李艷秋
安科瑞電氣股份有限公司 上海嘉定 201801
摘要：制訂用電管理的規(guī)章制度，加強(qiáng)對生產(chǎn)用電的考核是提高企業(yè)經(jīng)濟(jì)效益的途徑之一，通過開發(fā)“工廠電能管理系統(tǒng)”,采用峰谷分時用電，既節(jié)約了電費(fèi)，又提高了經(jīng)濟(jì)效益。
關(guān)鍵詞：用電；管理；開發(fā)；調(diào)節(jié)
1前言
隨著企業(yè)改革的不斷深入，對用電管理的現(xiàn)代化水平要求越來越高，準(zhǔn)確、快速、經(jīng)濟(jì)地獲得用電管理的各類數(shù)據(jù)是進(jìn)行用電分析、負(fù)荷管理、表計運(yùn)行狀況監(jiān)測、電費(fèi)自動結(jié)算的基礎(chǔ)，同時也是提高企業(yè)經(jīng)濟(jì)效益的有力手段。
湖鐵集團(tuán)是湖南省的耗電大戶，公司擁有220kV變電站一座，采用一主一備的運(yùn)行方式，由2臺63000kVA的主變供電，年用電量可達(dá)8.4億kW·h。滿負(fù)荷生產(chǎn)期月電費(fèi)達(dá)2500萬元，電費(fèi)成本占公司生產(chǎn)總成本的40%左右，設(shè)法降低電費(fèi)成本支出，是公司一貫的宗旨。從1995年12月起，湖南省對工業(yè)企業(yè)實行峰谷分時電價政策，分尖、峰、平、谷四段計算。其中尖峰時段4h,電價為1.6倍；高峰時段7h,電價為1.4倍；平段5h,電價為1倍；低谷時段8h,電價為0.35倍。如何降低尖、高峰時段的用電比例，提高低谷時段的用電比例是降低電費(fèi)生產(chǎn)成本的主要手段。為此，公司先后制訂了一系列用電管理方面的規(guī)章制度，加強(qiáng)對鐵合金電爐生產(chǎn)用電的考核，在各爐臺安裝了峰谷分時計量電表，對生產(chǎn)用電按峰谷分時電價進(jìn)行內(nèi)部結(jié)算，納人生產(chǎn)成本進(jìn)行綜合考核。但是由于按成本進(jìn)行考核，職工得到的實惠少，對用好低谷電的激勵作用不大，使得尖、高峰的用電量沒有得到有效控制，低谷用電沒有充分利用好，每年峰谷電費(fèi)節(jié)約額僅120萬元左右，對生產(chǎn)成本的控制沒有達(dá)到預(yù)期目的。另外，公司內(nèi)部對各電爐的用電量、電費(fèi)、電耗的計算考核，特別是峰谷分時用電情況采用傳統(tǒng)的人工抄報式，存在掌握不及時、勞動強(qiáng)度大、時間不統(tǒng)一、誤差大等缺點(diǎn)。因此，如何利用當(dāng)今先進(jìn)技術(shù)及時掌握各類用電參數(shù)，合理利用好電力負(fù)荷，充分利用好低谷電，降低電費(fèi)支出，保障電氣設(shè)備安全、穩(wěn)定運(yùn)行是我公司當(dāng)務(wù)之急。
針對以上情況，湖鐵集團(tuán)與長沙富博科技有限公司組織有關(guān)專家、計算機(jī)技術(shù)人員成功開發(fā)出使用可靠的“工廠電能管理系統(tǒng)”(以下簡稱“系統(tǒng)”)。該系統(tǒng)采用遠(yuǎn)程抄表技術(shù)取得各種表計的實時運(yùn)行參數(shù)(電量、電壓、電流、功率因數(shù)、負(fù)荷等),生成各種表格和曲線，直觀掌握每臺電爐、每條供電回路的用電參數(shù)。并通過公司內(nèi)部經(jīng)濟(jì)杠桿的調(diào)節(jié)作用，調(diào)動了生產(chǎn)一線職工的積極性，提高了企業(yè)低谷用電量的比例，節(jié)約了電費(fèi)。
2系統(tǒng)工作原理
