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电力需求侧管理及智能电力监控技术在纺织行业错峰限电中的应用

2013-11-17 14:04:28 来源：安科瑞王海芹

一、行业用户用电特性分析
纺织行业按国民生产行业可细分为棉、化纤纺织及印染精加工，毛纺织和染整精加工，麻纺织，丝绢纺织及精加工，纺织制成品制造，针织品、编织品及其制品制造。
纺织行业一般容量较大，大都采用高压供电，设置专用变（配）电所。该行业用户基本为全天候24小时连续生产，用电负荷比较平均，生产用负荷占总负荷的95%左右，办公用电（含生活照明）等负荷占总负荷的5%左右。
纺纱主要生产工艺流程：清棉工序（开棉-清棉-混棉-成卷）、梳棉工序（分梳-除杂-混合-成条）、条卷工序（并合和牵伸-成卷）、精梳工序（除杂-梳理-牵伸-成条）、并条工序（并合-牵伸-混合-成条）、粗纱工序（牵伸-加捻）、细纱工序（牵伸-加捻-卷绕-成型）、络筒工序（卷绕和成形-除杂）、捻线工序（加捻-卷绕-成型）、摇纱工序、成包工序。
织造主要生产工艺流程：整经工序、浆纱共组、穿经工序、织造工序、后整理工序。

纺织行业用户设备分类表

类别	主要设备	备注
非生产性负荷	办公室照明、办公室空调、办公设备（计算机等）、宿舍照明、宿舍空调、食堂照明、食堂空调、食堂电器设备（蒸饭车、烤箱、冰柜等）。	一般
辅助生产负荷	车间照明、车间空调、通风设备、车间加湿器等	一般
主要生产性负荷	动力设备（深冷型制氮机、冷冻机、空压机、风机、水泵、蒸汽锅炉等）、前纺设备（清花机、预梳机、梳棉机、粗纱机、并条机、精梳机）、后纺设备（细纱机、自动络筒机）、织布设备(纺纱机、捻线机、布机、商标织机、卷布机、验布机、织带机、片梭织机、喷水织机、喷气织机、整经机、浆纱机、卷纬机、镶边机、圆纬机、横机、牛仔布预缩机、喷水织机、喷气织机、片梭织机、有梭织机、卷纬机、圆织机、有梭织机)、编织设备（经编机、钩编机、编织机、手套机、袜机、地毯织机、提花织机、毛巾织机）、其他设备（洗毛机、制绳机、槽筒机、针梳机、混条机、成条机、喂毛机、络筒机、麻纺机械、落纬机、提花机、小样织机、筒子架、剑杆织机、浆纱机、整经机、卷布机、验布机、织带机、长丝倍捻机、长丝前加工设备、络丝机、涤纶短纤后处理设备、粘胶短纤维后处理生产、喷丝板、纺丝泵、卷绕机、牵伸机、卷绕头、卷曲机、纺丝机、变形机、短纤生产线、长丝后加工设备、长丝纺丝设备、聚合设备等）。	一般
安全保障负荷	消防系统（自动灭火喷淋系统、鼓风机等）	重要

