電力需求側(cè)管理及智能電力監(jiān)控技術(shù)在橡膠行業(yè)錯(cuò)峰限電中的應(yīng)用
一、 行業(yè)用戶用電特性分析
橡膠行業(yè)按國(guó)民生產(chǎn)行業(yè)可細(xì)分為：輪胎制造業(yè)（包括車(chē)輛、飛機(jī)及工程機(jī)械輪胎制造，力車(chē)胎制造，輪胎翻新加工）、橡膠板、管、帶的制造業(yè)，橡膠零件制造業(yè)、再生橡膠制造業(yè)、日用及醫(yī)用橡膠制品制造業(yè)、橡膠靴鞋制造業(yè)、其他橡膠制品制造業(yè)。其他橡膠制品制造企業(yè)包括：橡膠防水卷材企業(yè)（氯丁橡膠防水卷材、聚氯乙烯橡膠共混防水卷材、三元乙丙橡膠防水卷材等企業(yè)）、充氣橡膠制品企業(yè)（橡膠浮橋、橡膠氣球、橡膠救生圈、橡膠氣囊、橡膠減震器、橡膠護(hù)舷、橡膠空氣彈簧、可曲饒橡膠接頭等企業(yè)）、硬質(zhì)橡膠及其制品企業(yè)（硬質(zhì)橡膠、蓄電池槽、硬質(zhì)橡膠廢碎料，膠粘絕緣帶、其他膠粘帶），該行業(yè)用戶目前生產(chǎn)自動(dòng)化應(yīng)用程度較高。
該行業(yè)一般都由35kV或10kV變電所供電，其用電負(fù)荷中等，一般在5000千瓦以下；生產(chǎn)性質(zhì)為三班制連續(xù)作業(yè)。
橡膠行業(yè)用戶設(shè)備分類(lèi)表
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類(lèi)別 |
主要設(shè)備 |
備注 |
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非生產(chǎn)性負(fù)荷 |
空調(diào)、電扇、照明、大部分電腦及打印機(jī)、復(fù)印機(jī)、掃描儀電器設(shè)備、生活水泵、路燈門(mén)警。 |
一般 |
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輔助生產(chǎn)負(fù)荷 |
風(fēng)機(jī)、空壓機(jī)、冷卻塔、空調(diào)、行車(chē)、電梯， |
一般 |
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主要生產(chǎn)性負(fù)荷 |
溶膠機(jī)、浸膠機(jī)、切膠機(jī)、園盤(pán)粉碎機(jī)、橡膠壓片機(jī)、橡膠熱煉機(jī)、橡膠精煉機(jī)、橡膠壓延機(jī)、橡膠注射機(jī)械、擠壓機(jī)、膠片冷卻裝置、硫化機(jī)、硫化罐、成型機(jī)、制品切條機(jī)、膠球包皮機(jī)、膠絲切割機(jī)和橡膠再處理機(jī)。 |
重要 |
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安全保障負(fù)荷 |
冷卻水泵、車(chē)間設(shè)備照明、消防水泵設(shè)施 |
重要 |
二、 行業(yè)用戶參與錯(cuò)峰限電能力分析
1. 該行業(yè)用戶一般為24小時(shí)連續(xù)生產(chǎn)，其負(fù)荷曲線相對(duì)較平穩(wěn)，一般相差10％左右。在高溫或嚴(yán)寒季節(jié)，該類(lèi)企業(yè)的用電需求也有所變化，隨著溫度的變化，用電負(fù)荷將有顯著上升。從全年來(lái)看，該類(lèi)企業(yè)呈現(xiàn)“夏、冬季負(fù)荷高，春、秋季負(fù)荷小”的特點(diǎn)。
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)峰時(shí)期，該行業(yè)用戶可以通過(guò)有效組織部分生產(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（押出機(jī)，壓延機(jī)，胎圈機(jī)，裁斷機(jī)，成型機(jī)，檢查機(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，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)間釋放二條生產(chǎn)線（押出機(jī)，壓延機(jī)，胎圈機(jī)，裁斷機(jī)，成型機(jī)，檢查機(jī)等）及其他生產(chǎn)負(fù)荷。采用一半生產(chǎn)方式限電。
