電力需求側(cè)管理及智能電力監(jiān)控技術(shù)在交通運(yùn)輸設(shè)備制造行業(yè)錯(cuò)峰限電中的應(yīng)用

一、 行業(yè)用戶用電特性分析
    交通運(yùn)輸設(shè)備制造業(yè)按國民生產(chǎn)行業(yè)可細(xì)分為以下34種制造行業(yè)：鐵路運(yùn)輸設(shè)備制造、鐵路機(jī)車車輛及動車組制造、工礦有軌專用車輛制造、鐵路機(jī)車車輛配件制造、鐵路專用設(shè)備及器材、配件制造、船舶及浮動裝置制造、金屬船舶制造、非金屬船舶制造、娛樂船和運(yùn)動船的建造和修理、船用配套設(shè)備制造、船舶修理及拆船、航標(biāo)器材及其他浮動裝置、其他交通運(yùn)輸設(shè)備制造的制造等34種制造行業(yè)。
    交通運(yùn)輸設(shè)備制造業(yè)的范圍較廣泛，基本都屬于非連續(xù)性生產(chǎn)單位。交通運(yùn)輸設(shè)備制造（船舶制造）業(yè)的用戶數(shù)目較多，負(fù)荷大小從幾十千瓦到幾千千瓦都有，個(gè)別企業(yè)甚至還超過一萬千瓦。
    該行業(yè)用戶一般生產(chǎn)時(shí)間為8：00～21：00，也有24小時(shí)連續(xù)生產(chǎn)的。一般早峰時(shí)間段是全天的生產(chǎn)高峰和用電高峰；深夜產(chǎn)量最低是用電低谷期。用電峰谷差率特別大，日負(fù)荷曲線屬于典型的“中間高、兩頭低”形態(tài)。少部分連續(xù)生產(chǎn)的交通運(yùn)輸設(shè)備制造業(yè)用戶其負(fù)荷曲線相對較平穩(wěn)，負(fù)荷波動在20％左右。在高溫或嚴(yán)寒季節(jié)，隨著溫度的變化，該類企業(yè)的用電需求也隨著空調(diào)的使用有顯著上升。從全年來看，該類企業(yè)年用電曲線呈現(xiàn)“夏、冬季負(fù)荷高”，“春、秋季負(fù)荷小”的特點(diǎn)。其中，夏季出現(xiàn)全年最高負(fù)荷的概率最大。

