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安科瑞 師晴晴

　　江蘇安科瑞電器制造有限公司 江蘇 江陰 214405

一、 行業(yè)用戶用電特性分析

　　水泥制造隸屬于非金屬礦物制造業(yè)目錄下的水泥、石灰和石膏制造業(yè)，屬于重工業(yè)，指以水泥熟料加入適量石膏或一定混合材料，經(jīng)研磨設(shè)備(水泥磨)磨制到規(guī)定的細(xì)度制成水凝水泥的生產(chǎn)活動(dòng)。

　　該行業(yè)日趨大規(guī)模生產(chǎn)，其生產(chǎn)工藝流程普遍性，無外乎礦石開采、傳輸～礦石粉碎～回轉(zhuǎn)旋窯燒制～熟料研磨～成品封裝，生產(chǎn)性質(zhì)為三班制連續(xù)作業(yè)。

　　該行業(yè)一般都有110kV或220kV變電站(配保安電源)供電，有的還有余熱自發(fā)電廠，變電站降壓后供各分廠。其用電負(fù)荷較大，一般在8萬千瓦左右乃至更大;生產(chǎn)性質(zhì)一般為三班制連續(xù)作業(yè)。

　　水泥行業(yè)用戶設(shè)備分類表

　　二、 行業(yè)用戶參與錯(cuò)峰限電能力分析

　　1. 該行業(yè)用電負(fù)荷大且為連續(xù)性負(fù)荷，不受時(shí)段、季節(jié)、氣候影響。

　　2. 該行業(yè)緊急錯(cuò)峰限電可快速停用水泥磨機(jī)、生料磨機(jī)等高耗電用電設(shè)備負(fù)荷，緊急錯(cuò)峰能力較強(qiáng)，但保窯負(fù)荷不能參與緊急錯(cuò)峰限電。

　　3. 該行業(yè)用戶階段性錯(cuò)峰可以通過安排集中檢修和減產(chǎn)等方式開展，如采用集中檢修方式，只需保留保窯負(fù)荷以及部分生活照明燈等檢修設(shè)備用電，一般為1000千瓦左右的檢修負(fù)荷即可;如采用停產(chǎn)方式，可以逐步停開生產(chǎn)線，以降低生產(chǎn)負(fù)荷，達(dá)到錯(cuò)峰效果。

　　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：

　　執(zhí)行錯(cuò)峰指令時(shí)優(yōu)先安排部分水泥磨機(jī)參與錯(cuò)峰。完成錯(cuò)峰指標(biāo)的前提下，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，優(yōu)先安排空調(diào)照明設(shè)備，無法滿足時(shí)安排部分水泥磨機(jī)參與錯(cuò)峰，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：

　　在保證的前提下，在執(zhí)行IV級(jí)方案的基礎(chǔ)上，在錯(cuò)峰時(shí)段內(nèi)全部水泥磨機(jī)和部分生料磨機(jī)參與錯(cuò)峰。完成錯(cuò)峰指標(biāo)的前提下，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

　　1) 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)。

　　2) 在執(zhí)行IV級(jí)方案的基礎(chǔ)上，接到錯(cuò)峰指令后需快速投入全部水泥磨機(jī)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)。

　　(三) 缺口等級(jí)II級(jí)參與方案

　　1. 階段性錯(cuò)峰：

　　1) 在保證的前提下，在執(zhí)行III級(jí)方案的基礎(chǔ)上，在錯(cuò)峰時(shí)段內(nèi)全部水泥磨機(jī)、生料磨機(jī)以及礦山遠(yuǎn)距離傳輸帶傳送系統(tǒng)參與錯(cuò)峰。完成錯(cuò)峰指標(biāo)的前提下，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) 對(duì)于響應(yīng)時(shí)間慢的礦山遠(yuǎn)距離傳輸帶傳送系統(tǒng)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

　　1) 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)。

　　2) 在執(zhí)行III級(jí)方案的基礎(chǔ)上，接到錯(cuò)峰指令后快速投入全部水泥磨機(jī)、生料磨機(jī)，必要時(shí)停運(yùn)回轉(zhuǎn)旋窯主動(dòng)力設(shè)備，啟用輔助傳輸設(shè)備達(dá)到限負(fù)荷目的。然后根據(jù)指令逐步釋放負(fù)荷恢復(fù)正常生產(chǎn)。

