【應(yīng)用案例】電能管理系統(tǒng)在水泥廠的應(yīng)用

未曉妃

安科瑞電氣股份有限公司 上海嘉定 201801

   公司擁有日產(chǎn)5000噸新型干法水泥熟料生產(chǎn)線兩條。目前電能系統(tǒng)分布如下:總降配電站、窯頭配電站、原料磨配電站、水泥磨配電站、石灰石礦山配電站、轉(zhuǎn)運(yùn)配電站。各個(gè)配電站電能并未做通訊采集，工序消耗能源主要是通過人工分析，增加工作人員勞動(dòng)強(qiáng)度，不便于公司生產(chǎn)調(diào)度安排。公司的電能計(jì)量表是按生產(chǎn)系統(tǒng)進(jìn)行分布的，各重要系統(tǒng)的進(jìn)出線柜都安裝有兩級(jí)電能表;主要分布方式為:總降110KV進(jìn)線及上一*變電站出線都安裝有網(wǎng)絡(luò)電能表，總降至各系統(tǒng)的出線及各系統(tǒng)的進(jìn)線也都安裝有網(wǎng)絡(luò)電能表，現(xiàn)場(chǎng)各系統(tǒng)的主機(jī)設(shè)備也都安裝有網(wǎng)絡(luò)電能表，但公攤部分設(shè)備如空壓機(jī)、循環(huán)水泵、堆料機(jī)、皮帶機(jī)等安裝的是機(jī)械電表，無法進(jìn)行電量傳輸。部分網(wǎng)絡(luò)電能表以脈沖方式進(jìn)DCS傳輸上中控計(jì)量電量，以脈沖方式計(jì)量電量存在偏差,公攤部分設(shè)備安裝的是機(jī)械電表不能傳輸?shù)街锌?，目前公司中控顯示的各系統(tǒng)電量累計(jì)量，工序電耗存在比較大的偏差，由于原來備用DCS數(shù)字量模塊有限，大多數(shù)主機(jī)設(shè)備電量也都沒有傳輸?shù)街锌亍Ｃ吭轮荒懿捎孟鄬?duì)落后的人工進(jìn)行抄表核算各系統(tǒng)電耗、工序電耗及主機(jī)單機(jī)電耗。

1概述

  電能管理系統(tǒng)(以下簡稱EMS是基于對(duì)對(duì)電能管理體系的理解，通過科學(xué)的網(wǎng)絡(luò)化、數(shù)字化、信息化技術(shù)建立的一個(gè)靈活的電能、安全和生產(chǎn)指揮管理平臺(tái)，以實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)為核心，實(shí)時(shí)、有*地集成生產(chǎn)數(shù)據(jù)，為作業(yè)優(yōu)化提供依據(jù)，實(shí)現(xiàn)從生產(chǎn)一線到管理決策，從計(jì)劃信息到車間業(yè)務(wù)執(zhí)行,從產(chǎn)品管理到現(xiàn)場(chǎng)操作地信息無縫整合，使電能管理與電能生產(chǎn)使用的全過程有*結(jié)合，深*挖掘生產(chǎn)過程地根源性問題，達(dá)到對(duì)生產(chǎn)環(huán)節(jié)地合理調(diào)度指揮和安全監(jiān)控，提高生產(chǎn)能力和管理水平。

2設(shè)計(jì)

  現(xiàn)場(chǎng)通訊網(wǎng)絡(luò)分為兩層:底層網(wǎng)絡(luò)通訊介質(zhì)使用RS485通訊電纜，通訊協(xié)議采用Modbus通訊規(guī)約:上層網(wǎng)絡(luò)通訊協(xié)議采用TCP/IP網(wǎng)絡(luò)協(xié)議，由于距離較遠(yuǎn)，為保證通訊速率和質(zhì)量，采用光纖通訊。通訊設(shè)備采用專為工業(yè)環(huán)境設(shè)計(jì)地通訊管理機(jī)。現(xiàn)場(chǎng)將各配電室設(shè)備分布采集，借助各個(gè)配電室DCS柜與工程師站光纖與服務(wù)器連接，以保證通訊速率及避免循環(huán)死區(qū)，司時(shí)盡可能減少故障范圍，把低速串行信號(hào)轉(zhuǎn)換為高速以太網(wǎng)，將現(xiàn)場(chǎng)地電力數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)送入DCS系統(tǒng)。

