電力需求側(cè)管理及智能電力監(jiān)控技術(shù)在煉焦行業(yè)錯(cuò)峰限電中的應(yīng)用

一、行業(yè)用戶用電特性分析

煉焦行業(yè)，是指生產(chǎn)、經(jīng)營(yíng)焦炭，以及對(duì)焦炭生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的煤氣、煤焦油、粗苯等伴生物進(jìn)行回收、加工所形成的行業(yè)，焦化產(chǎn)品廣泛用于化學(xué)工業(yè)、醫(yī)藥工業(yè)、耐火材料工業(yè)和國(guó)防工業(yè)，近年來，鋼鐵工業(yè)高速發(fā)展帶動(dòng)了中國(guó)煉焦業(yè)快速增長(zhǎng)。

煉焦行業(yè)其用電負(fù)荷特點(diǎn)：

1） 大部分設(shè)備都需要連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)，如焦?fàn)t、循環(huán)水系統(tǒng)、煤氣回收裝置等；

2） 部分可間歇性生產(chǎn)，如機(jī)加工設(shè)備、上煤配煤系統(tǒng)。

煉焦生產(chǎn)用電屬一、二級(jí)用電負(fù)荷，電源應(yīng)為雙路電源。兩路電源應(yīng)為主備方式供電。為了滿足生產(chǎn)用電，煉焦生產(chǎn)供配電系統(tǒng)一般設(shè)置兩個(gè)車間變電所～煤焦變電所、回收變電所。

煉焦行業(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. 緊急錯(cuò)峰限電可以快速停用辦公、照明、電腦傳真機(jī)等辦公用電設(shè)備，在晚峰時(shí)，可以間隔停開廠區(qū)照明燈等設(shè)備，并停用一些輔助生產(chǎn)設(shè)備，例如：制冷機(jī)組、空調(diào)器、鍋爐，但以不影響安全為前提。緊急錯(cuò)峰能力弱，凈化回收設(shè)備：如橫管初冷器、電捕焦油器、旋風(fēng)捕焦油器、洗氨塔、洗苯塔、脫硫塔等重要（高危）用電負(fù)荷，不適宜參與快速錯(cuò)避峰。

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，只需保留車間照明、事故照明、檢修照明等檢修設(shè)備用電，一般保留1000千瓦左右的檢修負(fù)荷即可；如采用停產(chǎn)方式，可以逐步停開煉焦設(shè)備及配套輔助系統(tǒng)，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：

在保證安全的前提下，在8:00～22：00停開焦?fàn)t作悶爐處理，減少產(chǎn)量，從而達(dá)到錯(cuò)峰效果。

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） 優(yōu)先安排空調(diào)系統(tǒng)、辦公及照明系統(tǒng)錯(cuò)峰，然后根據(jù)指令逐步釋放負(fù)荷。

（二） 缺口等級(jí)III級(jí)參與方案

1. 階段性錯(cuò)峰：

在保證安全的前提下，在執(zhí)行IV級(jí)方案的基礎(chǔ)上，在8:00～22：00加停部分機(jī)加工設(shè)備參與錯(cuò)峰，焦?fàn)t作悶爐處理，進(jìn)一步減少產(chǎn)量，從而滿足錯(cuò)峰要求。

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，追加部分機(jī)加工設(shè)備參與錯(cuò)峰，降低部分生產(chǎn)負(fù)荷，從而滿足錯(cuò)峰要求，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） 在保證安全的前提下，在執(zhí)行III級(jí)方案的基礎(chǔ)上，在8:00～22：00加停全部機(jī)加工設(shè)備、上煤配煤系統(tǒng)設(shè)備進(jìn)一步減少產(chǎn)量，從而滿足錯(cuò)峰要求。

2） 對(duì)于響應(yīng)時(shí)間慢的凈化回收設(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，快速停止全部機(jī)加工設(shè)備、上煤配煤系統(tǒng)設(shè)備從而滿足錯(cuò)峰要求，然后根據(jù)指令逐步釋放負(fù)荷。

