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电力需求侧管理及智能电力监控技术在食品饮料行业错峰限电中的应用

2013-11-17 14:29:42 来源：安科瑞王海芹

一、行业用户用电特性分析
食品饮料行业按国民生产行业可细分为农副食品加工业（包括谷物磨制、饲料加工、植物油加工、屠宰及肉类加工、果蔬加工等）、食品制造业（包括焙烤食品制造、方便食品制造、罐头制造等）、饮料制造业（包括酒的制造、软饮料制造等）。
农副产品加工流程主要为：原料-屠宰-降温-分切-处理-加工-蒸煮-降温-杀菌-冷冻-包装-保管。
果蔬罐头加工生产流程主要为：清洗-前处理-预冷-速冻-装罐-封口-杀菌-擦罐-入库。
该行业用电特性主要为流水线作业；冷冻设备运行时间连续；果蔬食品生产季节性用电显著；外向型和合约期内用电需求旺盛。
食品饮料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（电脑、打印机等）、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）、景观照明。	一般
辅助生产负荷	生产照明、空调、风机等设备；清洗风机、水泵、清洗机等清洗设备；擦罐机、传送带、包装机等包装入库设备。	一般
主要生产性负荷	分级机、提升机、切片机、切丁机、振动筛、处理机、漂洗机、输送带、磨粉机等前处理设备；调料机、绞肉机、充填机、干燥机、蒸煮机、电烤箱、吊机、打麦机等加工设备；流态床、氨机、制冷剂、解冻库、冻结机、冷藏库、水泵等冷冻设备；打码机、真空泵、封口机等装罐封口设备；杀菌循环泵、空压机等灭菌设备。	重要
安全保障负荷	冷冻机、冷藏库等	重要，约占总负荷的20～30%。

二、行业用户参与错峰限电能力分析
1. 该行业大中规模企业基本为三班制24小时连续作业，用电负荷相对较平稳，高峰、低谷相差不大。小规模企业以一班制为主，一般生产时间为8：00～17：00。该行业根据生产形势不同，生产班次会灵活调整。
2. 因该行业是关系民生的重要行业，一般在电网供用电形势进入严重等级后，该行业参与错峰限电。
3. 该行业紧急错峰能力弱。紧急错峰限电情况下，适合参与限电的设备主要为办公、照明、空调等非生产性负荷以及清洗、包装、入库等辅助生产负荷。
4. 该行业更适用于以轮休方式参与阶段性错峰限电，但要保证其冷冻、储存等设备负荷。
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
考虑到该行业用户特性，首先倡导用户节约用电：
1）自然采光较好的走廊、通道、卫生间等场所禁止开灯；
2）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；
3）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。
4）关闭景观照明。
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。
（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，停用生产照明、空调、风机、清洗（清洗风机、水泵、清洗机等）、包装入库（擦罐机、传送带、包装机等）等辅助生产负荷。
2. 紧急错峰
在执行IV级方案的基础上，停用生产照明、空调、风机、清洗（清洗风机、水泵、清洗机等）、包装入库（擦罐机、传送带、包装机等）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III级方案的基础上，减少或停用前处理(分级机、提升机、切片机、切丁机、振动筛、处理机、漂洗机、输送带、磨粉机等)、加工（调料机、绞肉机、充填机、干燥机、蒸煮机、电烤箱、吊机、打麦机等）、装罐封口（打码机、真空泵、封口机等）、灭菌（杀菌循环泵、空压机等）等生产负荷。
2. 紧急错峰
继续执行III级方案。
（四）缺口等级I级参与方案
1. 阶段性错峰
在执行II级方案的基础上，全部停用前处理(分级机、提升机、切片机、切丁机、振动筛、处理机、漂洗机、输送带、磨粉机等)、加工（调料机、绞肉机、充填机、干燥机、蒸煮机、电烤箱、吊机、打麦机等）、装罐封口（打码机、真空泵、封口机等）、灭菌（杀菌循环泵、空压机等）等生产负荷。
2. 紧急错峰
继续执行III级方案。
四、行业用户参与错峰限电风险及注意事项
该行业参与错峰限电基本不存在安全风险，但由于该行业产品的特殊性，冷冻设备停电时间为1小时内，而流水线中任一工序停产将造成上下道工序中间产品的积压，迫使整个生产停顿，停止生产时段内原料和中间产品会发生变质，造成产品质量不符合标准，产品报废。
因此，该行业参与错峰限电时，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，主动配合错峰限电实施，提前做好准备，将损失降到*低。
五、智能电力监控的功能与应用
5.1项目介绍
郑州顶津食品是康师傅控股公司在郑州建的一个饮品公司。公司投资总额4000万美金，注册资本1800万美元，主要从事康师傅饮品系列的生产与销售。拥有0.4KV配电室一个，4个变压器单电源供电。郑州顶津食品有限公司与河南省电力公司郑州供电公司签订的供电方案协议。公司供配电工程完全由河南琛源电力工程设计有限公司设计完成，详细的供配电回路信息为：4个0.4kV低压进线回路，8个电容补偿回路，83个0.4kV低压出线回路。
5.2组网结构图
现场0.4KV配电室一个，4个变压器单电源供电，4个0.4kV低压进线回路，8个电容补偿回路，83个0.4kV低压出线回路。本项目配8口串口服务器一台，设5根现场总线，每根总线连接15-25块仪表。
5.3系统功能
5.3.1 一次系统图
电力监控系统数据采集器采集现场电力监控仪表数据，并在系统一次图显示出来。如下图所示，各个回路三相电流、三相电压、有功功率、无功功率、功率因数、有功电能等电参量实时刷新显示，能直观反映该系统各进出线回路运行状况。

图1系统一次图
5.3.2 趋势曲线
各重要回路电流、功率实时趋势显示及历史趋势查询功能。选择回路后，该回路实时趋势曲线会不断刷新，选择“起始时间”可查看该回路历史趋势曲线，选择“时间长度”可查看历史日、月、年趋势曲线，能更加直观反映该回路运行情况。

图2 趋势曲线
5.3.3 用电量报表
各个配电室各个回路按照时间段进行历史数据查询。选择回路后，可选择时间间隔、时间长度对该回路进行历史数据精确查询，包括电压、电流、功率、功率因数和电能等常用数据。查询结果可导出成EXCEL表格进行保存，也可打印保存。厂区内的各个配电回路名称可随时修改，只需在系统对应的位置输入要修改的名称即可完成该操作。

5.3.4 用户账户及权限管理
针对不同级别的用户，设置不同的权限，防止因人为误操作给生产，生活带来的损失，实现配电系统的安全，可靠运行。可以通过用户管理进行用户登录、用户注销、修改密码、添加删除等操作，方便用户对账号和权限的修改。

图5 用户账户管理

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	100	安科瑞
	三相导轨式安装电能表	DTSD1352-C	只	68	安科瑞
	开口式电流互感器	AKH-0.66/K	只	192	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