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電能管理系統(tǒng)在中材萍鄉(xiāng)水泥4500t/d生產(chǎn)線改造上的應(yīng)用

瀏覽次數(shù):2692更新日期:2013-09-25

      摘要:隨著電力系統(tǒng)的快速發(fā)展,用電負(fù)荷的持續(xù)增長、各種新型負(fù)載的不斷出現(xiàn)和國家對節(jié)能減排的嚴(yán)格要求,使得用戶更加需要的電能管理方案來應(yīng)對上訴變化所帶來的挑戰(zhàn),以實現(xiàn)輸配電系統(tǒng)的可靠、、低耗的運行。

本文介紹基于ACR多功能網(wǎng)絡(luò)電力儀表的Acrel-3000電能管理系統(tǒng)在中材萍鄉(xiāng)水泥4500t/d新線的應(yīng)用,實現(xiàn)了分散式采集和集中控制管理的智能化電能計量管理。

關(guān)鍵詞: 水泥廠;用電大戶;班組用電考核;電能管理系統(tǒng)

0 引言

      中材萍鄉(xiāng)水泥有限公司是江西省萍鄉(xiāng)市的用電大戶,老生產(chǎn)線每年電費支出達(dá)幾千萬人民幣,故用戶非常注重班組用電考核。因安科瑞為其老生產(chǎn)線設(shè)計的電能管理系統(tǒng)運行表現(xiàn)良好,4500t/d新生產(chǎn)線的電能管理系統(tǒng)仍由安科瑞設(shè)計。

1 項目概述

       中材萍鄉(xiāng)水泥有限公司成立于2008年,注冊資金38861.775萬元,隸屬于中國中材集團(tuán),從事水泥的生產(chǎn)、銷售。公司目前主要生產(chǎn):32.5級復(fù)合硅酸鹽水泥和42.5級普通硅酸鹽水泥。中材萍鄉(xiāng)水泥有限公司4500t/d熟料水泥生產(chǎn)線項目位于萍鄉(xiāng)市上栗縣福田鎮(zhèn)連陂村,zui終產(chǎn)品為水泥和熟料。項目于2010年5月開工建設(shè),計劃于2011年9月完工,項目靜態(tài)總投資2.8億元。

      中材萍鄉(xiāng)水泥4500t/d新線的供電由福田鎮(zhèn)引兩路110kV供電線路至新線總降變電所,通過25000MVA的1#主變和31500MVA的2#主變降壓至10kV并配出到廠區(qū)窯頭、窯尾、原料磨、水泥磨、石灰石破碎等各個生產(chǎn)線配電室。試運行階段新生產(chǎn)線由老廠區(qū)供電,如今生產(chǎn)線投產(chǎn),供電線路正常運作,1#主變未投,靠2#主變?yōu)檎麠l新線的生產(chǎn)供電。

    新生產(chǎn)線10kV配電系統(tǒng)接線方式為三相四線,兩路進(jìn)線之間設(shè)有母聯(lián)??偨蹬潆娤到y(tǒng)一次圖如下:

2 需求分析

      中材萍鄉(xiāng)水泥新線先期針對總降變電所各回路進(jìn)行電度計量,視生產(chǎn)線使用情況決定是否將電能管理系統(tǒng)擴(kuò)大至生產(chǎn)線各10kV配電系統(tǒng),新線0.4kV配電系統(tǒng)設(shè)計中不做計量功能。

      10kV總降配電室有10kV開關(guān)柜27臺,其中19個回路需要做電度計量,而兩臺主變10kV和110kV側(cè)及110kV總進(jìn)線這5個回路需要單獨做電度計量。

3個備用回路將來可能改成余熱利用發(fā)電,需計量反向電度。

用戶每兩小時做一次生產(chǎn)用電量記錄,按照每天早中晚三班進(jìn)行考核,早班時間為8:00am~4:00pm,中班為4:00pm~12:00pm,夜班為0:00am~8:00am。每周將總降變電所數(shù)據(jù)與生產(chǎn)線配電室數(shù)據(jù)比對一次,每月與提供的耗電數(shù)據(jù)比對,以此作為考核各班組產(chǎn)能能耗的依據(jù)。

 

3 系統(tǒng)設(shè)計方案

3.1設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)

DL/T 698                   電能信息采集與管理系統(tǒng)

DL/T 698.1-2009第1部分:  總則

DL/T 698.2-2010 第2部分:      主站技術(shù)規(guī)范

DL/T 698.31-2010 第3.1部分: 電能信息采集終端技術(shù)規(guī)范-通用要求

DL/T 698.35-2010第3-5部分:     電能信息采集終端技術(shù)規(guī)范-低壓集中抄表終端特殊要求

DL/T 698.41-2010第4-1部分: 通信協(xié)議-主站與電能信息采集終端通信

DL/T 698.42-2010第4-2部分: 通訊協(xié)議-集中器下行通信協(xié)議

DL/T/814-2002 配電自動化系統(tǒng)功能規(guī)范

GB/T/3047.1 面板、架和柜的基本尺寸系列

DL/T5137-2001          《電測量及電能計量裝置設(shè)計技術(shù)規(guī)程》

GB2887                  計算站場地技術(shù)條件

3.2 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

      整個系統(tǒng)采設(shè)計了一套Acrel-3000電能管理系統(tǒng),采用分層分布式結(jié)構(gòu),即現(xiàn)場設(shè)備層、網(wǎng)絡(luò)管理層、監(jiān)控管理層,如圖1所示:

