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淺析工廠電能管理系統(tǒng)改造與產(chǎn)品選型

 更新日期:2023-11-23 點擊量:305

王蘭

安科瑞電氣股份有限公司 上海嘉定202001

摘要:隨著經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展,能源緊張、環(huán)境惡化已受到全球的密切關(guān)注。電能在所有能源中消耗量大,因此對電能的統(tǒng)一管理顯得尤為重要。只有準(zhǔn)確可靠的計量電能,分級管理,統(tǒng)籌分析,才能真實可靠的節(jié)約電能。

關(guān)鍵詞:工廠供電;電能管理;智能改造;節(jié)能降耗

0引言

能源是經(jīng)濟(jì)發(fā)展的重要基礎(chǔ),為響應(yīng)國家電力需求側(cè)改革的號召,實現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展,節(jié)能降耗是首要任務(wù)。為提升能源管理水平,滿足各部門數(shù)據(jù)需要,公司決定增加一套新的能源管理系統(tǒng),該系統(tǒng)通過互聯(lián)網(wǎng)與辦公電腦相連接,真正實現(xiàn)在辦公室遠(yuǎn)程管理及察看公司的用電情況。

1公司電能管理現(xiàn)狀

公司配電室輸出的每一路用電均用機(jī)械電度表計量,目前統(tǒng)計方式是每月在固定的時間抄一次電表,通過減去上月同一時段的電表讀數(shù),得出一個月的電能使用量。這種計量及統(tǒng)計方法,只能知道每個月的總量。但不清楚每一時段的用電量及負(fù)荷情況。這給能源成本分析帶來相當(dāng)?shù)穆闊?,不能很?zhǔn)確的找出能耗變化的真正原因。特別像汽車玻璃水平鋼化爐,耗電大,由于電耗與生產(chǎn)模式、產(chǎn)品結(jié)構(gòu)有很大的關(guān)系,經(jīng)常出現(xiàn)某月每平方米電耗突然增高。由于整個月的品種多,產(chǎn)量大,僅僅靠每月一次的統(tǒng)計,無法了解整個能耗過程,只能粗略的分析相關(guān)原因。這種計量及統(tǒng)計方法很難滿足公司管理的要求。

2電能管理系統(tǒng)的選型

通過網(wǎng)上查詢相關(guān)信息,了解到國內(nèi)外的一些公司已開發(fā)成熟的電能管理系統(tǒng),如美國AB公司、通用電氣公司,國內(nèi)的安科瑞、珠海派諾,經(jīng)綜合比較價格及各系統(tǒng)功能,*終選定一套方案。

3管理系統(tǒng)方案

3.1系統(tǒng)軟硬件配置

(1)能源管理服務(wù)器一臺。通過加載電能管理軟件功能,采用本產(chǎn)品可組建一個不超過128臺單回路儀表的監(jiān)控系統(tǒng)。產(chǎn)品提供4路的RS485接口,可直接將儀表接入而無需額外的轉(zhuǎn)換器等中間設(shè)備。通過通訊管理機(jī)的以太網(wǎng)口,可將設(shè)備直接連入以太網(wǎng)。用戶端無需安裝任何軟件,使用GoogleChrome瀏覽器(也支持IE8或以上瀏覽器),鍵入對應(yīng)的IP地址即可實現(xiàn)對設(shè)備的配置、線路狀態(tài)查詢、下載記錄等操作。電能智能系統(tǒng)硬件配置如下圖所示。

(2)智能電表82塊。采用三相多功能電子式電能表,該表采用微電子技術(shù)與進(jìn)口大規(guī)模集成電路,應(yīng)用數(shù)字采樣技術(shù)及SMT工藝等技術(shù),該表性能符合精確地測量額定頻率為50/60Hz交流有功功率,由LED顯示總有功/無功電能、三相電壓、電流等參數(shù);該類電表分為直接接入式(額定*大電流≤63A)、經(jīng)互感器接入式兩種,有一路RS485通信接口,符合MODBUS通信協(xié)議。

3.2系統(tǒng)的現(xiàn)場安裝及調(diào)試

(1)能源管理服務(wù)器的位置確定。公司占地50畝,原電表的安裝分布在配電室及車間的各個地方,電表距離*遠(yuǎn)的有近250m,考慮到電表與管理器的通信可靠性及距離不能太遠(yuǎn),決定將能源服務(wù)器裝在車間中部,確保到所有電表的距離小于200m。

