電力需求側(cè)管理及智能電力監(jiān)控技術(shù)在塑料制品行業(yè)錯(cuò)峰限電中的應(yīng)用

徐霜

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(guó)民生產(chǎn)行業(yè)可細(xì)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(fù)荷中等，一般在2000千瓦左右乃至更小；生產(chǎn)性質(zhì)一般為三班制連續(xù)作業(yè)。

塑料制品行業(yè)用戶設(shè)備分類表

二、 行業(yè)用戶參與錯(cuò)峰限電能力分析

1.塑料制品行業(yè)用戶一般為24小時(shí)連續(xù)生產(chǎn)，屬于連續(xù)性負(fù)荷，基本不受時(shí)段、季節(jié)、氣候影響。

2.緊急錯(cuò)峰限電，可停用非生產(chǎn)性負(fù)荷和部分輔助生產(chǎn)用電設(shè)備負(fù)荷，將快速響應(yīng)錯(cuò)峰實(shí)施。該行業(yè)用電負(fù)荷中等，緊急錯(cuò)峰限電效果一般。

3.階段性錯(cuò)峰，該行業(yè)用戶可以通過(guò)組織部分生產(chǎn)線停產(chǎn)讓電的方式開(kāi)展，階段性錯(cuò)峰效果較好。

三、 行業(yè)用戶參與錯(cuò)峰限電技術(shù)方案

（一） 缺口等級(jí)Ⅳ級(jí)參與方案

1. 階段性錯(cuò)峰：

在執(zhí)行錯(cuò)峰指令、完成錯(cuò)峰指標(biāo)的前提下，留用基本保安負(fù)荷的同時(shí)，結(jié)合自身生產(chǎn)工藝流程可有選擇地在一段時(shí)間釋放一條生產(chǎn)線（塑料擠出機(jī)、高速混合機(jī)和分切機(jī)等）及其他生產(chǎn)負(fù)荷。采用四分之三生產(chǎn)方式限電。

2. 緊急錯(cuò)峰

接到錯(cuò)峰指令后需快速停用空調(diào)、電扇、照明等非生產(chǎn)性負(fù)荷和輔助生產(chǎn)負(fù)荷，然后根據(jù)指令逐步釋放負(fù)荷恢復(fù)正常生產(chǎn)。

（二） 缺口等級(jí)Ⅲ級(jí)參與方案

1. 階段性錯(cuò)峰：

在執(zhí)行錯(cuò)峰指令、完成錯(cuò)峰指標(biāo)的前提下，留用基本保安負(fù)荷的同時(shí)，結(jié)合自身生產(chǎn)工藝流程可有選擇地在一段時(shí)間釋放幾條（塑料擠出機(jī)、高速混合機(jī)和分切機(jī)等）生產(chǎn)線及其他生產(chǎn)負(fù)荷。采用一半生產(chǎn)方式限電或每月執(zhí)行開(kāi)二十天停十天。

2. 緊急錯(cuò)峰

在執(zhí)行Ⅳ級(jí)方案的基礎(chǔ)上，在執(zhí)行錯(cuò)峰指令、完成錯(cuò)峰指標(biāo)的前提下，留用基本保安負(fù)荷的同時(shí)，結(jié)合自身生產(chǎn)工藝流程可有選擇地停用高速混合機(jī)和分切機(jī)等部分生產(chǎn)性負(fù)荷。

（三） 缺口等級(jí)Ⅱ級(jí)參與方案

1. 階段性錯(cuò)峰：

在執(zhí)行錯(cuò)峰指令、完成錯(cuò)峰指標(biāo)的前提下，留用基本保安負(fù)荷的同時(shí)，結(jié)合自身生產(chǎn)工藝流程可有選擇地在一段時(shí)間釋放幾條生產(chǎn)線（塑料擠出機(jī)、高速混合機(jī)和分切機(jī)等）及其他生產(chǎn)負(fù)荷。采用一半生產(chǎn)方式限電或每月執(zhí)行開(kāi)十五天停十五天。

2. 緊急錯(cuò)峰

在執(zhí)行Ⅲ級(jí)方案的基礎(chǔ)上，在執(zhí)行錯(cuò)峰指令、完成錯(cuò)峰指標(biāo)的前提下，留用基本保安負(fù)荷的同時(shí)，結(jié)合自身生產(chǎn)工藝流程可有選擇地停用高速混合機(jī)和分切機(jī)等部分生產(chǎn)性負(fù)荷。

（四） 缺口等級(jí)Ⅰ級(jí)參與方案

1. 階段性錯(cuò)峰：

在執(zhí)行錯(cuò)峰指令、完成錯(cuò)峰指標(biāo)的前提下，留用基本保安負(fù)荷的同時(shí)，結(jié)合自身生產(chǎn)工藝流程可有選擇地在一段時(shí)間釋放全部（塑料擠出機(jī)、高速混合機(jī)和分切機(jī)等）生產(chǎn)線及其他生產(chǎn)負(fù)荷。采用停產(chǎn)檢修方式限電。