（四） 缺口等級(jí)I級(jí)參與方案

1. 階段性錯(cuò)峰：

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. 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） 考慮到該行業(yè)生產(chǎn)的安全性以及恢復(fù)生產(chǎn)的難易程度，在執(zhí)行II級(jí)方案基礎(chǔ)上，不再追加限制其他生產(chǎn)設(shè)備。然后根據(jù)指令逐步釋放負(fù)荷。

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

1. 該行業(yè)生產(chǎn)企業(yè)生產(chǎn)區(qū)內(nèi)的爐體、消防等部位遭遇突然停電，容易導(dǎo)致煤氣出現(xiàn)泄漏，從而造成環(huán)境污染，嚴(yán)重可導(dǎo)致相關(guān)人員發(fā)生中毒事故或較大的經(jīng)濟(jì)損失，建議采用集中生產(chǎn)，集中檢修的方式，提前完成本月生產(chǎn)任務(wù)，月末剩余天數(shù)避峰或年度檢修。

2. 從安全角度出發(fā)，如凈化產(chǎn)品回收車間（煤氣凈化），如果突發(fā)停電，將導(dǎo)致重大事故，原因：自焦?fàn)t出來的煤氣達(dá)82℃，如停電，風(fēng)機(jī)停運(yùn)，煤氣溢出，會(huì)發(fā)生爆炸以及中毒等人身傷亡。對(duì)于焦?fàn)t，如停電，焦?fàn)t將報(bào)廢，同樣煤氣也可能發(fā)生爆炸。

因此，該行業(yè)用戶應(yīng)及早制定應(yīng)急預(yù)案，參與錯(cuò)峰時(shí)應(yīng)主動(dòng)配合錯(cuò)峰實(shí)施，及時(shí)與供電企業(yè)溝通，宜采取檢修或輪休等方式，避免采用強(qiáng)制拉電或遙控設(shè)備控制限電，杜絕惡性事故發(fā)生，主動(dòng)擔(dān)負(fù)社會(huì)責(zé)任的同時(shí)又將損失降到zui低。

5.1項(xiàng)目概況

印度烏塔姆（Uttam）鋼公司在馬哈拉施特拉邦Wardha（Wardha地區(qū)有著豐富的煤炭和鐵礦石資源，交通便利，有公路和鐵路通過）建設(shè)年產(chǎn)量為50萬(wàn)噸的生鐵廠，配套項(xiàng)目包括一座燒結(jié)廠和一座50萬(wàn)噸焦化廠，整個(gè)項(xiàng)目預(yù)計(jì)投資110億盧比（2.28億美元）。

50萬(wàn)噸焦化廠建設(shè)內(nèi)容包括備煤車間、煉焦車間、煤氣凈化車間等生產(chǎn)設(shè)施以及配套的公用輔助設(shè)施；作為其他廠區(qū)的能源供應(yīng)區(qū)，配電安全方面顯得尤其重要，要求也更高，在電力操控方面要求安全、可靠、快捷，依靠人工現(xiàn)場(chǎng)操控已經(jīng)不能滿足該項(xiàng)目的實(shí)際要求。安科瑞電氣股份有限公司承上海德力西公司委托，至印度焦化廠現(xiàn)場(chǎng)施工調(diào)試智能電力系統(tǒng)；主要完成對(duì)焦化廠內(nèi)的6.6KV配電系統(tǒng)和0.4KV配電系統(tǒng)進(jìn)行集中監(jiān)控，確保焦化廠供電系統(tǒng)正常運(yùn)行。