圖中TTU為配電綜合監(jiān)測終端，可自帶MO-DEM或外加無線數(shù)傳電臺，因此計算機(jī)主站發(fā)出抄錄命令，TTU即將其所存儲的各類用電運(yùn)行參數(shù)通過電話線或外加無線數(shù)傳電臺遠(yuǎn)傳到計算機(jī)主站(注：為節(jié)省安裝和運(yùn)行費(fèi)用，還可以多個TTU共用一條電話線或外加無線數(shù)傳電臺)。
每臺TTU可監(jiān)測一臺變壓器或一條供電線路的三相電流、電壓、功率因數(shù)。監(jiān)測方式既可以實時也可以定時，時間間隔*短可達(dá)秒級，按秒級計算每臺TTU可存儲多達(dá)50min的數(shù)據(jù)，按分鐘級計算每臺TTU可存儲多達(dá)50h的數(shù)據(jù)，按15min級計算，每臺TTU可存儲多達(dá)32天的數(shù)據(jù)。
每臺TTU與主站軟件配合可提供數(shù)據(jù)超限記錄，為報警系統(tǒng)提供依據(jù)。
每臺TTU可以監(jiān)測許多其他用電指標(biāo)及事件記錄，詳見系統(tǒng)功能。
每臺數(shù)據(jù)采集中端*多可以采集16路電能表的電量讀數(shù)，并保存，等待數(shù)據(jù)集中器把該數(shù)據(jù)抄錄下來，傳回主站。
數(shù)據(jù)集中器*多可以抄收匯總1000塊電能表的電量數(shù)據(jù)，通過命令把采集終端采集的電能表碼匯總，并可以按小時保存電能表電量數(shù)據(jù)，如100塊電能表，每小時保存一個電量數(shù)據(jù)，*多可以保存7天。
系統(tǒng)主站為計算機(jī)系統(tǒng)，由它發(fā)出指令并接收各采集點(diǎn)所搜集的用電信息，然后對各類信息進(jìn)行加工處理，形成所需的各類曲線及表格。此外，計算機(jī)還可以以屏幕閃爍方式或音響組成有聲報警系統(tǒng)。多路數(shù)據(jù)通道為可選件，有了它可以同時并行接收8路數(shù)據(jù)采集信息。
3配電綜合監(jiān)測終端(TTU)的功能及性能指標(biāo)
配電監(jiān)測終端具有如下功能：
(1)實時監(jiān)測配電設(shè)備運(yùn)行電壓、電流、功率因數(shù)、抄錄電表有功電量、無功電量等綜合運(yùn)行參數(shù)，并可按設(shè)定間隔定時存儲以上參數(shù)。
(2)能利用公用電話網(wǎng)或?qū)Ｓ秒p絞線進(jìn)行數(shù)據(jù)遠(yuǎn)傳，其中帶MODEM的為主配電綜合監(jiān)測終端，帶485接口的為從配電綜合監(jiān)測終端，因而可構(gòu)成一主從式分布系統(tǒng)，能有效地解決一條電話線抄收多臺配電綜合監(jiān)測終端的情況。
(3)記錄供電的停電時間，運(yùn)行電壓、電流的峰值及峰值發(fā)生時間，并可按設(shè)定的電壓上、下限值，產(chǎn)生電壓的超上、下限時間及電壓的超上、下限合格率，并自行在跨月時刷新以上統(tǒng)計數(shù)據(jù)。
(4)能采集2路脈沖輸入量，可接入兩臺脈沖或機(jī)械電表，采集的電能量可通過系統(tǒng)數(shù)據(jù)通道自動遠(yuǎn)程傳輸至計算機(jī)管理中心。
(5)能采集2路遙信輸入量，可接入刀閘開關(guān)狀態(tài)，采集的遙信輸入量可通過系統(tǒng)數(shù)據(jù)通道自動遠(yuǎn)程傳輸至計算機(jī)管理中心。
(6)臺區(qū)配電綜合監(jiān)測終端為模塊化結(jié)構(gòu)，可方便用戶的其他各種功能需求。
(7)配電綜合監(jiān)測端設(shè)有本地通訊接口，通過這個接口對配電綜合監(jiān)測終端進(jìn)行現(xiàn)場設(shè)置或讀取數(shù)據(jù)。
(8)系統(tǒng)后臺管理軟件能根據(jù)記錄的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析、處理，生成各種綜合參數(shù)動態(tài)曲線，形成報表，也可在打印機(jī)上打印輸出。