交通運(yùn)輸設(shè)備制造行業(yè)用戶設(shè)備分類表

二、 行業(yè)用戶參與錯(cuò)峰限電的能力分析
1. 為保障人民群眾生活及電網(wǎng)的安全運(yùn)行，在電網(wǎng)出現(xiàn)缺口時(shí)，可以對交通運(yùn)輸設(shè)備制造業(yè)用戶進(jìn)行錯(cuò)峰限電。
2. 由交通運(yùn)輸設(shè)備制造業(yè)用戶可中斷生產(chǎn)的負(fù)荷特性及交通運(yùn)輸設(shè)備制造業(yè)用戶數(shù)量眾多的特點(diǎn)決定，交通運(yùn)輸設(shè)備制造業(yè)用戶應(yīng)該是各地錯(cuò)避峰的重點(diǎn)行業(yè)。
3. 交通運(yùn)輸設(shè)備制造業(yè)用戶只要提前通知（15~30分鐘），措施得當(dāng)，完全可以充當(dāng)錯(cuò)峰限電的有生力量。
4. 由交通運(yùn)輸設(shè)備制造業(yè)用戶的主要用電設(shè)備可看出，該類用戶的絕大部分用電設(shè)備都是可以中斷用電的，可限負(fù)荷比例為60～70%。
5. 交通運(yùn)輸設(shè)備制造業(yè)用戶參與錯(cuò)峰限電有利方面：
限電只減少產(chǎn)量，留有少量保安負(fù)荷一般不會造成人員和設(shè)備的損傷與損壞。
如果組織得法，完全可以做到負(fù)荷“快上快下”。
限電比例較大，春、秋、冬季最大可按實(shí)時(shí)用電負(fù)荷的60%~70%進(jìn)行限電。
6. 交通運(yùn)輸設(shè)備制造業(yè)用戶參與錯(cuò)峰限電不利方面：
由于每戶負(fù)荷不很大，限電效果不很明顯，要想限下一定數(shù)量的負(fù)荷需動用較多的用戶參加。
由于該行業(yè)人均用電負(fù)荷不高，每限1萬千瓦負(fù)荷會造成1000~3000工人沒活干，限電時(shí)間長了、頻繁了易出事。
對船舶制造業(yè)用戶要留有船艙內(nèi)通風(fēng)和照明負(fù)荷，保安負(fù)荷較其他機(jī)械加工行業(yè)用戶高。
船舶制造業(yè)用戶有部分露天作業(yè)，夜晚工作不安全。
7. 交通運(yùn)輸設(shè)備制造業(yè)用戶錯(cuò)峰的方法對于交通運(yùn)輸設(shè)備制造業(yè)來講，大部分用電設(shè)備都可以參與錯(cuò)峰限電，錯(cuò)峰的主要辦法有：
將空調(diào)溫度設(shè)定在26℃～28℃；
減少部分照明、辦公空調(diào)的負(fù)荷等；
調(diào)整上下班時(shí)間，避免高峰時(shí)段限電后沒電用的狀況；
將用電大設(shè)備安排在負(fù)荷高峰時(shí)段進(jìn)行檢修；
安排放假或輪休（生產(chǎn)一周、停產(chǎn)一周；也可執(zhí)行開三停四）；
關(guān)停部分用電設(shè)備。
三、 行業(yè)用戶參與錯(cuò)峰限電技術(shù)方案
（一）缺口等級IV級參與方案
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不同時(shí)段釋放部分設(shè)備負(fù)荷。
2.緊急錯(cuò)峰
    接到錯(cuò)峰指令后需快速投入可限負(fù)荷，然后根據(jù)指令逐步釋放負(fù)荷恢復(fù)正常生產(chǎn)。
    本級可停的用電設(shè)備有：電開水爐、廠區(qū)道路照明、食堂、宿舍、辦公空調(diào)、辦公照明、辦公樓電梯、廠房照明、廠房空調(diào)、電焊機(jī)、彎管機(jī)、拋光機(jī)、定型機(jī)、車床、銑床、刨床、沖床、鉆床、空錘機(jī)、空壓機(jī)、切割機(jī)、剪板機(jī)、噴漆機(jī)、烘干機(jī)、電鍍機(jī)、行吊、吊車、拉絲機(jī)、鍍鋅機(jī)、鼓風(fēng)機(jī)等。
（二）缺口等級III級參與方案
1. 階段性錯(cuò)峰：
    在錯(cuò)峰時(shí)段內(nèi)首先投入錯(cuò)峰可限負(fù)荷高，響應(yīng)時(shí)間快的可限負(fù)荷設(shè)備；同時(shí)逐步投入響應(yīng)時(shí)間慢的可限負(fù)荷，保證所有可限負(fù)荷全部參與錯(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不同時(shí)段釋放部分設(shè)備負(fù)荷。
2. 緊急錯(cuò)峰
    接到錯(cuò)峰指令后需快速投入可限負(fù)荷，然后根據(jù)指令逐步釋放負(fù)荷恢復(fù)正常生產(chǎn)。
    隨著電網(wǎng)缺口的逐步加大，在執(zhí)行IV級方案的基礎(chǔ)上，增停：熱處理、溶化爐、高頻爐。
（三）缺口等級II級參與方案
1. 階段性錯(cuò)峰：
    除留用基本保安負(fù)荷外，全時(shí)段投入所有可參與錯(cuò)峰負(fù)荷；
    對于響應(yīng)時(shí)間慢的設(shè)備需提前做好參與錯(cuò)峰準(zhǔn)備，保證所有可限負(fù)荷全額全時(shí)段參與錯(cuò)峰。
2. 緊急錯(cuò)峰
    接到錯(cuò)峰指令后需快速投入可限負(fù)荷，然后根據(jù)指令逐步釋放負(fù)荷恢復(fù)正常生產(chǎn)。
    隨著電網(wǎng)缺口的進(jìn)一步加大，供需矛盾顯著時(shí)，在執(zhí)行III級方案的基礎(chǔ)上，增停鍋爐、水泵、通風(fēng)機(jī)、生產(chǎn)流水線、組裝線、數(shù)控機(jī)床等。
（四）缺口等級I級參與方案
1. 階段性錯(cuò)峰：
    缺口等級I級時(shí)交通運(yùn)輸設(shè)備制造業(yè)應(yīng)通過每周“開三停四”的方法、“生產(chǎn)一周停產(chǎn)一周”的方法、以及將“生產(chǎn)班次全部調(diào)到夜間生產(chǎn)”的方法實(shí)現(xiàn)錯(cuò)峰限電。
2. 緊急錯(cuò)峰：
    在15~30分鐘內(nèi)停除保安外的一切用電設(shè)備與所有生產(chǎn)線。
四、 行業(yè)用戶參與錯(cuò)峰限電風(fēng)險(xiǎn)及注意事項(xiàng)
1. 遇到突然停電，會使工作中的行車失去平衡，將產(chǎn)生傾斜、脫落，機(jī)體本身可能損壞、報(bào)廢，地面的設(shè)施、作業(yè)人員也可能被砸傷，造成損害和人員傷亡。
2. 一些在高精密數(shù)控設(shè)備上進(jìn)行的設(shè)備設(shè)施，突然停電會造成系統(tǒng)數(shù)據(jù)丟失，產(chǎn)品報(bào)廢，設(shè)備嚴(yán)重?fù)p傷，恢復(fù)正常生產(chǎn)需要較長時(shí)間，產(chǎn)生重大經(jīng)濟(jì)損傷。
3. 溶化爐、高頻爐、鍋爐等設(shè)備如遇突然停電，會使?fàn)t膛報(bào)廢，溶煉的金屬溶液報(bào)廢，且存在發(fā)生火災(zāi)的隱患。
4. 對船舶制造業(yè)用戶突然停電，會造成船艙內(nèi)通風(fēng)和照明中斷，易出現(xiàn)電焊氣體中毒和人員跌落事故。
    因此，該行業(yè)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，主動配合錯(cuò)峰實(shí)施，杜絕惡性事故發(fā)生，將損失降到最低。
五、智能電力監(jiān)控的功能與應(yīng)用
    無錫某汽車部件有限公司項(xiàng)目，包括高壓和低壓兩個(gè)部分。其高壓配電系統(tǒng)包括兩路10kV進(jìn)線和兩個(gè)計(jì)量柜，兩個(gè)電壓互感器柜、兩個(gè)高壓出線柜、一個(gè)聯(lián)絡(luò)柜。Acrel3000電能管理系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了對配電室內(nèi)的高壓，低壓進(jìn)線、聯(lián)絡(luò)、出線回路進(jìn)行遠(yuǎn)程監(jiān)控高低壓配電系統(tǒng)置于同一個(gè)電氣室中，監(jiān)控主機(jī)以及通訊機(jī)柜都放置在本電氣室內(nèi)。
5.1網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)拓?fù)鋱D
各個(gè)結(jié)構(gòu)層的具體形式如下：

