜

        七个配电站均设置在地下层级底层。各低压配电柜全部采用全金属铠装抽出式开关柜、柜体设计和结构符合和标准,柜内受点主开关及母联开关采用空气断路器,出线开关以塑壳断路器为主。  

        航站楼各配电站内的380V低压配电系统如图2设计,10kV/0.4kV变压器降压后进入低压进线柜,再经无功补偿柜,柜内装设安科瑞公司的ARC-12/J的无功补偿控制器,其是带微处理器的自动功率因数调节器,电容器为干式。各低压出线柜上均装设ACR系列网络电力仪表,可对低压线路进行三相电压、电流、有功功率及电度测量。

        低压配电柜上各电气设备的选型参考表3。

    图2 航站楼380V低压配电系统图

    0.4kV低压配电柜电气设备清单    表3

    3 航站楼智能配电监控系统与能耗分析数据管理系统

    3.1 航站楼智能配电监控系统

        本航站楼采用安科瑞公司的Acrel-2000智能配电监控系统,楼内所有配电站(10/0.4kV)、UPS装置及应急柴油发电机组等设备均被归纳于智能配电监控系统中。整个监测系统由三个部分组成:现场设备及数据采集模块、系统监测站和电力监测管理中心,是一个分布式的综合电力监测系统。

        现场设备及数据采集器主要是:智能化开关、各出线柜上配备的ACR220EL网络电力仪表、UPS、自备发电机组监控器上的数据通信接口。现场断路器通过数据采集模块与系统连接。这些监控器或模块就地装置,独立完成其保护和测量功能而不依赖通信网,主要负责现场参数测量、数据采集、处理及作为智能化开关设备与*监控系统接口、将数据通讯上报纸系统。

        系统监测站主要负责对数据采集模块通过通讯网络传来的数据进行实时计算处理、保存、显示和生成报表。每个变电站中有一个系统监测站,负责本站内的监测。

        在登机长廊底层3#配电站中,设置了一个电流监测管理中心,将楼内所有系统监测站的信息通过专用通信网络集中到一起管理已经对各区信息数据进行集中监测、处理。监测主要内容有:各变配电站母线段电压值、电流值;各回路电量的实时采集;线电压、相电流;三相有功功率、无功功率、有功电能;频率、功率因数;电压不平衡度、电流不平衡度;各断路器、手车状态;变压器温度、运行状态;自备发电机组的启动及运行监测。

        监控系统的主要功能有:显示区域平面系统图或主菜单;实时显示主接线图、断路器、手车、接地刀闸的变为情况及母线受电情况;实时显示自动装置运行状况图、电力变压器非电量回路图等。在微机保护装置发生动作时自动发出警报并产生事件记录、事故追忆、故障录波等。

    3.2 航站楼能耗分析数据管理系统

        航站楼内Acrel-2000智能配电监控系统与Acrel-5000能效数据分析管理系统的组网示意图如下:

    图 3  航站楼智能配电监控与能耗监测组网示意图

        航站楼内的用电负荷有:普通电力、专用设备电力、各场所照明、插座、广告灯箱、空调、通排风机控制、消防设施、安保、行李分拣、航班显示、机坪灯光、各类垂直升降梯、自动扶梯、自动布道、弱点机房用电等。楼内所有消费设施包括消防水泵、喷淋泵、排烟、正压风机、消防电梯、大楼消防、安保及设备监控中心、通讯、航班显示系统、综合布线系统、行李分拣、自动化及监控系统、安检系统、当地网络分配场所、办票服务台以及安全疏散照明灯均作为一类重要负荷;其余作为二类负荷。

        由于航站楼内用电负荷较多、用电量大,因此需对楼内的电能消耗做分项能耗管理,采用安科瑞公司的Acrel-5000能效监控系统按用途划分进行采集和统计能耗数据,如:普通照明用电、航班服务用电、消防用电、空调用电等。系统可通过历史数据和预算数据分析,客观确定节能改造性价比;改造前后能耗数据对比,实事求是的节能效果评价;节能措施的精细化管理,**其效果的可持续性。

    3.3 航站楼Acrel-2000智能配电监控系统界面

        Acrel-2000智能配电监控监控系统通过系统数据和规约库模板配置将微机保护装置和多功能电力仪表以及各种传感器连接起来,把供电系统的各回路电参量、开关状态量、电能消耗等通过通讯网络实时的仿真到计算机画面,供电运行维护人员可以通过监控计算机来实时了解供电系统的每个环节。在发生可能导致事故的异常状况时可自动告警;在发生事故时可产生事件记录、记录故障前后波形,甚至可在事故发生后重演事故过程,并提供各种曲线、柱状图等分析图形和报表,使配电系统自动化运行。

    图4  Acrel-2000智能配电系统主接线图

        

    图5 Acrel-2000智能配电系统实时监测画面及报表

    图6  事故追忆画面及监测数据报表

    3.4 航站楼Acrel-5000能耗数据分析管理系统界面

        航站楼内的Acrel-5000能耗数据分析管理系统在系统监测站定时采集各监控点的仪表参数并上传至本地能耗分析管理系统数据库,用户可用于当地实时查询能耗监测情况,如图7所示。系统可统计航站楼内耗电量的时用量、日用量和年用量,以曲线图或柱状图等方式显示,支持报表输出,图8所示。系统还可提前各分项耗电量数据进行同、环比分析,如图9所示,确立成员值并对各监控点的耗电量情况进行耗电水平判定,对用电改善提出一套完整的诊断流程,并给出耗电分析报告。

     图7  Acrel-5000系统监测站实时电量测量

    图8 航站楼内用电量的时用量、日用量、年用量柱状图

     图9 航站楼内 各用途用电量同、环比图

    4 航站楼紧急备用电源

    4.1 柴油机组

        航站楼内所有一类重要负荷,采用柴油发电机组及不间断电源(UPS)装置作紧急备用电源。根据国家电气设计规范,一类负荷要求有两路不同电源供电,而提供航站楼内每个配电站的电源均为两路。在实际运行中,当一路电源故障时可能另一路也同时出现故障,因此为确保航站楼供电的可靠性、安全性,设置了后备电源。

       根据一类重要负荷的分布,设计了4台柴油发电机组,分别设置在4个不同的机房内。发电机容量满足一类重要负荷容量加上部分能**航站楼运行的基本设备符合,见表4。

    应急负荷及发电机容量  表4

       航站楼是中国机场的中心,建筑面积大,旅客吞吐量大,合理的设计供配电系统尤为重要。本航站楼内设计了Acrel-2000电力监测系统和Acrel-5000用电量数据分析管理系统,能实现航站楼内遥测、管理和无人、少人值班,从而到达优化电能管理,保证安全供电。

    参考文献

    [1] 上海浦东机场航站楼的供配电设计.邵民杰.供用电.No.5 Serial No.18,2001.10.

    [2] JGJ 16-2008 民用建筑电气设计规范[S].

    [3] GB 50052-1995 供配电系统设计规范[S].

    [4]安科瑞电气股份有效公司.能效管理系统设计安装图册.2013.11.1合订本.

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