(9)配電綜合監(jiān)測終端分高壓型和低壓型兩種，可選擇使用。
配電綜合監(jiān)測終端主要技術(shù)指標(biāo)是：
工作電壓：195~265Vx3相或90~120V×3相；
工作電流：0~5A×3相或0~5Ax2相(實際可達(dá)10A);
工作頻率：50Hz±5%;
精度：電壓±0.5%,電流±0.5%,有功電量±1.0%;功耗：小于3VA;
環(huán)境溫度：-10~+50℃,-45~+55℃;
環(huán)境濕度：≤90%;
通訊方式：電話線，RS486,無線；
通訊距離：1200m(RS485)。
4運(yùn)行方式
手工運(yùn)行，查看任一時刻、任一回路的數(shù)據(jù)并按特定時間數(shù)據(jù)結(jié)轉(zhuǎn)。
自動運(yùn)行，設(shè)定自動數(shù)據(jù)收集時間，由系統(tǒng)自動搜集數(shù)據(jù)并按設(shè)定時間進(jìn)行數(shù)據(jù)結(jié)轉(zhuǎn)和轉(zhuǎn)存。
5用戶數(shù)據(jù)界面
系統(tǒng)數(shù)據(jù)以如下三種方式提供：
(1)以圖表方式動態(tài)顯示下列內(nèi)容：三相電流，三相電壓及三相功率因數(shù)曲線；年，月，日用量曲線。
(2)以數(shù)據(jù)列表方式顯示下列內(nèi)容：年，月，日臺變統(tǒng)計數(shù)據(jù)；年，月，日用量及低壓線損統(tǒng)計表(結(jié)合集中抄表);停電記錄表；供電可靠性統(tǒng)計表。
(3)打印輸出：除打印上述數(shù)據(jù)和列表外，還可打印所需求的其他各種列表。
6效果與效益
工廠電能管理系統(tǒng)在湖鐵集團(tuán)的應(yīng)用使公司的用電管理水平上了一個新臺階。公司進(jìn)一步完善內(nèi)部考核制度，按節(jié)約的電費(fèi)額提取一定比例獎勵給生產(chǎn)一線職工，極大地調(diào)動了一線職工自覺避峰填谷的積極性，既節(jié)約了電費(fèi)，又使職工得到了實惠。以前靠行政命令來安排爐臺避峰填谷的被動式作業(yè)方式現(xiàn)在得到了根本改變。各單位自覺采用避峰填谷組織生產(chǎn)，主動將檢修時間安排在尖、高峰時段進(jìn)行。在低谷時段盡量滿負(fù)荷生產(chǎn)，在尖、高峰時段盡量控制負(fù)荷。生產(chǎn)單位可在該系統(tǒng)上直觀地看出每一天峰谷用電量是多少，電費(fèi)節(jié)約了多少。
從集團(tuán)公司與電力局結(jié)算電費(fèi)中可看出，安裝使用該系統(tǒng)后，每月低谷用電量比例從34%提高至39%左右，增加近5個百分點(diǎn)，尖、高峰用電量比例下降，月節(jié)約電費(fèi)支出近50萬元，取得了明顯的經(jīng)濟(jì)效益。
7安科瑞電能管理系統(tǒng)
7.1概述
用戶端消耗著整個電網(wǎng)80%的電能，用戶端智能化用電管理對用戶可靠、安全、節(jié)約用電有十分重要的意義。構(gòu)建智能用電服務(wù)體系，全面推廣用戶端智能儀表、智能用電管理終端等設(shè)備用電管理解決方案，實現(xiàn)電網(wǎng)與用戶的雙向良性互動。用戶端急需解決的研究內(nèi)容主要包括：先進(jìn)的表計，智能樓宇、智能電器、增值服務(wù)、客戶用電管理系統(tǒng)、需求側(cè)管理等課題。
Acrel-3000WEB電能管理解決方案通過對用戶端用電情況進(jìn)行細(xì)分和統(tǒng)計，以直觀的數(shù)據(jù)和圖表向管理人員或決策層展示各分項用電的使用消耗情況，便于找出高耗能點(diǎn)或不合理的耗能習(xí)慣，有效節(jié)約電能，為用戶進(jìn)一步節(jié)能改造或設(shè)備升級提供準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)支撐。