（1）主站層（站控管理層）
    位于監(jiān)控室內(nèi)，具體包括：安裝有電能管理系統(tǒng)的后臺主機(jī)等相關(guān)外設(shè)。負(fù)責(zé)將通訊間隔層上傳的數(shù)據(jù)解包，進(jìn)行集中管理和分析，執(zhí)行相關(guān)操作，負(fù)責(zé)整個(gè)變配電系統(tǒng)的整體監(jiān)控。智能電力監(jiān)控系統(tǒng)提供專用的通訊功能模塊，通過專用的以太網(wǎng)硬件通訊接口，以O(shè)PC方式或其它通訊協(xié)議向上一級系統(tǒng)（如：BAS 、DCS 或調(diào)度系統(tǒng)）發(fā)送相關(guān)的數(shù)據(jù)和信息，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的集成。
（2）通訊間隔層（網(wǎng)絡(luò)通訊層）
    采用通訊管理機(jī)，負(fù)責(zé)與現(xiàn)場設(shè)備層的各類裝置進(jìn)行通訊，采集各類裝置的數(shù)據(jù)、參數(shù)，進(jìn)行處理后集中打包傳輸?shù)街髡緦?，同時(shí)作為中轉(zhuǎn)單元，接受主站層下發(fā)的指令，轉(zhuǎn)發(fā)給現(xiàn)場設(shè)備層各類裝置。
（3）現(xiàn)場設(shè)備層
    位于中低壓變配電現(xiàn)場，具體包括：ACR多功能電力儀表，M5系列綜保、WHD系列溫濕度控制器，負(fù)責(zé)采集電力現(xiàn)場的各類數(shù)據(jù)和信息狀態(tài)，發(fā)送給通訊間隔層，同時(shí)也作為執(zhí)行單元，執(zhí)行通訊間隔層下發(fā)的各類指令。
5.2 實(shí)現(xiàn)功能
    Acrel-3000型電能管理系統(tǒng)可實(shí)時(shí)和定時(shí)采集現(xiàn)場設(shè)備的各電參量及開關(guān)量狀態(tài)（包括三相電壓、電流、功率、功率因數(shù)、頻率、電能、開關(guān)位置、設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)，重要回路的諧波棒圖等），將采集到的數(shù)據(jù)直接顯示、或通過統(tǒng)計(jì)計(jì)算生成新的直觀數(shù)據(jù)信息再顯示（總系統(tǒng)功率、諧波棒圖、功率因子上下限等），并對重要的信息進(jìn)行數(shù)據(jù)庫存儲。
系統(tǒng)主界面
    變配電系統(tǒng)具有CAD一次單線圖顯示低壓配電網(wǎng)絡(luò)的接線情況。主畫面可直觀顯示各回路的運(yùn)行狀態(tài)，并具有回路帶電、非帶電及故障著色的功能。主要電參量直接顯示于人機(jī)交互接口并實(shí)時(shí)刷新。