2. 緊急錯(cuò)峰

在執(zhí)行Ⅱ級(jí)方案的基礎(chǔ)上，在執(zhí)行錯(cuò)峰指令、完成錯(cuò)峰指標(biāo)的前提下，留用基本保安負(fù)荷的同時(shí)，結(jié)合自身生產(chǎn)工藝流程可有選擇地停用高速混合機(jī)和分切機(jī)等部分生產(chǎn)性負(fù)荷。

四、 行業(yè)用戶參與錯(cuò)峰限電風(fēng)險(xiǎn)及注意事項(xiàng)

1. 塑料行業(yè)用戶為連續(xù)性生產(chǎn)設(shè)備，突然失電將形成較大的經(jīng)濟(jì)損失，并會(huì)造成設(shè)備損壞，生產(chǎn)線提前2個(gè)小時(shí)時(shí)間才能安全停止生產(chǎn)，生產(chǎn)線一旦從停產(chǎn)到正常運(yùn)轉(zhuǎn)需要2～3天的時(shí)間才能保證產(chǎn)品品質(zhì)達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)要求。

2. 塑料行業(yè)生產(chǎn)輔助設(shè)備負(fù)荷占生產(chǎn)負(fù)荷比率小，約為20%，且不能長(zhǎng)時(shí)間關(guān)停，否則原料補(bǔ)充不到位zui終導(dǎo)致全部生產(chǎn)線停產(chǎn)。

3. 塑料行業(yè)參與錯(cuò)峰不宜采用強(qiáng)制拉電或遙控設(shè)備控制限電，應(yīng)提前做好安排，有計(jì)劃地實(shí)施錯(cuò)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(dǎo)致生產(chǎn)線關(guān)停頻繁，產(chǎn)品質(zhì)量不合格等問(wèn)題，建議以月為單位執(zhí)行輪休。

綜上，該行業(yè)參與錯(cuò)峰不宜采用強(qiáng)制拉電或遙控設(shè)備控制限電，企業(yè)應(yīng)制定內(nèi)部應(yīng)急預(yù)案，主動(dòng)配合錯(cuò)峰限電實(shí)施，杜絕惡性事故發(fā)生，既主動(dòng)擔(dān)負(fù)社會(huì)責(zé)任又將損失降到zui低。

五、智能電力監(jiān)控的功能與應(yīng)用

5.1項(xiàng)目概況

赫斯基注塑系統(tǒng)（上海）有限公司由加拿大的機(jī)械制造企業(yè)赫斯基集團(tuán)投資設(shè)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(shè)備和服務(wù)的供應(yīng)商，設(shè)計(jì)和制造業(yè)內(nèi)zui的注塑設(shè)備系列，包括機(jī)器、模具、熱流道和機(jī)械手。原有配電系統(tǒng)只在全廠總進(jìn)線回路上裝有電力部門(mén)的電度表，管理者只能從每個(gè)月電力部門(mén)提供的用電總數(shù)值得知本月電量能耗，至于電能都用在了什么地方、有沒(méi)有電能浪費(fèi)，節(jié)能措施有沒(méi)有起到相應(yīng)的效果，企業(yè)管理者都不是很清楚，亟待需要一個(gè)合理的電能考核機(jī)制來(lái)實(shí)現(xiàn)電能的科學(xué)管理。針對(duì)以上存在問(wèn)題，并根據(jù)客戶要求，對(duì)原有配電系統(tǒng)進(jìn)行改造，改造后的Acrel-3000電能管理系統(tǒng)，不僅能實(shí)現(xiàn)對(duì)各配電回路的遠(yuǎn)程監(jiān)控和集中管理，實(shí)現(xiàn)了分類電能統(tǒng)計(jì)，復(fù)費(fèi)率電能統(tǒng)計(jì)、日能耗統(tǒng)計(jì)和月耗電能統(tǒng)計(jì)，zui大需量報(bào)警，為科學(xué)地節(jié)能管理提供了依據(jù)。

5.2用戶需求

客戶要求針對(duì)赫斯基注塑系統(tǒng)（上海）有限公司內(nèi)的共計(jì)40個(gè)待改造回路進(jìn)行設(shè)計(jì)改造，實(shí)現(xiàn)對(duì)改造后回路的電力參數(shù)的測(cè)量顯示和電能計(jì)量，電流越限報(bào)警（現(xiàn)場(chǎng)采用三層紅黃綠信號(hào)燈顯示）。采用Acrel-3000電能管理系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程電參量（電流，電壓，功率，功率因素等）實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)與分類電能計(jì)量。以現(xiàn)場(chǎng)測(cè)得的zui大需量（MD）與系統(tǒng)預(yù)先設(shè)定的需量限定值進(jìn)行比較，在超量時(shí)報(bào)警。