　　(四) 缺口等級(jí)I級(jí)參與方案

　　1. 階段性錯(cuò)峰：

　　1) 考慮到電力缺口較大，可以安排企業(yè)全廠檢修，只保留檢修設(shè)備所需的用電負(fù)荷。

　　2) 在錯(cuò)峰時(shí)段內(nèi)首先投入可限負(fù)荷高，響應(yīng)時(shí)間快的水泥磨機(jī)、生料磨機(jī)以及回轉(zhuǎn)旋窯主動(dòng)力設(shè)備等可限負(fù)荷設(shè)備;同時(shí)逐步投入響應(yīng)時(shí)間慢的礦山遠(yuǎn)距離傳輸帶傳送系統(tǒng)，保證所有可限負(fù)荷全部參與錯(cuò)峰。

　　2. 緊急錯(cuò)峰

　　在執(zhí)行II級(jí)方案的基礎(chǔ)上接到錯(cuò)峰指令后需快速投入水泥磨機(jī)、生料磨機(jī)以及回轉(zhuǎn)旋窯主動(dòng)力設(shè)備等可限負(fù)荷設(shè)備限制負(fù)荷，然后根據(jù)指令逐步釋放負(fù)荷恢復(fù)正常生產(chǎn)。

　　四、 行業(yè)用戶參與錯(cuò)峰限電風(fēng)險(xiǎn)及注意事項(xiàng)

　　1. 停用熟料和原料粉磨系統(tǒng)風(fēng)險(xiǎn)及注意事項(xiàng)

　　提前準(zhǔn)備，待所有料排盡后，才能夠停機(jī)，否則將導(dǎo)致提升機(jī)重載情況下無法開機(jī)，或者傳輸斜槽內(nèi)由于被粉料堵塞，導(dǎo)致再次開機(jī)后系統(tǒng)較長時(shí)間無法正常傳輸粉料。準(zhǔn)備時(shí)間一般需要10分鐘。

　　2. 礦山遠(yuǎn)距離傳輸帶傳送系統(tǒng)

　　提前準(zhǔn)備，待傳送帶上所有礦料排盡后，才能夠停機(jī)，否則將導(dǎo)致提傳輸帶重載情況下無法再次開機(jī)。準(zhǔn)備時(shí)間由傳輸距離決定，一般不少于30分鐘。

　　3. 回轉(zhuǎn)旋窯不能夠急停，在主動(dòng)力設(shè)備停止后10分鐘內(nèi)要啟用回轉(zhuǎn)旋窯輔助傳動(dòng)裝置。否則由于回轉(zhuǎn)旋窯長度達(dá)到數(shù)十米，在急停的情況下將導(dǎo)致窯體變形，內(nèi)部耐火磚松動(dòng)脫落，熟料硬化后堵塞窯體等后果。滿料情況下需要較長時(shí)間(72小時(shí))才能將料排空。

　　因此，該行業(yè)參與錯(cuò)峰不宜采用強(qiáng)制拉電或遙控設(shè)備控制限電，企業(yè)應(yīng)制定有效內(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，既主動(dòng)擔(dān)負(fù)社會(huì)責(zé)任又將損失降到低。

　　五、智能電力監(jiān)控的功能與應(yīng)用

　　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(fèi)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(jì)的電能管理系統(tǒng)運(yùn)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(jì)。

　　5.1項(xiàng)目概述

中材萍鄉(xiāng)水泥有限公司成立于2008年，注冊(cè)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(jí)復(fù)合硅酸鹽水泥和42.5級(jí)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(xiàng)目位于萍鄉(xiāng)市上栗縣福田鎮(zhèn)連陂村，終產(chǎn)品為水泥和熟料。項(xiàng)目于2010年5月開工建設(shè)，計(jì)劃于2011年9月完工，項(xiàng)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(gè)生產(chǎn)線配電室。試運(yùn)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(yùn)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：

　　5.2需求分析

　　中材萍鄉(xiāng)水泥新線先期針對(duì)總降變電所各回路進(jìn)行電度計(jì)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(jì)中不做計(jì)量功能。