• 數(shù)據(jù)存儲

    1、數(shù)據(jù)庫管理軟件采用主流的、通用的、高性能的專業(yè)的實(shí)時(shí)/歷史數(shù)據(jù)庫和企業(yè)級關(guān)系數(shù)據(jù)庫相結(jié)合的方式保存數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)管理軟件具備開放的、全面的和集成的信息管理方法，具備嚴(yán)格的權(quán)限管理功能，可以按照不同的管理角色設(shè)置不同的操作密碼和口令，授予不同的數(shù)據(jù)庫訪問權(quán)限，提供數(shù)據(jù)庫實(shí)體存取審計(jì)機(jī)制，以便分角色地維護(hù)數(shù)據(jù)庫信息。 

    2、數(shù)據(jù)完備和安全是極為關(guān)鍵的，提供多種安全保護(hù)機(jī)制，提供互聯(lián)網(wǎng)的數(shù)據(jù)庫的數(shù)據(jù)加密技術(shù)，提供從硬盤轉(zhuǎn)移到后端系統(tǒng)過程中的數(shù)據(jù)加密技術(shù)，保障數(shù)據(jù)安全。

    3、數(shù)據(jù)庫提供數(shù)據(jù)保護(hù)技術(shù)，能夠利用事務(wù)機(jī)制對數(shù)據(jù)庫進(jìn)行自動備份和記錄數(shù)據(jù)備份日志。提供數(shù)據(jù)修復(fù)技術(shù)，在數(shù)據(jù)庫損壞的情況下能夠及時(shí)修復(fù)數(shù)據(jù)，保持?jǐn)?shù)據(jù)的完整性。

    4、系統(tǒng)提供實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫和歷史數(shù)據(jù)庫兩部分，實(shí)時(shí)/歷史數(shù)據(jù)庫處理能力要達(dá)到10萬點(diǎn)/秒以上的吞吐量，在1秒鐘內(nèi)存入所有采集點(diǎn)的數(shù)據(jù)，歷史數(shù)據(jù)庫的存儲壓縮比要達(dá)到30：1以上，歷史數(shù)據(jù)庫數(shù)據(jù)保存期限不小于10年。