5.3 Acrel-3000設(shè)計(jì)方案

圖1

在該項(xiàng)目上的具體應(yīng)用拓?fù)鋱D；Acrel-3000變配電監(jiān)控系統(tǒng)主要分為3層：站控管理層（工控機(jī)、打印機(jī)、UPS電源）、通訊管理層（4口通訊管理機(jī)）、現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備層（現(xiàn)場(chǎng)智能裝置）。

   如上圖所示：現(xiàn)場(chǎng)中的IO設(shè)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(jī)。

（1）現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備層

根據(jù)赫斯基注塑現(xiàn)場(chǎng)要求：智能儀表需滿足對(duì)全電參量采集（三相電流、電壓、有功功率、無(wú)功功率、功率因數(shù)、頻率、電度、開(kāi)關(guān)量等）；我司根據(jù)客戶要求，為其在現(xiàn)場(chǎng)選配ACR220EL/K的多功能儀表，*了現(xiàn)場(chǎng)的要求。

ACR220EL是LCD液晶屏顯示，可監(jiān)測(cè)三相電流、三相電壓、電網(wǎng)頻率、三相（有功功率、無(wú)功功率、功率因數(shù)）、三相有功電能、三相無(wú)功電能6項(xiàng)測(cè)量參數(shù)。除以上功能外，還可選配其它功能，以下3項(xiàng)功能可共選也可選擇其中幾項(xiàng)：F(復(fù)費(fèi)率電能統(tǒng)計(jì))、D(zui大需量)、CP(Profibus-DP)。以下3項(xiàng)功能只能選擇其中一項(xiàng)：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(jì)算機(jī)（IPC810B），完成對(duì)整個(gè)電站的計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)的管理，數(shù)據(jù)庫(kù)管理，在線及離線計(jì)算，運(yùn)行監(jiān)視控制，各圖表曲線的生成，數(shù)據(jù)報(bào)表等系統(tǒng)監(jiān)測(cè)等功能。

計(jì)算機(jī)主要配置：

CPU：PIV 3.0

內(nèi)存：2G

硬盤(pán)：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(wǎng)、RS232接口、LPT口、BNC視頻輸出接口、4個(gè)PCI、2個(gè)USB口，聲卡，14槽工業(yè)級(jí)底板等DVD/VCD光驅(qū)刻錄機(jī)

4U標(biāo)準(zhǔn)上架式機(jī)箱

漫步者音箱一套（用于音響報(bào)警）

該計(jì)算機(jī)為工業(yè)計(jì)算機(jī)，大風(fēng)量風(fēng)扇設(shè)計(jì)，開(kāi)門(mén)抽拉可拆換濾網(wǎng)，散熱可靠、維護(hù)簡(jiǎn)便、特殊的抗震措施，保證機(jī)器在惡劣工業(yè)環(huán)境中正常工作；

UPS電源為C1KS/1KVA 待機(jī)30分鐘 塔式

監(jiān)控主機(jī)采用正版簡(jiǎn)體中文WindowsXP操作系統(tǒng)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(tǒng)功能

（1）用戶權(quán)限管理

針對(duì)不同級(jí)別的用戶，設(shè)置不同的權(quán)限，方便不同權(quán)限的管理人員對(duì)系統(tǒng)的不同操作，實(shí)現(xiàn)配電系統(tǒng)的安全，可靠運(yùn)行。通過(guò)用戶管理進(jìn)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(duì)賬號(hào)和權(quán)限的修改。

（2）系統(tǒng)主界面

系統(tǒng)提供簡(jiǎn)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(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(shí)時(shí)運(yùn)行參數(shù)，畫(huà)面定時(shí)輪巡切換；畫(huà)面實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)刷新；模擬量顯示；開(kāi)關(guān)量顯示；連續(xù)記錄顯示等，通過(guò)畫(huà)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(quán)限用戶，通過(guò)主界面的操作，可以查看各回路運(yùn)行的電參量（電流、電壓、有功、無(wú)功、功率因數(shù)、電度）；登錄zui高權(quán)限用戶，可以實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)內(nèi)部電度報(bào)表、電流曲線、報(bào)警信息的打印及導(dǎo)出功能。

（3）系統(tǒng)遙信狀態(tài)報(bào)警

圖3

圖4

系統(tǒng)發(fā)生運(yùn)行故障時(shí)，會(huì)及時(shí)發(fā)出聲光報(bào)警提示用戶及時(shí)響應(yīng)故障回路，同時(shí)自動(dòng)記錄事件發(fā)生的時(shí)間和回路名稱，以便用戶查詢，追憶故障原因。