7.2應(yīng)用場所
（1）辦公建筑（商務(wù)辦公、大型公共建筑等）；
（2）商業(yè)建筑（商場、金融機(jī)構(gòu)建筑等）；
（3）旅游建筑（賓館飯店、娛樂場所等）；
（4）科教文衛(wèi)建筑（文化、教育、科研、醫(yī)療衛(wèi)生、體育建筑等）；
（5）通信建筑（郵電、通信、廣播、電視、數(shù)據(jù)中心等）；
（6）交通運(yùn)輸建筑（機(jī)場、車站、碼頭建筑等）。
8系統(tǒng)結(jié)構(gòu)
9系統(tǒng)功能
9.1實時監(jiān)測
系統(tǒng)人機(jī)界面友好，以配電一次圖的形式直觀顯示配電線路的運(yùn)行狀態(tài)，實時監(jiān)測各回路電壓、電流、功率、功率因數(shù)、電能等電參數(shù)信息，動態(tài)監(jiān)視各配電回路斷路器、隔離開關(guān)、地刀等合、分狀態(tài)，以及有關(guān)故障、告警等信號。
9.2電能統(tǒng)計報表
系統(tǒng)以豐富的報表支撐計量體系的完整性。系統(tǒng)具備定時抄表匯總統(tǒng)計功能，用戶可以自由查詢自系統(tǒng)正常運(yùn)行以來任意時間段內(nèi)各配電節(jié)點(diǎn)的用電情況，即該節(jié)點(diǎn)進(jìn)線用電量與各分支回路消耗電量的統(tǒng)計分析報表。該功能使得用電可視透明，并在用電誤差偏大時可分析追溯，維護(hù)計量體系的正確性。
9.3詳細(xì)電參量查詢
在配電一次圖中，當(dāng)鼠標(biāo)移動到每個回路附近時，鼠標(biāo)指針變?yōu)槭中?，鼠?biāo)單擊可查看該回路詳細(xì)電參量，包括三相電流、三相電壓、三相總有功功率、總無功功率、總功率因數(shù)、正向有功電能，并可以查看24小時相電流趨勢曲線及24小時電壓趨勢曲線。
9.4運(yùn)行報表
系統(tǒng)具有實時電力參數(shù)和歷史電力參數(shù)的存儲和管理功能，所有實時采集的數(shù)據(jù)、順序事件記錄等均可保存到數(shù)據(jù)庫，在查詢界面中能夠自定義需要查詢的參數(shù)、時間或選擇查詢*近更新的記錄數(shù)據(jù)等，并通過報表方式顯示出來。用戶可以根據(jù)需要定制運(yùn)行日報、月報，支持導(dǎo)出Excel格式文件，還可以根據(jù)用戶要求導(dǎo)出PDF格式文件。
9.5變壓器運(yùn)行監(jiān)視
系統(tǒng)對配電系統(tǒng)總進(jìn)線、主變壓器、重要負(fù)荷出線的運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行在線實時監(jiān)視，用曲線顯示電流、變壓器運(yùn)行溫度、有功需量、有功功率、視在功率、變壓器負(fù)荷率等運(yùn)行趨勢，分析變壓器負(fù)荷率及損耗，方便運(yùn)行維護(hù)人員及時掌握運(yùn)行水平和用電需求，確保供電安全可靠。
9.6實時報警
系統(tǒng)具有實時報警功能，系統(tǒng)能夠?qū)ε潆娀芈窋嗦菲?、隔離開關(guān)、接地刀分、合動作等遙信變位，保護(hù)動作、事故跳閘，以及電壓、電流、功率、功率因數(shù)越限等事件進(jìn)行實時監(jiān)測，并根據(jù)事件等級發(fā)出告警。系統(tǒng)報警時自動彈出實時報警窗口，并發(fā)出聲音或語音提醒。
9.7歷史事件查詢
系統(tǒng)能夠?qū)b信變位，保護(hù)動作、事故跳閘，以及電壓、電流、功率、功率因數(shù)越限等事件記錄進(jìn)行存儲和管理，方便用戶對系統(tǒng)事件和報警進(jìn)行歷史追溯，查詢統(tǒng)計、事故分析。
9.8電能質(zhì)量監(jiān)測