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水泵，冷卻塔，空壓機(jī)，冷凍機(jī)等輔助生產(chǎn)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)間停用三條生產(chǎn)線（押出機(jī)，壓延機(jī)，胎圈機(jī)，裁斷機(jī)，成型機(jī)，檢查機(jī)等）及其他生產(chǎn)負(fù)荷。采用四分子一生產(chǎn)方式限電。
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水泵，冷卻塔，空壓機(jī)，冷凍機(jī)等輔助生產(chǎn)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)間停用全部生產(chǎn)線（押出機(jī)，壓延機(jī)，胎圈機(jī)，裁斷機(jī)，成型機(jī)，檢查機(jī)等）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)合檢修工藝流程可有選擇地停用水泵，冷卻塔，空壓機(jī)，冷凍機(jī)等輔助生產(chǎn)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. 密煉機(jī)在突然停電時(shí)，有可能引起燃燒，導(dǎo)致火災(zāi)，其用電負(fù)荷占總設(shè)備用電量的30%；
2. 押出機(jī)等設(shè)備在突然停電后，會(huì)導(dǎo)致橡膠硬化，損壞設(shè)備；
3. 通知停電后,1~2小時(shí)內(nèi)設(shè)備可全部停電；
4. 負(fù)荷不足時(shí)如需連續(xù)性生產(chǎn),使用供應(yīng)電力減少的方式；
因此，該行業(yè)用戶參與錯(cuò)峰時(shí)，企業(yè)應(yīng)根據(jù)自身的實(shí)際情況，科學(xué)、合理地編制內(nèi)部應(yīng)急預(yù)案，主動(dòng)配合錯(cuò)峰實(shí)施，杜絕惡性事故發(fā)生，主動(dòng)承擔(dān)社會(huì)責(zé)任同時(shí)將損失降到最低。
五、智能電力監(jiān)控的功能與應(yīng)用
青島某橡膠企業(yè)配電室共有10kV配電柜5面，0.4kV配電柜28面，高、低壓回路共計(jì)115個(gè)，其中10kV避雷器柜上無(wú)監(jiān)控裝置，所以本系統(tǒng)監(jiān)控114個(gè)回路的工作狀態(tài)。T1、T2變壓器回路間設(shè)有母聯(lián)，并備有一臺(tái)800kVA柴油發(fā)電機(jī)在應(yīng)急狀態(tài)下為一些重要回路供電，T3變壓器回路則單獨(dú)使用。
10kV回路的進(jìn)線和饋線配有M5系列中壓保護(hù)裝置，采集10kV回路的常規(guī)電參量和開(kāi)關(guān)量狀態(tài)；0.4kV進(jìn)線和母聯(lián)回路裝有ACR330ELH電網(wǎng)質(zhì)量分析儀，采集回路的常規(guī)電參量、四象限電度和電網(wǎng)質(zhì)量參數(shù)；0.4kV饋線回路裝有ACR220E系列多功能電力儀表，采集回路的常規(guī)電參量和四象限電度。此外，所有0.4kV饋線回路使用ARCM系列四回路漏電監(jiān)測(cè)儀表進(jìn)行剩余電流監(jiān)測(cè)。
5.1網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)拓?fù)鋱D
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現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備層電力儀表分別根據(jù)設(shè)計(jì)要求安裝在相應(yīng)的配電回路上。通過(guò)RS-485接口實(shí)現(xiàn)與上位機(jī)系統(tǒng)的數(shù)據(jù)交互。多功能表和漏電儀表的通訊規(guī)約為Modbus-RTU，保護(hù)裝置的通訊規(guī)約為IEC60870-5-103;通訊管理層由2臺(tái)Nport-5630串口服務(wù)器和1臺(tái)交換機(jī)構(gòu)成，實(shí)際工程中使用了8個(gè)485串口，剩下8個(gè)串口備用。串口服務(wù)器將RS-485總線協(xié)議轉(zhuǎn)換為工業(yè)以太網(wǎng)協(xié)議，通過(guò)TCP/IP與站控管理層主機(jī)相連，構(gòu)建數(shù)據(jù)鏈路。通訊管理層設(shè)備均安裝在電氣值班室的值班人員操作臺(tái)中，與站控管理層設(shè)備安裝在一起; 站控管理層設(shè)備為華北工控主機(jī)、顯示器、HP打印機(jī)以及山特UPS電源，均安裝在電氣值班室的操作臺(tái)中。通過(guò)安裝在主機(jī)上的Acrel-2000電力監(jiān)控系統(tǒng)軟件實(shí)現(xiàn)對(duì)現(xiàn)場(chǎng)儀表數(shù)據(jù)的采集、處理以及各種人機(jī)交互功能 。
