电力需求侧管理及智能电力监控技术在塑料制品行业错峰限电中的应用

徐霜

安科瑞电气股份有限公司上海 嘉定 201801

    一、 行业用户用电特性分析

    塑料制品行业按国民生产行业可细分为塑料薄膜业、塑料板、管型材的制造业、塑料丝、绳及编织品的制造业、泡沫塑料制造、塑料人造革、合成革制造、塑料包装箱及容器制造、塑料零件制造、日用塑料制造（塑料鞋制造，日用塑料杂品制造）、其他塑料制品制造。

    该行业一般都由10kV变电所和0.4kV供电，其用电负荷中等，一般在2000千瓦左右乃至更小；生产性质一般为三班制连续作业。

    塑料制品行业用户设备分类表

    二、 行业用户参与错峰限电能力分析

    1.塑料制品行业用户一般为24小时连续生产，属于连续性负荷，基本不受时段、季节、气候影响。

    2.紧急错峰限电，可停用非生产性负荷和部分辅助生产用电设备负荷，将快速响应错峰实施。该行业用电负荷中等，紧急错峰限电效果一般。

    3.阶段性错峰，该行业用户可以通过有效组织部分生产线停产让电的方式开展，阶段性错峰效果较好。

    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：

    在执行错峰指令、完成错峰指标的前提下，留用基本保安负荷的同时，结合自身生产工艺流程可有选择地在一段时间释放一条生产线（塑料挤出机、高速混合机和分切机等）及其他生产负荷。采用四分之三生产方式限电。

    2. 紧急错峰

    接到错峰指令后需快速停用空调、电扇、照明等非生产性负荷和辅助生产负荷，然后根据指令逐步释放负荷恢复正常生产。

    （二） 缺口等级Ⅲ级参与方案

    1. 阶段性错峰：

    在执行错峰指令、完成错峰指标的前提下，留用基本保安负荷的同时，结合自身生产工艺流程可有选择地在一段时间释放几条（塑料挤出机、高速混合机和分切机等）生产线及其他生产负荷。采用一半生产方式限电或每月执行开二十天停十天。

    2. 紧急错峰

    在执行Ⅳ级方案的基础上，在执行错峰指令、完成错峰指标的前提下，留用基本保安负荷的同时，结合自身生产工艺流程可有选择地停用高速混合机和分切机等部分生产性负荷。

    （三） 缺口等级Ⅱ级参与方案

    1. 阶段性错峰：

    在执行错峰指令、完成错峰指标的前提下，留用基本保安负荷的同时，结合自身生产工艺流程可有选择地在一段时间释放几条生产线（塑料挤出机、高速混合机和分切机等）及其他生产负荷。采用一半生产方式限电或每月执行开十五天停十五天。

    2. 紧急错峰

    在执行Ⅲ级方案的基础上，在执行错峰指令、完成错峰指标的前提下，留用基本保安负荷的同时，结合自身生产工艺流程可有选择地停用高速混合机和分切机等部分生产性负荷。

    （四） 缺口等级Ⅰ级参与方案

    1. 阶段性错峰：

    在执行错峰指令、完成错峰指标的前提下，留用基本保安负荷的同时，结合自身生产工艺流程可有选择地在一段时间释放全部（塑料挤出机、高速混合机和分切机等）生产线及其他生产负荷。采用停产检修方式限电。

    2. 紧急错峰

    在执行Ⅱ级方案的基础上，在执行错峰指令、完成错峰指标的前提下，留用基本保安负荷的同时，结合自身生产工艺流程可有选择地停用高速混合机和分切机等部分生产性负荷。

    四、 行业用户参与错峰限电风险及注意事项

    1. 塑料行业用户为连续性生产设备，突然失电将形成较大的经济损失，并会造成设备损坏，生产线必须提前2个小时时间才能安全停止生产，生产线一旦从停产到正常运转需要2～3天的时间才能保证产品品质达到标准要求。

    2. 塑料行业生产辅助设备负荷占生产负荷比率小，约为20%，且不能长时间关停，否则原料补充不到位最终导致全部生产线停产。

    3. 塑料行业参与错峰不宜采用强制拉电或遥控设备控制限电，应提前做好安排，有计划地实施错峰限电。

    4. 塑料行业不适合以周为单位执行轮休，这样容易导致生产线关停频繁，产品质量不合格等问题，建议以月为单位执行轮休。

    综上，该行业参与错峰不宜采用强制拉电或遥控设备控制限电，企业应制定有效内部应急预案，主动配合错峰限电实施，杜绝恶性事故发生，既主动担负社会责任又将损失降到最低。

    五、智能电力监控的功能与应用

    5.1项目概况

    赫斯基注塑系统（上海）有限公司由加拿大著名的机械制造企业赫斯基集团投资设立，位于上海浦东新区外高桥保税区，是为塑料工业提供注塑设备和服务的领先供应商，设计和制造业内最全面的注塑设备系列，包括机器、模具、热流道和机械手。原有配电系统只在全厂总进线回路上装有电力部门的电度表，管理者只能从每个月电力部门提供的用电总数值得知本月电量能耗，至于电能都用在了什么地方、有没有电能浪费，节能措施有没有起到相应的效果，企业管理者都不是很清楚，亟待需要一个合理的电能考核机制来实现电能的科学管理。针对以上存在问题，并根据客户要求，对原有配电系统进行改造，改造后的Acrel-3000电能管理系统，不仅能实现对各配电回路的远程监控和集中管理，实现了分类电能统计，复费率电能统计、日能耗统计和月耗电能统计，最大需量报警，为科学地节能管理提供了依据。