 

圖1

      本項目中,通過在總降10kV開關(guān)柜上安裝上海安科瑞電氣股份有限公司ACR320E系列多功能電力儀表來實現(xiàn)變電所各回路電度計量。另由珠海萬利達(dá)在總降二樓中控室使用與開關(guān)柜同型號儀表組電度表屏用以計量新線110kV進(jìn)線、1#2#主變高壓側(cè)及低壓側(cè)的正向有功、無功電度。此外,在原料磨、水泥磨、窯頭、窯尾、石灰石破碎等處生產(chǎn)線配電室10kV開關(guān)柜上也裝有ACR320E系列儀表。電能管理系統(tǒng)先期只將總降配電室和中控室的多功能儀表進(jìn)行后臺組網(wǎng),即現(xiàn)場設(shè)備層由總降配電室和中控室內(nèi)所有ACR320E系列儀表組成?,F(xiàn)場儀表采用屏蔽雙絞線RVVSP2*1.0作為RS485總線的傳輸介質(zhì),每一根485總線上掛接的儀表設(shè)備數(shù)量不超過20臺,線路總長不超過100米,以此保證數(shù)據(jù)鏈路的穩(wěn)定性。本項目中,24塊儀表分成2路,即配電室的19臺儀表和中控室的5臺儀表分別通過一根485總線與后臺系統(tǒng)通訊。

現(xiàn)場儀表配置清單如下:

 

序號

柜號

回路名稱

儀表型號

端口號

儀表地址

CT(*/5)

1

ZJ1

1#站用變

/

PORT1
COM3

/

/

2

ZJ2

1#電容器

ACR320E

2

300

3

ZJ3

備用2

ACR320E

3

400

4

ZJ4

備用1

ACR320E

4

400

5

ZJ5

2#電容器

ACR320E

5

300

6

ZJ6

1期原料磨配電站1#線

ACR320E

6

400

7

ZJ7

1#變主進(jìn)線

/

/

/

8

ZJ8

I段PT

/

/

/

9

ZJ9

2期水泥磨配電站1#線

ACR320E

9

400

10

ZJ10

1期原料磨配電站2#線

ACR320E

10

400

11

ZJ11

1期水泥磨配電站

ACR320E

11

400

12

ZJ12

廠前區(qū)配電站

ACR320E

12

400

13

ZJ13

1期+2期石灰石破碎配電站

ACR320E

13

400

14

ZJ14

分段開關(guān)

/

/

/

15

ZJ15

隔離

/

/

/

16

ZJ16

2期原料磨配電站1#線

ACR320E

16

400

17

ZJ17

2期原料磨配電站#2線

ACR320E

17

400

18

ZJ18

2期水泥磨配電站2#線

ACR320E

18

400

19

ZJ19

#2變主進(jìn)線

/

/

/

20

ZJ20

備用3

ACR320E

20

400

21

ZJ21

II段PT

/

/

/

22

ZJ22

4#電容器

ACR320E

22

300

23

ZJ23

3#電容器

ACR320E

23

300

24

ZJ24

保安電源

ACR320E

24

400

25

ZJ25

2期窯尾配電站

ACR320E

25

400

26

ZJ26

2期窯頭配電站

ACR320E

26

400

27

ZJ27

2#站用變

/

/

/

28

PDP1

110kV進(jìn)線多功能表

ACR320E

PORT2
COM4

1

600/5

29

PDP2

1#主變高壓側(cè)多功能表

ACR320E

2

300/5

30

PDP3

2#主變高壓側(cè)多功表

ACR320E

3

300/5

31

PDP4

1#主變低壓側(cè)多功能表

ACR320E

4

3000/5

32

PDP5

2#主變低壓側(cè)多功能表

ACR320E

5

3000/5

 

      因先期系統(tǒng)較小,通訊管理層設(shè)備選取了Korenix所產(chǎn)的4口串口服務(wù)器Jetport5604I,可以同時集成4路RS485總線并帶有光電隔離功能。串口服務(wù)器安裝在中控室網(wǎng)絡(luò)機(jī)柜中,通過工業(yè)以太網(wǎng)TCP/IP協(xié)議與站控管理層連接,以太網(wǎng)傳輸介質(zhì)為超五類STP屏蔽線。本項目中預(yù)留了工業(yè)網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)以備今后系統(tǒng)擴(kuò)容。

站控管理層主要設(shè)備是DELL的工作站、山特1KVA的塔式UPS電源以及惠普的A4幅面打印機(jī),操作系統(tǒng)軟件Windows XP SP3,電能管理系統(tǒng)軟件為Acrel-3000系列產(chǎn)品。