(2)新老電表的更換及通信線路安裝。公司共有82路計量,結(jié)合電表分布情況及能源服務(wù)器的硬件接口,將電表分四路接入;將配電室各路斷路器及刀開關(guān)斷開,將老電表卸下,在老電表的地方重新固定安裝新表,同時接入RS485通信線,通信線配有PVC線管,以防干擾信號,確保信號傳輸?shù)姆€(wěn)定性。

(3)智能電表參數(shù)設(shè)置。智能電表要設(shè)置兩個關(guān)鍵的參數(shù),每個電表的地址(1~82)、互感器變比。

3.3能源管理系統(tǒng)相關(guān)圖表功能

實時數(shù)據(jù)監(jiān)控畫面如圖2所示,電表配置如圖3所示,電能表的數(shù)據(jù)如圖4所示。

4改造后系統(tǒng)*性

該系統(tǒng)自2019年4月投運以來,運行穩(wěn)定,在多方面顯示出其*性。

(1)每月的抄表工作不需到現(xiàn)場,只需在辦公電腦上運行相應(yīng)軟件,就可讀出所有電表的數(shù)據(jù),輕松便捷。

(2)電能測量采用電子式電表記量,此電表通過RS485總線或Modbus與計算機(jī)電路相連接,經(jīng)過計算機(jī)實時數(shù)據(jù)采集,經(jīng)相應(yīng)的軟件計算,輸出各種數(shù)據(jù)及圖線,如每一時刻的電流、電壓、電能,這樣就很直觀的了解電耗情況。

(3)智能系統(tǒng)存儲了大量的數(shù)據(jù),非常方便管理者分析相關(guān)生產(chǎn)過程,并做出正確的節(jié)能改進(jìn)措施。

(4)生產(chǎn)部管理者可隨時查詢相關(guān)數(shù)據(jù),監(jiān)控整個生產(chǎn)過程,由于有了基礎(chǔ)數(shù)據(jù),為能耗考核打下基礎(chǔ)。

(5)通過電流監(jiān)控,設(shè)備部工程師可隨時知道重點設(shè)備的運行情況,以便急時采取相應(yīng)措施。


(6)此系統(tǒng)的相關(guān)數(shù)據(jù)非常方便財務(wù)部做能源成本分析以及物流部做能源數(shù)據(jù)統(tǒng)計。

(7)將能耗大的生產(chǎn)線的全部能耗,準(zhǔn)確的顯示在所要跟蹤的生產(chǎn)線上,做到每個班的人員能實時監(jiān)控可記錄該線的電耗,便于為下一步進(jìn)行每班的電耗考核做準(zhǔn)備。

(8)進(jìn)行電耗的準(zhǔn)確反映和考核后,可以提高操作人員的操作技能和組織能力,使他們能在*低能耗下,生產(chǎn)出滿足工藝要求產(chǎn)品,降低產(chǎn)品的生產(chǎn)成本。

(9)通過對全場耗電大的設(shè)備的能耗跟蹤、分析,就可以對比其他工廠的能耗,及時對能耗高的設(shè)備進(jìn)行改進(jìn)、改造和更換

5安科瑞Acrel-3000WEB電能管理解決方案

5.1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,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。

 安科瑞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。

5.2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)交通運輸建筑(機(jī)場、車站、碼頭建筑等)。

5.3系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

 

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5.4系統(tǒng)功能

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。

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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)正常運行以來任意時間段內(nèi)各配電節(jié)點的用電情況,即該節(jié)點進(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。

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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。

4)運行報表

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。

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5)變壓器運行監(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、變壓器運行溫度、有功需量、有功功率、視在功率、變壓器負(fù)荷率等運行趨勢,分析變壓器負(fù)荷率及損耗,方便運行維護(hù)人員及時掌握運行水平和用電需求,確保供電安全可靠。

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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。

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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。

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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。

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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。

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10)用戶權(quán)限管理

系統(tǒng)為保障系統(tǒng)安全穩(wěn)定運行,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)運行、維護(hù)、管理提供可靠的安全保障。

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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)定運行。

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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。

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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。

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14)APP支持

電力運維手機(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、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。

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5.5系統(tǒng)硬件配置清單

 

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6結(jié)束語

系統(tǒng)投資不大,但具備多種電能管理的功能,可推廣到各制造型企業(yè)的電能管理。

【參考文獻(xiàn)】

[1]蔣毅.工廠電能管理系統(tǒng)改造[J].設(shè)備管理與維修,2020(11):87-89.DOI:10.16621/jki.issn1001-0599.2020.06.40.

[2]安科瑞企業(yè)微電網(wǎng)設(shè)計與應(yīng)用手冊2022.05版