    5.2用户需求

    客户要求针对赫斯基注塑系统（上海）有限公司内的共计40个待改造回路进行设计改造，实现对改造后回路的电力参数的测量显示和电能计量，电流越限报警（现场采用三层红黄绿信号灯显示）。采用Acrel-3000电能管理系统实现远程电参量（电流，电压，功率，功率因素等）实时监测与分类电能计量。以现场测得的最大需量（MD）与系统预先设定的需量限定值进行比较，在超量时报警。

    5.3 Acrel-3000设计方案

图1

    在该项目上的具体应用拓扑图；Acrel-3000变配电监控系统主要分为3层：站控管理层（工控机、打印机、UPS电源）、通讯管理层（4口通讯管理机）、现场设备层（现场智能装置）。

    如上图所示：现场中的IO设备的通讯线缆采用RVSP 2*1.5屏蔽双绞线，连接至4口通讯管理机。

    （1）现场设备层

    根据赫斯基注塑现场要求：智能仪表需满足对全电参量采集（三相电流、电压、有功功率、无功功率、功率因数、频率、电度、开关量等）；我司根据客户要求，为其在现场选配ACR220EL/K的多功能仪表，完全满足了现场的要求。

    ACR220EL是LCD液晶屏显示，可监测三相电流、三相电压、电网频率、三相（有功功率、无功功率、功率因数）、三相有功电能、三相无功电能6项测量参数。除以上功能外，还可选配其它功能，以下3项功能可共选也可选择其中几项：F(复费率电能统计)、D(最大需量)、CP(Profibus-DP)。以下3项功能只能选择其中一项：M(模拟量)、K(2DI/2DO)。

    （2）站控管理层

    配置为EVOC IPC-810B Core2 2.66G /2G/500G +键鼠+音箱等。

    深圳研祥工业计算机（IPC810B），完成对整个电站的计算机监控系统的管理，数据库管理，在线及离线计算，运行监视控制，各图表曲线的生成，数据报表等系统监测等功能。

    计算机主要配置：

    CPU：PIV 3.0

    内存：2G

    硬盘：监控工作站500G

    显示器：三星19寸宽屏LCD显示

    接口：1000M以太网、RS232接口、LPT口、BNC视频输出接口、4个PCI、2个USB口，声卡，14槽工业级底板等DVD/VCD光驱刻录机

    4U标准上架式机箱

    漫步者音箱一套（用于音响报警）

    该计算机为工业计算机，大风量风扇设计，开门抽拉可拆换滤网，散热可靠、维护简便、特殊的抗震措施，保证机器在恶劣工业环境中正常工作；

    UPS电源为C1KS/1KVA 待机30分钟 塔式

    监控主机采用正版简体中文WindowsXP操作系统软件，电能管理软件采用安科瑞Acrel-3000型电能管理组态软件。

     5.4 系统功能

    （1）用户权限管理

    针对不同级别的用户，设置不同的权限，方便不同权限的管理人员对系统的不同操作，实现配电系统的安全，可靠运行。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。

    （2）系统主界面

图2

    系统提供简单、易用、良好的用户使用界面。采用全中文界面，CAD图形显示配电系统电气一次主接线图，显示配电系统设备状态及相应实时运行参数，画面定时轮巡切换；画面实时动态刷新；模拟量显示；开关量显示；连续记录显示等，通过画面颜色的变化（红色表示合闸状态、绿色表示分闸状态）可以看到各回路的分合闸状态。

    登录普通权限用户，通过主界面的操作，可以查看各回路运行的电参量（电流、电压、有功、无功、功率因数、电度）；登录最高权限用户，可以实现系统内部电度报表、电流曲线、报警信息的打印及导出功能。

    （3）系统遥信状态报警

图3

图4

    系统发生运行故障时，会及时发出声光报警提示用户及时响应故障回路，同时自动记录事件发生的时间和回路名称，以便用户查询，追忆故障原因。

    （4）趋势曲线分析

图5

    Acrel-3000电能管理系统提供了实时曲线和历史趋势两种曲线的分析界面，通过调用相关回路实时曲线界面分析该回路当前的负荷运行状况。如通过调用某配出回路的实时曲线可分析该回路的电气设备所引起的信号波动情况。系统的历史趋势即系统对所有已存储数据均可查看其历史趋势，方便工程人员对监测的配电网络进行质量分析。

    （5）报表统计

图6

图7

    赫斯基注塑系统中分电能报表为时报表、日报表、月报表三种报表。选择要查询的日期，可显示每个时段的用电量，显示每个时段用电量的报表对比柱状图，方便管理员查看分析（日报表和月报表也具有柱状图分析功能），同时系统将采集的有功电度数据，按照回路名称的不同，自动生成报表并有报表打印功能，可对某一回路的某一时间段内的用电量进行查询与打印，这些报表均支持Excel导出功能。

    （6）电能饼图

图8

    可以查看任意时段不同回路的电能百分比，方便了公司内部能耗的调整。

    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、最大需量统计；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、最大需量统计；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

    参考文献：

    [1]安科瑞电气股份有限公司系统解决方案.2013.1版.

    [2]塑料制品行业错峰限电技术指导.

    作者简介：

    徐霜，女，本科，安科瑞电气股份有限公司，主要研究方向为智能电力监控与电能管理系统<