系統(tǒng)可以對整個配電系統(tǒng)范圍內(nèi)的電能質(zhì)量進(jìn)行持續(xù)性的監(jiān)測，運(yùn)行維護(hù)人員可以通過諧波分析棒圖、報表掌握進(jìn)線、變壓器、重要回路的電壓、電流諧波畸變率、諧波含量、電壓不平衡度等，及時采取相應(yīng)的措施，降低諧波損耗，減少因諧波造成的異常和事故(該功能需要選配帶諧波監(jiān)測功能的電力儀表，不需要可刪除。
9.9遙控操作
系統(tǒng)支持對斷路器、隔離開關(guān)、接地刀等進(jìn)行分、合遙控操作。系統(tǒng)具有嚴(yán)格的密碼保護(hù)和操作權(quán)限管理功能，對于每次遙控操作，系統(tǒng)自動生成操作記錄，記錄內(nèi)容包含操作人、操作時間、操作類型等。實現(xiàn)該功能需要斷路器本身具有電操機(jī)構(gòu)及保護(hù)保測控裝置具備遙控功能等硬件設(shè)備的支持。
9.10用戶權(quán)限管理
系統(tǒng)為保障系統(tǒng)安全穩(wěn)定運(yùn)行，設(shè)置了用戶權(quán)限管理功能。通過用戶權(quán)限管理能夠防止未經(jīng)授權(quán)的操作（如配電回路名稱修改等）?？梢远x不同級別用戶的登錄名、密碼及操作權(quán)限，為系統(tǒng)運(yùn)行、維護(hù)、管理提供可靠的安全保障。
9.11通訊狀態(tài)圖
系統(tǒng)支持實時監(jiān)視接入系統(tǒng)的各設(shè)備的通訊狀態(tài)，能夠完整的顯示整個系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)；可在線診斷設(shè)備通訊狀態(tài)，發(fā)生網(wǎng)絡(luò)異常時能自動在界面上顯示故障設(shè)備或元件及其故障部位。從而方便運(yùn)行維護(hù)人員實時掌握現(xiàn)場各設(shè)備的通訊狀態(tài)，及時維護(hù)出現(xiàn)異常的設(shè)備，保證系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行。
9.12視頻監(jiān)控
視頻監(jiān)控展示了當(dāng)前實時畫面（視頻直播），選中某一個變配電站，即可查看該變配電站內(nèi)視頻信息。
3.13用戶報告
用戶報告頁面主要用于對選定的變配電站自動匯總一個月的運(yùn)行數(shù)據(jù)，對變壓器負(fù)荷、配電回路用電量、功率因數(shù)、報警事件等進(jìn)行統(tǒng)計分析。
9.14APP支持
電力運(yùn)維手機(jī)支持“監(jiān)控系統(tǒng)”、“設(shè)備檔案”、“待辦事項”、“巡檢記錄”和“缺陷記錄”五大模塊，支持一次圖、需量、極值、用電量、視頻、曲線、溫濕度、同比、環(huán)比、電能質(zhì)量、各種事件報警查詢，設(shè)備檔案查詢、待辦事件處理、巡檢記錄查詢等。
10系統(tǒng)硬件配置
11結(jié)語
工廠電能管理系統(tǒng)在湖鐵集團(tuán)的應(yīng)用成功，給企業(yè)帶來了可觀的經(jīng)濟(jì)效益。該系統(tǒng)如能增加電壓波形、諧波分量等運(yùn)行參數(shù)分析，這將更進(jìn)一步提高企業(yè)的用電管理水平，為電氣設(shè)備事故分析提供更加有力的數(shù)據(jù)，確保企業(yè)安全可靠供電。
參考文獻(xiàn)：
[1]王啟志.李紅華.電能管理系統(tǒng)在企業(yè)中的應(yīng)用
[2]安科瑞企業(yè)微電網(wǎng)設(shè)計與應(yīng)用手冊2022.05版.
作者簡介：
李艷秋，18701706915（微信同號）
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