3數(shù)據(jù)采集

  數(shù)據(jù)集采集與處理是供配電系統(tǒng)安全監(jiān)視和監(jiān)控的基礎(chǔ)，監(jiān)控系統(tǒng)能實(shí)時(shí)和定時(shí)采集電氣設(shè)備地?？哿?電流、電壓、功率、電度、頻率、溫度等)和開關(guān)量(斷路器及隔離開關(guān)位置信號(hào)、繼電保護(hù)及自動(dòng)裝置信號(hào)、設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)信號(hào)等)。監(jiān)控系統(tǒng)軟件可以通過網(wǎng)絡(luò)直接讀取個(gè)配電室網(wǎng)絡(luò)儀表采集的數(shù)據(jù)，并可以對(duì)采集的所有地?cái)?shù)據(jù)進(jìn)行處理和存儲(chǔ)。

4特點(diǎn)

  實(shí)現(xiàn)對(duì)各個(gè)配電站能源消耗做自動(dòng)化抄表，大大減輕了電工的工作強(qiáng)度，并保證了抄表的高精度，實(shí)現(xiàn)了操作員的能耗考核。

  為操作員節(jié)能降耗提供實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)，讓操作員不斷優(yōu)化自身操作，已達(dá)到節(jié)約能耗目的。這好比同一輛車，不同的人員駕駛，油耗是不一樣的。

  此系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)每個(gè)相關(guān)管理人員在辦公室通過內(nèi)部網(wǎng)頁瀏覽，即可監(jiān)視、分析實(shí)時(shí)與歷史電能消耗情況，方便了管理人員找到能耗的關(guān)鍵點(diǎn)及切入點(diǎn)。

  為管理人員進(jìn)行能耗分析提供便利，以前一般是能源消耗后，通過人工抄表計(jì)算，所以只能進(jìn)行相對(duì)滯后的分析。電能管理系統(tǒng)的投用，使管理人員根據(jù)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)情況，及時(shí)對(duì)設(shè)備的運(yùn)行進(jìn)行調(diào)整。

  此系統(tǒng)還可以根據(jù)實(shí)際要求，對(duì)操作員工作過程中的操作參數(shù)做記錄，為操作員優(yōu)化自身提供條件。由于此系統(tǒng)同時(shí)能實(shí)現(xiàn)人工分析數(shù)據(jù)錄入，這樣為能源系統(tǒng)自動(dòng)分析過程和人工分析過程做對(duì)比，為數(shù)據(jù)真實(shí)性提供依據(jù)。

5電能消耗分類

  工廠電能消耗分礦石電耗、熟料綜合電耗、水泥綜合電耗、噸產(chǎn)品發(fā)運(yùn)電耗。

  工序電耗分石灰石工序電耗、硅質(zhì)(含鐵質(zhì))原料工序電耗、原煤和外購輔材(原料)進(jìn)廠工序電耗生料工序電耗、熟料工序電耗、水泥粉磨工序電耗水泥包裝工序電耗、發(fā)運(yùn)工序電耗。

6工廠用電分類

  工廠用電分供電線損、變損用電，工藝設(shè)備用電，輔助生產(chǎn)和后勤用電，新建工程和外單位用電（工廠不需支付用電費(fèi)用）四部分。

7安科瑞Acrel-3000WEB電能管理解決方案

7.1概述

  用戶端消耗著整個(gè)電網(wǎng)80%的電能，用戶端智能化用電管理對(duì)用戶可靠、安全、節(jié)約用電有十分重要的意義。構(gòu)建智能用電服務(wù)體系，推廣用戶端智能儀表、智能用電管理終端等設(shè)備用電管理解決方案，實(shí)現(xiàn)電網(wǎng)與用戶的雙向良性互動(dòng)。用戶端急需解決的研究內(nèi)容主要包括：先進(jìn)的表計(jì)，智能樓宇、智能電器、增值服務(wù)、客戶用電管理系統(tǒng)、需求側(cè)管理等課題。

  安科瑞Acrel-3000WEB電能管理解決方案通過對(duì)用戶端用電情況進(jìn)行細(xì)分和統(tǒng)計(jì)，以直觀的數(shù)據(jù)和圖表向管理人員或決策層展示各分項(xiàng)用電的使用消耗情況，便于找出高耗能點(diǎn)或不合理的耗能習(xí)慣，有*節(jié)約電能，為用戶進(jìn)一步節(jié)能改造或設(shè)備升級(jí)提供準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)支撐。

