电力需求侧管理及智能电力监控技术在橡胶行业错峰限电中的应用

电力需求侧管理及智能电力监控技术在橡胶行业错峰限电中的应用

王长幸 江苏安科瑞电器制造有限公司

一、 行业用户用电特性分析

橡胶行业按国民生产行业可细分为：轮胎制造业（包括车辆、飞机及工程机械轮胎制造，力车胎制造，轮胎翻新加工）、橡胶板、管、带的制造业，橡胶零件制造业、再生橡胶制造业、日用及医用橡胶制品制造业、橡胶靴鞋制造业、其他橡胶制品制造业。其他橡胶制品制造企业包括：橡胶防水卷材企业（氯丁橡胶防水卷材、聚氯乙烯橡胶共混防水卷材、三元乙丙橡胶防水卷材等企业）、充气橡胶制品企业（橡胶浮桥、橡胶气球、橡胶救生圈、橡胶气囊、橡胶减震器、橡胶护舷、橡胶空气弹簧、可曲饶橡胶接头等企业）、硬质橡胶及其制品企业（硬质橡胶、蓄电池槽、硬质橡胶废碎料，胶粘绝缘带、其他胶粘带），该行业用户目前生产自动化应用程度较高。

该行业一般都由35kV或10kV变电所供电，其用电负荷中等，一般在5000千瓦以下；生产性质为三班制连续作业。

橡胶行业用户设备分类表

类别

主要设备

备注

非生产性负荷

空调、电扇、照明、大部分电脑及打印机、复印机、扫描仪电器设备、生活水泵、路灯门警。

一般

辅助生产负荷

风机、空压机、冷却塔、空调、行车、电梯，

一般

主要生产性负荷

溶胶机、浸胶机、切胶机、园盘粉碎机、橡胶压片机、橡胶热炼机、橡胶精炼机、橡胶压延机、橡胶注射机械、挤压机、胶片冷却装置、硫化机、硫化罐、成型机、制品切条机、胶球包皮机、胶丝切割机和橡胶再处理机。

重要

安全保障负荷

冷却水泵、车间设备照明、消防水泵设施

重要

二、 行业用户参与错峰限电能力分析

1. 该行业用户一般为24小时连续生产，其负荷曲线相对较平稳，一般相差10％左右。在高温或严寒季节，该类企业的用电需求也有所变化，随着温度的变化，用电负荷将有显著上升。从全年来看，该类企业呈现“夏、冬季负荷高，春、秋季负荷小”的特点。

2. 紧急错峰限电，可停用非生产性负荷和部分辅助生产用电设备负荷，将快速响应错峰实施。该行业用电负荷中等，紧急错峰限电效果一般。

3. 阶段性错峰时期，该行业用户可以通过有效组织部分生产线停产让电的方式开展，阶段性错峰效果较好。

三、 行业用户参与错峰限电技术方案

（一） 缺口等级Ⅳ级参与方案

1. 阶段性错峰：

在执行错峰指令、完成错峰指标的前提下，留用基本保安负荷的同时，结合自身生产工艺流程可有选择地在一段时间释放一条生产线（押出机，压延机，胎圈机，裁断机，成型机，检查机等）及其他生产负荷。采用四分之三生产方式限电。

2. 紧急错峰：

接到错峰指令后需快速停用空调、电扇、照明等非生产性负荷，然后根据指令逐步释放负荷恢复正常生产。

（二） 缺口等级Ⅲ级参与方案

1. 阶段性错峰：

在执行错峰指令、完成错峰指标的前提下，留用基本保安负荷的同时，结合自身生产工艺流程可有选择地在一段时间释放二条生产线（押出机，压延机，胎圈机，裁断机，成型机，检查机等）及其他生产负荷。采用一半生产方式限电。

2. 紧急错峰：

在执行Ⅳ级方案的基础上，在执行错峰指令、完成错峰指标的前提下，留用基本保安负荷的同时，结合自身生产工艺流程可有选择地停用水泵，冷却塔，空压机，冷冻机等辅助生产负荷。

（三） 缺口等级Ⅱ级参与方案

1. 阶段性错峰：

在执行错峰指令、完成错峰指标的前提下，留用基本保安负荷的同时，结合自身生产工艺流程可有选择地在一段时间停用三条生产线（押出机，压延机，胎圈机，裁断机，成型机，检查机等）及其他生产负荷。采用四分子一生产方式限电。

2. 紧急错峰：

在执行Ⅲ级方案的基础上，在执行错峰指令、完成错峰指标的前提下，留用基本保安负荷的同时，结合自身生产工艺流程可有选择地停用水泵，冷却塔，空压机，冷冻机等辅助生产负荷。