①現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備層

如圖1所示為6.6KV系統(tǒng)拓?fù)鋱D，6.6KV高壓配電柜主要包含2臺(tái)進(jìn)線柜（主進(jìn)線柜、備用進(jìn)線柜）、2臺(tái)PT柜、4臺(tái)變壓器出線柜、2臺(tái)電動(dòng)機(jī)出線柜、1臺(tái)母聯(lián)備自投柜。在該系統(tǒng)中，安科瑞電氣股份有限公司為滿足用戶在高壓回路回路的要求且本著為用戶節(jié)約成本的原則，現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備層配置：在2路進(jìn)線柜上為其選用我公司2臺(tái)ACRM4-F綜合保護(hù)（LCD顯示、線路保護(hù)測(cè)控裝置、測(cè)控一體化裝置、故障錄波、SOE事件記錄、遠(yuǎn)程通訊等功能）；在2臺(tái)電動(dòng)機(jī)出線柜上為其選用我公司2臺(tái)ACRM4-M綜合保護(hù)（LCD顯示、電動(dòng)機(jī)保護(hù)、測(cè)控一體化裝置、故障錄波、SOE事件記錄、遠(yuǎn)程通訊等功能）；在4臺(tái)變壓器出線柜上為其選用我公司4臺(tái)ACRM4-T綜合保護(hù)（LCD顯示、配變電保護(hù)測(cè)控裝置、測(cè)控一體化裝置、故障錄波、SOE事件記錄、遠(yuǎn)程通訊等功能）；在2臺(tái)PT柜上為其選用我公司2臺(tái)ACRM4-U（LCD顯示、兩段PT供電切換，PT柜的綜合保護(hù)、測(cè)控一體化裝置、故障錄波、SOE事件記錄、遠(yuǎn)程通訊等功能）；在1臺(tái)母聯(lián)備自投柜上為其選用我公司1臺(tái)ACRM5-B（LCD顯示，備自投保護(hù)、測(cè)控一體化裝置、故障錄波、SOE事件記錄、遠(yuǎn)程通訊等功能）。

如圖2所示為0.4KV系統(tǒng)A拓?fù)鋱D，主要監(jiān)測(cè)水泵房?jī)?nèi)三相電流、電壓、電度等電參量。安科瑞電氣股份有限公司根據(jù)客戶的需求，給該配電所配有PZ42-E4的電力儀表，該電力儀表可以測(cè)量三相電流、三相電壓、有功、無(wú)功、功率因數(shù)、電度等，嵌入式安裝方式；*了客戶的要求，且安裝方便，性價(jià)比高。

如圖3所示為0.4KV系統(tǒng)B拓?fù)鋱D，主要監(jiān)測(cè)備煤車間、煉焦車間等電動(dòng)機(jī)電力參數(shù)。用戶主要查看電動(dòng)機(jī)三相電流、電壓、電度等電參量以及查看電動(dòng)機(jī)運(yùn)行狀態(tài)及修改定值等。

安科瑞電氣股份有限公司根據(jù)客戶的需求，同樣給該配電所配有PZ42-E4的電力儀表來采集現(xiàn)場(chǎng)電參量（在電動(dòng)機(jī)保護(hù)回路上配有其他廠家馬達(dá)保護(hù)裝置）

②通訊管理層

通訊管理層：采用中國(guó)臺(tái)灣MOXA CP134U-I通訊擴(kuò)展卡，具有超過800 Kbps 數(shù)據(jù)吞吐量，效能*，4口具備ADDC™ RS-422/485接口速率高達(dá)921.6 Kbps，4線 RS-485傳輸距離zui長(zhǎng)可達(dá)1.2 km，內(nèi)建15 KV ESD 突波保護(hù)或可選擇2 KV光電隔離保護(hù)，支持128 byte FIFO驅(qū)動(dòng)程序和內(nèi)建軟硬件流量控制，通用的PCI可兼容3.3/5V的PCI和PCI-X，支持Windows 2003/XP/2000/98/ME、Linux、UNIX驅(qū)動(dòng)，提供節(jié)省空間的low profile通訊多串口卡可供選擇。