（4）趨勢(shì)曲線分析

圖5

Acrel-3000電能管理系統(tǒng)提供了實(shí)時(shí)曲線和歷史趨勢(shì)兩種曲線的分析界面，通過(guò)調(diào)用相關(guān)回路實(shí)時(shí)曲線界面分析該回路當(dāng)前的負(fù)荷運(yùn)行狀況。如通過(guò)調(diào)用某配出回路的實(shí)時(shí)曲線

可分析該回路的電氣設(shè)備所引起的信號(hào)波動(dòng)情況。系統(tǒng)的歷史趨勢(shì)即系統(tǒng)對(duì)所有已存儲(chǔ)數(shù)據(jù)均可查看其歷史趨勢(shì)，方便工程人員對(duì)監(jiān)測(cè)的配電網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行質(zhì)量分析。

（5）報(bào)表統(tǒng)計(jì)

圖6

圖7

赫斯基注塑系統(tǒng)中分電能報(bào)表為時(shí)報(bào)表、日?qǐng)?bào)表、月報(bào)表三種報(bào)表。選擇要查詢的日期，可顯示每個(gè)時(shí)段的用電量，顯示每個(gè)時(shí)段用電量的報(bào)表對(duì)比柱狀圖，方便管理員查看分析（日?qǐng)?bào)表和月報(bào)表也具有柱狀圖分析功能），同時(shí)系統(tǒng)將采集的有功電度數(shù)據(jù)，按照回路名稱的不同，自動(dòng)生成報(bào)表并有報(bào)表打印功能，可對(duì)某一回路的某一時(shí)間段內(nèi)的用電量進(jìn)行查詢與打印，這些報(bào)表均支持Excel導(dǎo)出功能。

（6）電能餅圖

圖8

可以查看任意時(shí)段不同回路的電能百分比，方便了公司內(nèi)部能耗的調(diào)整。

六、主要監(jiān)控產(chǎn)品

（1）高壓回路或低壓進(jìn)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(cè)量（U、I、P、Q、PF、F、S）；四象限電能計(jì)量、復(fù)費(fèi)率電能統(tǒng)計(jì)；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(jì)算；電網(wǎng)電壓電流正、負(fù)、零序分量（含負(fù)序電流）測(cè)量；4DI+3DO（DO3做過(guò)壓、欠壓、過(guò)流、不平衡報(bào)警）；RS485通訊接口、Modbus協(xié)議或DL/T645規(guī)約。外形尺寸：120×120mm，開(kāi)孔尺寸：108×108mm。適用于高壓重要回路或低壓進(jìn)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(cè)量（U、I、P、Q、PF、F）；四象限電能計(jì)量、復(fù)費(fèi)率電能統(tǒng)計(jì)、zui大需量統(tǒng)計(jì)；4DI+2DO；RS485通訊接口、Modbus協(xié)議。外形尺寸：96×96mm，開(kāi)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(cè)量三相電流、定值查詢、定值整定、過(guò)載、斷相（不平衡）、堵轉(zhuǎn)、欠載、外部故障、阻塞、欠壓等保護(hù)功能、8DI+4DO、電能管理、漏電保護(hù)、SOE記錄、多種起動(dòng)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(fèi)率電能統(tǒng)計(jì)、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(cè)量；單相電能計(jì)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(fèi)率電能統(tǒng)計(jì)、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(jì)量。

DTSD1352導(dǎo)軌式電表主要功能：LCD顯示、全電參量測(cè)量（U、I、P、Q、PF、F、S）；四象限電能計(jì)量、復(fù)費(fèi)率電能統(tǒng)計(jì)、zui大需量統(tǒng)計(jì)；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(dòng)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(guò)實(shí)時(shí)檢測(cè)負(fù)載的諧波和無(wú)功分量，采用PWM變流技術(shù)，從變流器中產(chǎn)生一個(gè)和當(dāng)前諧波分量和無(wú)功分量對(duì)應(yīng)的反向分量并實(shí)時(shí)注入電力系統(tǒng)，從而實(shí)現(xiàn)諧波治理和無(wú)功補(bǔ)償。

七、設(shè)備清單

參考文獻(xiàn)：

[1]安科瑞電氣股份有限公司系統(tǒng)解決方案.2013.1版.

[2]塑料制品行業(yè)錯(cuò)峰限電技術(shù)指導(dǎo).

作者簡(jiǎn)介：

徐霜，女，本科，安科瑞電氣股份有限公司，主要研究方向?yàn)橹悄茈娏ΡO(jiān)控與電能管理系統(tǒng)，: 2880157857