7.2應(yīng)用場(chǎng)所

（1）辦公建筑（商務(wù)辦公、大型公共建筑等）；

（2）商業(yè)建筑（商場(chǎng)、金融機(jī)構(gòu)建筑等）；

（3）旅游建筑（賓館飯店、娛樂場(chǎng)所等）；

（4）科教文衛(wèi)建筑（文化、教育、科研、醫(yī)*衛(wèi)生、體育建筑等）；

（5）通信建筑（郵電、通信、廣播、電視、數(shù)據(jù)中*等）；

（6）交通運(yùn)輸建筑（機(jī)場(chǎng)、車站、碼頭建筑等）。

7.3系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

7.4系統(tǒng)功能

1）實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)

系統(tǒng)人機(jī)界面友好，以配電一次圖的形式直觀顯示配電線路的運(yùn)行狀態(tài)，實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)各回路電壓、電流、功率、功率因數(shù)、電能等電參數(shù)信息，動(dòng)態(tài)監(jiān)視各配電回路斷路器、隔離開關(guān)、地刀等合、分狀態(tài)，以及有關(guān)故障、告警等信號(hào)。

2）電能統(tǒng)計(jì)報(bào)表

系統(tǒng)以豐富的報(bào)表支撐計(jì)量體系的完整性。系統(tǒng)具備定時(shí)抄表匯總統(tǒng)計(jì)功能，用戶可以自由查詢自系統(tǒng)正常運(yùn)行以來任意時(shí)間段內(nèi)各配電節(jié)點(diǎn)的用電情況，即該節(jié)點(diǎn)進(jìn)線用電量與各分支回路消耗電量的統(tǒng)計(jì)分析報(bào)表。該功能使得用電可視透明，并在用電誤差偏大時(shí)可分析追溯，維護(hù)計(jì)量體系的正確性。

3）詳細(xì)電參量查詢

在配電一次圖中，當(dāng)鼠標(biāo)移動(dòng)到每個(gè)回路附近時(shí)，鼠標(biāo)指針變?yōu)槭中?，鼠?biāo)單擊可查看該回路詳細(xì)電參量，包括三相電流、三相電壓、三相總有功功率、總無功功率、總功率因數(shù)、正向有功電能，并可以查看24小時(shí)相電流趨勢(shì)曲線及24小時(shí)電壓趨勢(shì)曲線。

4）運(yùn)行報(bào)表

系統(tǒng)具有實(shí)時(shí)電力參數(shù)和歷史電力參數(shù)的存儲(chǔ)和管理功能，所有實(shí)時(shí)采集的數(shù)據(jù)、順序事件記錄等均可保存到數(shù)據(jù)庫，在查詢界面中能夠自定義需要查詢的參數(shù)、時(shí)間或選擇查詢更新的記錄數(shù)據(jù)等，并通過報(bào)表方式顯示出來。用戶可以根據(jù)需要定制運(yùn)行日?qǐng)?bào)、月報(bào)，支持導(dǎo)出Excel格式文件，還可以根據(jù)用戶要求導(dǎo)出PDF格式文件。

5）變壓器運(yùn)行監(jiān)視

系統(tǒng)對(duì)配電系統(tǒng)總進(jìn)線、主變壓器、重要負(fù)荷出線的運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行在線實(shí)時(shí)監(jiān)視，用曲線顯示電流、變壓器運(yùn)行溫度、有功需量、有功功率、視在功率、變壓器負(fù)荷率等運(yùn)行趨勢(shì)，分析變壓器負(fù)荷率及損耗，方便運(yùn)行維護(hù)人員及時(shí)掌握運(yùn)行水平和用電需求，確保供電安全可靠。

6）實(shí)時(shí)報(bào)警

系統(tǒng)具有實(shí)時(shí)報(bào)警功能，系統(tǒng)能夠?qū)ε潆娀芈窋嗦菲?、隔離開關(guān)、接地刀分、合動(dòng)作等遙信變位，保護(hù)動(dòng)作、事故跳閘，以及電壓、電流、功率、功率因數(shù)越限等事件進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，并根據(jù)事件等級(jí)發(fā)出告警。系統(tǒng)報(bào)警時(shí)自動(dòng)彈出實(shí)時(shí)報(bào)警窗口，并發(fā)出聲音或語音提醒。

7）歷史事件查詢

系統(tǒng)能夠?qū)b信變位，保護(hù)動(dòng)作、事故跳閘，以及電壓、電流、功率、功率因數(shù)越限等事件記錄進(jìn)行存儲(chǔ)和管理，方便用戶對(duì)系統(tǒng)事件和報(bào)警進(jìn)行歷史追溯，查詢統(tǒng)計(jì)、事故分析。