（四） 缺口等级Ⅰ级参与方案

1. 阶段性错峰：

在执行错峰指令、完成错峰指标的前提下，留用基本保安负荷的同时，结合自身生产工艺流程可有选择地在一段时间停用全部生产线（押出机，压延机，胎圈机，裁断机，成型机，检查机等）及其他生产负荷。采用停产检修方式限电。

2. 紧急错峰：

在执行Ⅱ级方案的基础上，在执行错峰指令、完成错峰指标的前提下，留用基本保安负荷的同时，结合检修工艺流程可有选择地停用水泵，冷却塔，空压机，冷冻机等辅助生产负荷。

四、 行业用户参与错峰限电风险及注意事项

1. 密炼机在突然停电时，有可能引起燃烧，导致火灾，其用电负荷占总设备用电量的30%；

2. 押出机等设备在突然停电后，会导致橡胶硬化，损坏设备；

3. 通知停电后,1~2小时内设备可全部停电；

4. 负荷不足时如需连续性生产,使用供应电力减少的方式；

因此，该行业用户参与错峰时，企业应根据自身的实际情况，科学、合理地编制内部应急预案，主动配合错峰实施，杜绝恶性事故发生，主动承担社会责任同时将损失降到*低。

五、智能电力监控的功能与应用

青岛某橡胶企业配电室共有10kV配电柜5面，0.4kV配电柜28面，高、低压回路共计115个，其中10kV避雷器柜上无监控装置，所以本系统监控114个回路的工作状态。T1、T2变压器回路间设有母联，并备有一台800kVA柴油发电机在应急状态下为一些重要回路供电，T3变压器回路则单独使用。

10kV回路的进线和馈线配有M5系列中压保护装置，采集10kV回路的常规电参量和开关量状态；0.4kV进线和母联回路装有ACR330ELH电网质量分析仪，采集回路的常规电参量、四象限电度和电网质量参数；0.4kV馈线回路装有ACR220E系列多功能电力仪表，采集回路的常规电参量和四象限电度。此外，所有0.4kV馈线回路使用ARCM系列四回路漏电监测仪表进行剩余电流监测。

5.1网络结构拓扑图

现场设备层电力仪表分别根据设计要求安装在相应的配电回路上。通过RS-485接口实现与上位机系统的数据交互。多功能表和漏电仪表的通讯规约为Modbus-RTU，保护装置的通讯规约为IEC60870-5-103;通讯管理层由2台Nport-5630串口服务器和1台交换机构成，实际工程中使用了8个485串口，剩下8个串口备用。串口服务器将RS-485总线协议转换为工业以太网协议，通过TCP/IP与站控管理层主机相连，构建数据链路。通讯管理层设备均安装在电气值班室的值班人员操作台中，与站控管理层设备安装在一起; 站控管理层设备为华北工控主机、显示器、HP打印机以及山特UPS电源，均安装在电气值班室的操作台中。通过安装在主机上的Acrel-2000电力监控系统软件实现对现场仪表数据的采集、处理以及各种人机交互功能 。

5.2 系统功能

5.2.1系统主界面

配电监测模块下可查询1#变压器、2#变压器、3#变压器、10kV回路的工作状态和所有仪表的通讯状态。通过仪表通讯状态图可以查看当前所有仪表的工作情况。低压多功能仪表未配置开关量采集功能，因仪表的辅助电源线取自该回路断路器的下端，所以仪表的通讯状态同时也表征了该回路的分合闸状态。

5.2.2配电显示界面

10kV和0.4kV配电室配电回路运行状态使用一次图形式显示，以一次图形式直观动态显示电压、电流、功率、功率因数及频率等监测信息，满足了现场需求。

5.2.3报表功能

通过报表功能可以查询任意时刻主要回路的全常规电参量数据、低压回路的用电量、低压馈线回路的漏电流值和配电线缆温度值。

5.2.4趋势曲线

曲线趋势：实现了用户所要求的通过对各配电回路的电流绘制趋势曲线，分析该回路配电运行状况。曲线中可对测量数据量程进行设置，方便查看，曲线还可设置开始时间和时间间隔，方便用户进行任意时间的曲线查看。

5.2.5事件记录和故障报警

配电回路过负荷、低压回路剩余电流过大及10kV回路开关量变位实时报警和历史报警查询等功能，如图所示，列表中列出报警发生和恢复的时间、回路名称、回路编号、数据点、报警内容和报警值等数据，可见某些回路剩余电流值超标较严重。

六、主要监控产品

（1）高压回路或低压进线回路选ACR330ELH仪表

该表为电能质量分析仪表，主要功能有：LCD显示、全电参量测量（U、I、P、Q、PF、F、S）；四象限电能计量、复费率电能统计；THDu，THDi、2-31次各次谐波分量；电压波峰系数、电话波形因子、电流K系数、电压与电流不平衡度计算；电网电压电流正、负、零序分量（含负序电流）测量；4DI+3DO（DO3做过压、欠压、过流、不平衡报警）；RS485通讯接口、Modbus协议或DL/T645规约。外形尺寸：120×120mm，开孔尺寸：108×108mm。适用于高压重要回路或低压进线柜。