二、行业用户参与错峰限电能力分析
1. 该行业一般为24小时连续生产，用电负荷较为平均，负荷曲线相对较平稳，负荷率高达95%。
2. 该行业属于劳动密集型行业，无重要负荷，一般有多条生产线，参与紧急错峰能力中等，更适用于以轮休方式参与阶段性错峰限电。
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
1) 首先倡导用户节约用电：
A. 自然采光较好的走廊、通道、卫生间等场所禁止开灯。
B. 办公室内照明灯开一停一；室内温度高于30℃才开启空调，空调温度设定不低于28℃等。
C. 减少办公设备的待机时间：办公设备主要包括电脑、打印机、传真机、复印机以及饮水机等。工作结束后，及时关闭办公室的所有电气设备，不让办公室电气设备处于待机状态。
D. 关闭景观照明。
2) 减少或停用清花机、预梳机、梳棉机、粗纱机、并条机、精梳机等生产性负荷。
2. 紧急错峰
在8：00～22：00期间减少照明、办公空调、办公负荷等非生产性负荷；在18：00～22：00期间停照明、办公空调、办公负荷、景观照明等非生产性负荷。
减少或停用清花机、预梳机、梳棉机、粗纱机、并条机、精梳机等生产性负荷。
（二）缺口等级III级参与方案
1. 阶段性错峰
在执行IV级方案的基础上，减少或停用车间照明、车间空调、通风设备、车间加湿器等辅助生产负荷；减少或停用清花机、预梳机、梳棉机、粗纱机、并条机、精梳机等生产性负荷。
2. 紧急错峰
在执行IV级方案的基础上，减少或停用车间照明、车间空调、通风设备、车间加湿器等辅助生产负荷；减少或停用清花机、预梳机、梳棉机、粗纱机、并条机、精梳机等生产性负荷。
（三）缺口等级II级参与方案
1. 阶段性错峰
在执行III级方案的基础上，减少或停用深冷型制氮机、冷冻机、空压机、风机、水泵、蒸汽锅炉等动力设备负荷以及其他生产负荷。
2. 紧急错峰
在执行III级方案的基础上，减少或停用深冷型制氮机、冷冻机、空压机、风机、水泵、蒸汽锅炉等动力设备负荷以及其他生产负荷。
（四）缺口等级I级参与方案
1. 阶段性错峰
停用全部辅助生产性负荷、生产性负荷。
2. 紧急错峰
停用全部辅助生产性负荷、生产性负荷。
四、行业用户参与错峰限电风险及注意事项
纺织行业属于劳动密集型行业，无重要负荷，参与错峰限电基本不存在安全风险，企业做好工人合理调度工作即可。错峰限电需保留其总负荷10%左右的容量，以保证消防系统（自动灭火喷淋系统、鼓风机等）及宿舍生活用电的用电需求。
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
5.1项目概况
常熟涤纶有限公司（原常熟市涤纶厂）是高强低伸涤纶长丝及FDY高强低收缩涤纶工业丝（细旦）*生产企业，并拥有自营进出口权。公司创建于1983年，地处长江三角洲的常熟市董浜镇徐市。厂占地面积49900平方米，建筑面积27319平方米，共有四个生产厂区。由于常熟涤纶工厂用电量比较大，并且为响应国务院制定的一系列促进节能减排的政策措施，更好的对配电系统进行监控管理。因此建立了后台电力监控与电能管理系统，对配电进行智能化管理。
该工厂变配电系统主要由工厂一楼高压电机出线和三楼配电室进行变配电管理，共计一个高压出线回路，32个低压出线回路，高压出线回路，工厂三楼配电室提供整个常熟涤纶的生产所需电力。监控值班室设置在工厂的二楼监控室。
5.2系统结构
Acrel-3000电能管理系统以监控主机、通讯设备、测控单元为基本工具，为大型公共建筑的实时数据采集、开关状态监测及远程管理与控制提供了基础平台，它可以和检测、控制设备构成任意复杂的监控系统。该系统主要采用分层分布式计算机网络结构，如图下图所示：站控管理层、网络通讯层和现场设备层。