      本項目全部設(shè)備均使用有線式連接,通訊組網(wǎng)施工于新線生產(chǎn)線啟動前完成,在試運行期間完成系統(tǒng)調(diào)試,電能管理系統(tǒng)于2011年12月與生產(chǎn)線同時投運。

3.3 系統(tǒng)功能

數(shù)據(jù)采集與管理

      配電需要的數(shù)據(jù)采集主要通過ACR320E網(wǎng)絡(luò)多功能儀表、PT、CT等裝置,將現(xiàn)場各用電設(shè)備的運行參數(shù),包括:電流、電壓、有功功率、無功功率、功率因數(shù)、有功電度等遙測信息及斷路器分合閘狀態(tài)等遙信狀態(tài)進(jìn)行采集。儀表均通過485總線連接至智能通訊服務(wù)器,并通過以太網(wǎng)接口接入至電能管理主機(jī)ACR320E網(wǎng)絡(luò)多功能儀表采用RS485接口和MODBUS-RTU通訊協(xié)議,RS485采用屏蔽線雙絞線傳輸,接線簡單方便;通訊接口是半雙工通信,數(shù)據(jù)zui高傳輸速率為10Mbps。RS-485接口是采用平衡驅(qū)動器和差分接收器的組合,抗噪聲干擾能力增強(qiáng),總線上允許連接多達(dá)32個設(shè)備,zui大傳輸距離為1.2km。

信息處理

      對信號采集系統(tǒng)所采集實時數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計、分析、計算,將數(shù)據(jù)進(jìn)行定時存儲。對同用電單位不同時期、不同用電單位同一時期用電量進(jìn)行統(tǒng)計;作為電費的管理平臺,與實際發(fā)生電費進(jìn)行比較;根據(jù)移動油機(jī)發(fā)電量,對消耗燃油進(jìn)行估算。

      清晰的反映全廠各個部門的用電構(gòu)成,建立部門,通過與部門的比較,發(fā)現(xiàn)偷電、漏電、長明燈、未使用設(shè)備下電等環(huán)節(jié);對不同的節(jié)能方案節(jié)能效果的評估,有利于有針對性地選擇節(jié)能措施,還可以作為合同能源管理項目的計量系統(tǒng);

電能報表實現(xiàn)了實現(xiàn)了所有電能數(shù)據(jù)的按時間查詢,分為分鐘、小時、日、月年等五種類型;

電能匯總表,所有監(jiān)控設(shè)備電能匯總,按時間段查詢,自動計算任意時段用電量;

打印及導(dǎo)出,所有報表及界面均可打印,或以EXCEL、WORD格式導(dǎo)出;

電能報表如圖2所示

                                     圖2

畫面顯示

      19寸彩色液晶顯示作為人機(jī)交互界面,實時顯示配電系統(tǒng)各種信息畫面,包括各斷路器當(dāng)前狀態(tài)、各回路當(dāng)前電壓、電流、功率等測量值的實時信息。聲光提示報警信息、保護(hù)設(shè)備動作及復(fù)位信息,詳細(xì)界面如圖3所示:

                                                 圖3

用電趨勢

      負(fù)荷趨勢曲線提供了某一段時間內(nèi)該回路的負(fù)荷趨勢,方便管理員掌握用電設(shè)備的運行狀況,通過對歷史數(shù)據(jù)的分析,可為今后新增部門和設(shè)備提供科學(xué)的用電量估算;通過分析大樓內(nèi)每個設(shè)備的用電量和設(shè)備的品牌、型號、使用年限等設(shè)備詳細(xì)信息來評估設(shè)備用電是否合理;通過大樓內(nèi)各部門用電同比、環(huán)比的報表分析,得出各設(shè)備用電是否合理; 對某一節(jié)能設(shè)備或技術(shù)在使用一定時間后,評測的節(jié)能效率是否與當(dāng)初的預(yù)計一致。用電趨勢如圖4所示:

                                                            圖4

告警與控制

      告警的提示和通知模塊可以將日常監(jiān)控系統(tǒng)管理模塊統(tǒng)計的異常數(shù)據(jù)進(jìn)行分類整理,對超出電量一定范圍的數(shù)據(jù),通過硬件的支持發(fā)出聲光、短信、工單等形式的告警,報警查詢界面如圖5所示:

      報警提示框顯示報警發(fā)生的時間、回路名、回路用途、數(shù)據(jù)點、數(shù)據(jù)點說明和報警內(nèi)容(若是過負(fù)荷報警還將顯示被報警的電流值和所設(shè)定的報警限值)

4 結(jié)束語

該項目所采用的Acrel-3000電能管理系統(tǒng)已經(jīng)于2011年底正式投入運行,

整個系統(tǒng)運行穩(wěn)定、安全,大的方便了用戶的使用,提供了大量實時、準(zhǔn)確的電能數(shù)據(jù),為管理者進(jìn)行內(nèi)部計量考核做出了只管依據(jù),為進(jìn)一步的節(jié)能管理及節(jié)能措施的實施打下了基礎(chǔ)。

參考文獻(xiàn)

任致程,周中. 電力電測數(shù)字儀表原理與應(yīng)用指南[M]. 北京. 中國電力出版社. 2007.4


 

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