　　10kV總降配電室有10kV開關(guān)柜27臺(tái)，其中19個(gè)回路需要做電度計(jì)量，而兩臺(tái)主變10kV和110kV側(cè)及110kV總進(jìn)線這5個(gè)回路需要單獨(dú)做電度計(jì)量。

　　3個(gè)備用回路將來可能改成余熱利用發(fā)電，需計(jì)量反向電度。

　　用戶每兩小時(shí)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(shí)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(duì)一次，每月與提供的耗電數(shù)據(jù)比對(duì)，以此作為考核各班組產(chǎn)能能耗的依據(jù)。

　　5.3 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

　　整個(gè)系統(tǒng)采設(shè)計(jì)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(xiàng)目中，通過在總降10kV開關(guān)柜上安裝安科瑞電氣股份有限公司ACR320E系列多功能電力儀表來實(shí)現(xiàn)變電所各回路電度計(jì)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(hào)儀表組電度表屏用以計(jì)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(tái)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(tái)，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(xiàng)目中，24塊儀表分成2路，即配電室的19臺(tái)儀表和中控室的5臺(tái)儀表分別通過一根485總線與后臺(tái)系統(tǒng)通訊。

　　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(shí)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(xiàng)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(xiàng)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(dòng)前完成，在試運(yùn)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(shí)投運(yùn)。

　　5.4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(yùn)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)高傳輸速率為10Mbps。RS-485接口是采用平衡驅(qū)動(dòng)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(gè)設(shè)備，大傳輸距離為1.2km。

　　信息處理

　　對(duì)信號(hào)采集系統(tǒng)所采集實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)、分析、計(jì)算，將數(shù)據(jù)進(jìn)行定時(shí)存儲(chǔ)。對(duì)同用電單位不同時(shí)期、不同用電單位同一時(shí)期用電量進(jìn)行統(tǒng)計(jì);作為電費(fèi)的管理平臺(tái)，與實(shí)際發(fā)生電費(fèi)進(jìn)行比較;根據(jù)移動(dòng)油機(jī)發(fā)電量，對(duì)消耗燃油進(jìn)行估算。

　　清晰的反映全廠各個(gè)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(duì)不同的節(jié)能方案節(jié)能效果的評(píng)估，有利于有針對(duì)性地選擇節(jié)能措施，還可以作為合同能源管理項(xiàng)目的計(jì)量系統(tǒng);

　　電能報(bào)表實(shí)現(xiàn)了實(shí)現(xiàn)了所有電能數(shù)據(jù)的按時(shí)間查詢，分為分鐘、小時(shí)、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(shí)間段查詢，自動(dòng)計(jì)算任意時(shí)段用電量;

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

　　電能報(bào)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(shí)時(shí)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(shí)時(shí)信息。聲光提示報(bào)警信息、保護(hù)設(shè)備動(dòng)作及復(fù)位信息，詳細(xì)界面如圖3所示：

　　圖3

　　用電趨勢(shì)

　　負(fù)荷趨勢(shì)曲線提供了某一段時(shí)間內(nèi)該回路的負(fù)荷趨勢(shì)，方便管理員掌握用電設(shè)備的運(yùn)行狀況，通過對(duì)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(gè)設(shè)備的用電量和設(shè)備的品牌、型號(hào)、使用年限等設(shè)備詳細(xì)信息來評(píng)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(bào)表分析，得出各設(shè)備用電是否合理; 對(duì)某一節(jié)能設(shè)備或技術(shù)在使用一定時(shí)間后，評(píng)測的節(jié)能效率是否與當(dāng)初的預(yù)計(jì)一致。用電趨勢(shì)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(jì)的異常數(shù)據(jù)進(jìn)行分類整理，對(duì)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(bào)警查詢界面如圖5所示：

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

　　圖5

　　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)、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。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ACR220EL電力儀表

　　該表主要功能有：LCD顯示、全電參量測量(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)、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ARD系列

　　該表測量三相電流、定值查詢、定值整定、過載、斷相(不平衡)、堵轉(zhuǎn)、欠載、外部故障、阻塞、欠壓等保護(hù)功能、8DI+4DO、電能管理、漏電保護(hù)、SOE記錄、多種起動(dòng)模式、RS485通訊接口、MODbus協(xié)議/Profibus-DP協(xié)議可選。

　　(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)、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(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]水泥行業(yè)錯(cuò)峰限電技術(shù)指導(dǎo).