1）站控管理层
站控管理层针对电能管理系统的管理人员，是人机交互的直接窗口，也是系统的*上层部分。主要由系统软件和必要的硬件设备，如工业级计算机、打印机、UPS电源等组成。监测系统软件具有良好的人机交互界面，对采集的现场各类数据信息计算、分析与处理，并以图形、数显、声音等方式反映现场的运行状况。
监控主机：用于数据采集、处理和数据转发。为系统内或外部提供数据接口，进行系统管理、维护和分析工作。
打印机：系统召唤打印或自动打印图形、报表等。
UPS：保证计算机监测系统的正常供电，在整个系统发生供电问题时，保证站控管理层设备的正常运行，提供足够的时间进行数据存储。
2）网络通讯层
通讯层设备为CP134U-I扩展卡。该层是数据信息交换的桥梁，负责对现场设备回送的数据信息进行采集、分类和传送等工作的同时，转达上位机对现场设备的各种控制命令。
通讯介质：系统主要采用屏蔽双绞线，以RS485接口，MODBUS通讯协议实现现场设备与上位机的实时通讯。
3）现场设备层
现场设备层是数据采集终端，主要由智能仪表组成，采用具有高可靠性、带有现场总线连接的分布式I/O控制器构成数据采集终端，向数据中心上传采集的数据。测量仪表担负着*基层的数据采集任务，其监测的数据必须完整、准确并实时传送至监控主机。
5.3系统功能
上位机软件为Acrel-3000电能管理系统组态软件，该软件是对现场电参量数据进行采集与监测的专用软件，*大的特点是能以灵活多样的“组态形式”而不是编程方式来进行系统集成，它提供了良好的用户开发界面和简捷的工程实现方法，只要将其预设置的各种软件模块进行简单的“组态”，便可以非常容易地实现和完成对现场数据的采集与监测功能。Acrel-3000电能管理系统具有友好的人机交互界面，可实时和定时采集现场设备各电参量及开关量状态，并将采集到的数据上传给监控主机进行实时显示与存储。系统还提供了实时曲线和历史趋势曲线分析，符合用户设计需要的报表、事件记录和故障报警等功能。整个系统可以实现所有回路用电量的采集和统计，实现了远程自动抄表、电力监控与电能管理功能。
①数据采集和显示
现场仪表测量并采集回路数据信息，上位机软件再对现场仪表的数据进行定时或周期采集并存储，可以自由设置采集的时间周期，*小的系统支持的采集周期。可以随时查看任一表计的瞬时表值、累计量等信息，记录时间间隔内电力仪表的电压、电流、功率因数和有功电度等。这些参数信息可以自动保存到数据库中，便于查询。
系统具有友好的人机界面，便于普通的现场值班人员查看并记录相关信息，系统一次图不仅显示了线路的开关状态，还实时显示电压、电力、有功电度等重要的电力参数。所有数据信息都定期的保存到数据库中。

②远程抄表
系统对所有采集到的数据都能实时的显示，并保存到数据库中，因此可以手动查询每个回路的所有实时及历史电参量数据，并以表格的形式展现给用户，便于打印、保存。

③电能报表与棒图
系统采集的有功电度数据，按照回路名称的不同，自动生成日报表、月报表和年报表并有报表打印功能，并可对某一回路的某一时间段内的用电量进行查询与打印，同时这些报表也能以Excel的格式导出。
系统还可以根据生成的电能报表，对每一回路的用电量根据时间不同形成年用*图、月用*图以及每日的用*图，便于查看。

④电流、功率趋势曲线
对于所有回路，不仅可以对电流、功率进行实时显示与监测，并可以根据保存的历史数据做成趋势曲线，可以查看实时和历史变化趋势，预测电力负荷容量，并可对电力故障进行查询，保证电力负荷的安全运行。

⑤事件记录与报警
主要用于查看历史报警信息；帮助用户进行事故查询与追忆；支持历史查询，打印等功能。实时报警信息会即时弹出，提醒用户所进行的操作。并对所有操作具有自动事件记录功能。
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ACR220EL电力仪表
该表主要功能有：LCD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ARD系列
该表测量三相电流、定值查询、定值整定、过载、断相（不平衡）、堵转、欠载、外部故障、阻塞、欠压等保护功能、8DI+4DO、电能管理、漏电保护、SOE记录、多种起动模式、RS485通讯接口、MODbus协议/Profibus-DP协议可选。
（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
	网络电力仪表	ACR330ELH	只	1	安科瑞
	网络电力仪表	ACR220EL	只	32	安科瑞
2	监控中心值班室
	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