8）電能質(zhì)量監(jiān)測(cè)

系統(tǒng)可以對(duì)整個(gè)配電系統(tǒng)范圍內(nèi)的電能質(zhì)量進(jìn)行持續(xù)性的監(jiān)測(cè)，運(yùn)行維護(hù)人員可以通過諧波分析棒圖、報(bào)表掌握進(jìn)線、變壓器、重要回路的電壓、電流諧波畸變率、諧波含量、電壓不平衡度等，及時(shí)采取相應(yīng)的措施，降低諧波損耗，減少因諧波造成的異常和事故(該功能需要選配帶諧波監(jiān)測(cè)功能的電力儀表，不需要可刪除。

9）遙控操作

系統(tǒng)支持對(duì)斷路器、隔離開關(guān)、接地刀等進(jìn)行分、合遙控操作。系統(tǒng)具有嚴(yán)格的密碼保護(hù)和操作權(quán)限管理功能，對(duì)于每次遙控操作，系統(tǒng)自動(dòng)生成操作記錄，記錄內(nèi)容包含操作人、操作時(shí)間、操作類型等。實(shí)現(xiàn)該功能需要斷路器本身具有電操機(jī)構(gòu)及保護(hù)保測(cè)控裝置具備遙控功能等硬件設(shè)備的支持。

10）用戶權(quán)限管理

系統(tǒng)為保障系統(tǒng)安全穩(wěn)定運(yùn)行，設(shè)置了用戶權(quán)限管理功能。通過用戶權(quán)限管理能夠防止未經(jīng)授權(quán)的操作（如配電回路名稱修改等）。可以定義不同級(jí)別用戶的登錄名、密碼及操作權(quán)限，為系統(tǒng)運(yùn)行、維護(hù)、管理提供可靠的安全保障。

11）通訊狀態(tài)圖

系統(tǒng)支持實(shí)時(shí)監(jiān)視接入系統(tǒng)的各設(shè)備的通訊狀態(tài)，能夠完整的顯示整個(gè)系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)；可在線診斷設(shè)備通訊狀態(tài)，發(fā)生網(wǎng)絡(luò)異常時(shí)能自動(dòng)在界面上顯示故障設(shè)備或元件及其故障部位。從而方便運(yùn)行維護(hù)人員實(shí)時(shí)掌握現(xiàn)場(chǎng)各設(shè)備的通訊狀態(tài)，及時(shí)維護(hù)出現(xiàn)異常的設(shè)備，保證系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行。

12）視頻監(jiān)控

視頻監(jiān)控展示了當(dāng)前實(shí)時(shí)畫面（視頻直播），選中某一個(gè)變配電站，即可查看該變配電站內(nèi)視頻信息。

13）用戶報(bào)告

用戶報(bào)告頁面主要用于對(duì)選定的變配電站自動(dòng)匯總一個(gè)月的運(yùn)行數(shù)據(jù)，對(duì)變壓器負(fù)荷、配電回路用電量、功率因數(shù)、報(bào)警事件等進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析。

14）APP支持

電力運(yùn)維手機(jī)支持“監(jiān)控系統(tǒng)”、“設(shè)備檔案”、“待辦事項(xiàng)”、“巡檢記錄”和“缺陷記錄”五大模塊，支持一次圖、需量、用電量、視頻、曲線、溫濕度、同比、環(huán)比、電能質(zhì)量、各種事件報(bào)警查詢，設(shè)備檔案查詢、待辦事件處理、巡檢記錄查詢等。

7.5系統(tǒng)硬件配置清單

8總結(jié)

   構(gòu)建電能系統(tǒng)的目的是為公司生產(chǎn)決策提供信息平臺(tái)，電能系統(tǒng)對(duì)企業(yè)合理調(diào)配資源，實(shí)現(xiàn)*大化地創(chuàng)造社會(huì)財(cái)富地要求。它對(duì)于改*企業(yè)業(yè)務(wù)流程、提高企業(yè)核心競(jìng)爭力具有顯著作用。提供了企業(yè)信息化集成的*佳解決方案，它把企業(yè)的物流、人流、資金流、信息流統(tǒng)一起來進(jìn)行管理，以求*大限度地利用企業(yè)現(xiàn)有的資源，實(shí)現(xiàn)企業(yè)經(jīng)濟(jì)效益的*大化。