• 趨勢曲線分析

    系統(tǒng)提供了實(shí)時(shí)曲線和歷史趨勢兩種曲線分析接口，通過調(diào)用相關(guān)回路實(shí)時(shí)曲線接口分析該回路當(dāng)前的負(fù)荷運(yùn) 行狀況。如通過調(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)備所引起的信號波動情況。系統(tǒng)的歷史趨勢即系統(tǒng)對所有已存儲數(shù)據(jù)均可查看其歷史趨勢，方便工程人員對監(jiān)測的配電網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行質(zhì)量分析。

• 報(bào)表管理

    系統(tǒng)具有標(biāo)準(zhǔn)的電能報(bào)表格式并可根據(jù)用戶需求設(shè)計(jì)符合其需要的報(bào)表格式，系統(tǒng)可自動統(tǒng)計(jì)?？勺詣由筛鞣N類型的實(shí)時(shí)運(yùn)行報(bào)表、歷史報(bào)表、事件故障及告警記錄報(bào)表、操作記錄報(bào)表等，可以查詢和打印系統(tǒng)記錄的所有數(shù)據(jù)值，自動生成電能的時(shí)、日、月、年度報(bào)表，根據(jù)復(fù)費(fèi)率的時(shí)段及費(fèi)率的設(shè)定值生成電能的費(fèi)率報(bào)表，查詢打印的起點(diǎn)、間隔等參數(shù)可自行設(shè)置；系統(tǒng)設(shè)計(jì)還可根據(jù)用戶需求量身定制滿足不同要求的報(bào)表輸出功能。

• 事件記錄和故障報(bào)警

      系統(tǒng)可以設(shè)置在電能質(zhì)量事件發(fā)生時(shí)、測量值越限、設(shè)備狀態(tài)變化時(shí)觸發(fā)報(bào)警。系統(tǒng)報(bào)警時(shí)能夠進(jìn)行信息語音提示，自動彈出報(bào)警畫面或觸發(fā)必要的操作，同時(shí)可通知相關(guān)人員。

• 用戶管理

     本軟件可對不同級別的用戶賦予不同權(quán)限，從而保證系統(tǒng)在運(yùn)行過程中的安全性和可靠性。如對某重要回路的合/分閘操作，需操作員級用戶輸入操作口令外，還需工程師級用戶輸入確認(rèn)口令后方可完成該操作。

六、主要監(jiān)控產(chǎn)品

（1）10KV出線回路選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）測量；4DI+3DO（DO3做過壓、欠壓、過流、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，開孔尺寸：108×108mm。

（2）低壓出線回路選ACR220E電力儀表

該表主要功能有：LED顯示、全電參量測量（U、I、P、Q、PF、F）；四象限電能計(jì)量；2DI+2DO；RS485通訊接口、Modbus協(xié)議。

外形尺寸：96×96mm，開孔尺寸：88×88mm。

（3）節(jié)能產(chǎn)品可選導(dǎo)軌表或APF有源濾波裝置

照明箱DTSF1352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)。適用于照明箱的電流、電壓測量；三相電能計(jì)量。

ANAPF系列有源電力濾波裝置，以并聯(lián)方式接入電網(wǎng)，通過實(shí)時(shí)檢測負(fù)載的諧波和無功分量，采用PWM變流技術(shù)，從變流器中產(chǎn)生一個(gè)和當(dāng)前諧波分量和無功分量對應(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]電力電測數(shù)字儀表原理與應(yīng)用指南 任致程、周中，中國電力出版社 2007.4.

[3] 交通運(yùn)輸設(shè)備制造行業(yè)錯(cuò)峰限電技術(shù)指導(dǎo).

作者簡介：安科瑞 溫剛，男，本科，安科瑞電氣股份有限公司工程師，主要研究方向?yàn)橹悄茈娏ΡO(jiān)控與電能管理系統(tǒng)，
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