5.2 系統(tǒng)功能
5.2.1系統(tǒng)主界面
配電監(jiān)測(cè)模塊下可查詢1#變壓器、2#變壓器、3#變壓器、10kV回路的工作狀態(tài)和所有儀表的通訊狀態(tài)。通過(guò)儀表通訊狀態(tài)圖可以查看當(dāng)前所有儀表的工作情況。低壓多功能儀表未配置開(kāi)關(guān)量采集功能，因儀表的輔助電源線取自該回路斷路器的下端，所以儀表的通訊狀態(tài)同時(shí)也表征了該回路的分合閘狀態(tài)。
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5.2.2配電顯示界面
10kV和0.4kV配電室配電回路運(yùn)行狀態(tài)使用一次圖形式顯示，以一次圖形式直觀動(dòng)態(tài)顯示電壓、電流、功率、功率因數(shù)及頻率等監(jiān)測(cè)信息，滿足了現(xiàn)場(chǎng)需求。
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5.2.3報(bào)表功能
通過(guò)報(bào)表功能可以查詢?nèi)我鈺r(shí)刻主要回路的全常規(guī)電參量數(shù)據(jù)、低壓回路的用電量、低壓饋線回路的漏電流值和配電線纜溫度值。
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5.2.4趨勢(shì)曲線
曲線趨勢(shì)：實(shí)現(xiàn)了用戶所要求的通過(guò)對(duì)各配電回路的電流繪制趨勢(shì)曲線，分析該回路配電運(yùn)行狀況。曲線中可對(duì)測(cè)量數(shù)據(jù)量程進(jìn)行設(shè)置，方便查看，曲線還可設(shè)置開(kāi)始時(shí)間和時(shí)間間隔，方便用戶進(jìn)行任意時(shí)間的曲線查看。
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5.2.5事件記錄和故障報(bào)警
配電回路過(guò)負(fù)荷、低壓回路剩余電流過(guò)大及10kV回路開(kāi)關(guān)量變位實(shí)時(shí)報(bào)警和歷史報(bào)警查詢等功能，如圖所示，列表中列出報(bào)警發(fā)生和恢復(fù)的時(shí)間、回路名稱(chēng)、回路編號(hào)、數(shù)據(jù)點(diǎn)、報(bào)警內(nèi)容和報(bào)警值等數(shù)據(jù)，可見(jiàn)某些回路剩余電流值超標(biāo)較嚴(yán)重。
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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)、電話波形因子、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ACR220E電力儀表
該表主要功能有：LED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)、最大需量統(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ARCM系列
主要功能有：剩余電流檢測(cè)，溫度檢測(cè)，LCD顯示，RS485通訊接口、Modbus協(xié)議。繼電器輸出，開(kāi)關(guān)量輸入功能。
（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)、最大需量統(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
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