（2）低压联络或出线回路选ACR220E电力仪表

该表主要功能有：LED显示、全电参量测量（U、I、P、Q、PF、F）；四象限电能计量、复费率电能统计、*大需量统计；4DI+2DO；RS485通讯接口、Modbus协议。外形尺寸：96×96mm，开孔尺寸：88×88mm。适用于低压联络柜、出线柜。

（3）低压出线柜选ARCM系列

主要功能有：剩余电流检测，温度检测，LCD显示，RS485通讯接口、Modbus协议。继电器输出，开关量输入功能。

（4）节能产品可选导轨表或APF有源滤波装置

照明箱DDSF1352电表主要功能：电流规格1.5(6)A、5(20)A、10(40)A、20(80)A可选、复费率电能统计、电能脉冲输出、RS485通讯接口、Modbus协议或DL/T 645规约可选。外形尺寸：76×89×74mm，4模数。适用于照明箱的电流、电压测量；单相电能计量。

ARD

DTSF1352导轨式电表主要功能：电流规格1.5(6)A、5(20)A、10(40)A、20(80)A可选、复费率电能统计、电能脉冲输出、RS485通讯接口、Modbus协议或DL/T 645规约可选。外形尺寸：126×89×74mm，7模数。适用于照明箱的三相电能计量。

DTSD1352导轨式电表主要功能：LCD显示、全电参量测量（U、I、P、Q、PF、F、S）；四象限电能计量、复费率电能统计、*大需量统计；电流规格1.5(6)A、5(20)A、10(40)A、20(80)A可选、RS485通讯接口、Modbus协议或DL/T 645规约可选。外形尺寸：126×89×74mm，7模数。适用于动力柜。

ANAPF系列有源电力滤波装置，以并联方式接入电网，通过实时检测负载的谐波和无功分量，采用PWM变流技术，从变流器中产生一个和当前谐波分量和无功分量对应的反向分量并实时注入电力系统，从而实现谐波治理和无功补偿。

七、设备清单

序号

名称

型号、规格

单位

数量

备注

1

电力仪表

M5-B

只

安科瑞

ACR330ELH

只

20

安科瑞

ACR220E

只

50

安科瑞

ARCM200BL-J4

只

21

安科瑞

2

监控中心值班室

安科瑞

操作台

YT-341

套

1

香河

工作站主机

IPC-610L/769VG/E5300/2G/500G/DVD/88小键+鼠标（原装整机标配）2个串口

台

1

研华

显示器

L197WA

台

1

联想

UPS电源

C1K/1KVA

台

1

SANTAK

打印机

HP 1108 A4幅面

台

1

惠普 甲供

系统软件

正版微软WINDOWS XP/SP3

套

1

微软 甲供

工业网络交换机

D-LINK 16口

台

1

D-LINK

工业串口服务器

NPORT5232I RS485接口×2 带光隔

台

4

MOXA

工业开关电源

KDYA-DG30-24K

只

4

华力

电能管理软件

系统组态软件Acrel-3000V6

套

1

安科瑞

电能管理软件

数据存储软件Acrel-dbSQL

套

1

安科瑞

电能管理软件

电能管理软件Acrel-EnerSys

套

1

安科瑞

电能管理软件

设备驱动软件Acrel-Driver

套

1

安科瑞

光电转换器

单模光电转换HTB-1100S（25km)

只

8

3

工程材料

通讯线缆

单模4芯光纤

千米

2

通讯线缆

屏蔽双绞线RVVSP 2*0.75

千米

0.2

起帆

通讯线缆

BVR 1.5mm

千米

4

工程辅材

拖线板、转换线、线管、标牌等

套

1

计量箱

每个变电所内配置1台共需4台。

只

4

光纤附件

含熔接、尾纤、法兰、跳线等

套

4

4

工程施工及调试

通讯线缆铺设

米

2200

综合调试

人/天

25

设备运输费用

项

1

培训费用

项

1

施工改造费用

项

1

参考文献：

[1]安科瑞电气股份有限公司系统解决方案.2013.1版.

[2]《电力电测数字仪表原理与应用指南》，任致程、周中，*电力出版社.

[3]橡胶行业错峰限电技术指导.

技术支持：王长幸（1985-），女，江苏安科瑞电器制造有限公司 ,汉族，本科，工程师，主要研究方向为智能建筑供配电监控系统 邮箱：[email protected]； 0510-86179961 QQ:2880263323 网址：http://www.jyacrel.cn/ http://ipd.acrel.cn/