③站控管理層

配置為EVOC IPC-810B Core2 2.66G /1G/160G +鍵鼠+音箱等。

深圳研祥工業(yè)計(jì)算機(jī)（IPC810B），完成對(duì)整個(gè)電站的計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)的管理，數(shù)據(jù)庫(kù)管理，在線及離線計(jì)算，運(yùn)行監(jiān)視控制，各圖表曲線的生成，數(shù)據(jù)報(bào)表等系統(tǒng)監(jiān)測(cè)等功能。

計(jì)算機(jī)主要配置：

CPU：PIV 3.0

內(nèi)存：1G

硬盤：監(jiān)控工作站160G

顯示器：三星19寸寬屏LCD顯示

接口：1000M以太網(wǎng)、RS232接口、LPT口、BNC視頻輸出接口、4個(gè)PCI、2個(gè)USB口，聲卡，14槽工業(yè)級(jí)底板等

DVD/VCD光驅(qū)刻錄機(jī)

4U標(biāo)準(zhǔn)上架式機(jī)箱

漫步者音箱一套（用于音響報(bào)警）

該計(jì)算機(jī)為工業(yè)計(jì)算機(jī)，大風(fēng)量風(fēng)扇設(shè)計(jì)，開門抽拉可拆換濾網(wǎng)，散熱可靠、維護(hù)簡(jiǎn)便、特殊的抗震措施，保證機(jī)器在惡劣工業(yè)環(huán)境中正常工作；

UPS電源為C1KS/1KVA  待機(jī)30分鐘 塔式

5.3系統(tǒng)功能

（a）用戶權(quán)限管理

針對(duì)不同級(jí)別的用戶，設(shè)置不同的權(quán)限，防止因人為誤操作給生產(chǎn)、生活帶來的損失，實(shí)現(xiàn)配電系統(tǒng)的安全，可靠運(yùn)行。通過用戶管理進(jìn)行用戶登錄、用戶注銷、修改密碼、添加刪除等操作，方便用戶對(duì)賬號(hào)和權(quán)限的修改。

用戶權(quán)限管理在本項(xiàng)目中顯得尤其重要，因?yàn)樵?.6KV系統(tǒng)中要對(duì)現(xiàn)場(chǎng)的所有綜合保護(hù)實(shí)行控制，高權(quán)限的設(shè)定保障了現(xiàn)場(chǎng)操作的規(guī)范性合格性，同時(shí)具有操作票設(shè)置，規(guī)范了對(duì)高壓柜遠(yuǎn)程操控的順序。

系統(tǒng)提供簡(jiǎn)單、易用、良好的用戶使用界面。采用全英文界面，CAD圖形顯示配電系統(tǒng)電氣一次主接線圖，顯示配電系統(tǒng)設(shè)備狀態(tài)及相應(yīng)實(shí)時(shí)運(yùn)行參數(shù)，畫面定時(shí)輪巡切換；畫面實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)刷新；模擬量顯示；開關(guān)量顯示；連續(xù)記錄顯示等。

在6.6KV系統(tǒng)一次圖上，通過畫面顏色的變化（紅色表示合閘狀態(tài)、綠色表示分閘狀態(tài)、灰色表示手車分離狀態(tài)）可以看到現(xiàn)場(chǎng)斷路器運(yùn)行狀態(tài)、手車位置、接地刀閘狀態(tài)、彈簧儲(chǔ)能狀態(tài)等。

登錄普通權(quán)限用戶，通過主界面的操作，可以查看6.6KV各回路運(yùn)行的電參量（電流、電壓、有功、無(wú)功、功率因數(shù)、電度、）；登錄zui高權(quán)限用戶，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)現(xiàn)場(chǎng)斷路器實(shí)現(xiàn)分合閘控制，查看綜保定值，在線修改定值等功能。

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(cè)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(cè)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(cè)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)、zui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(cè)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(cè)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(cè)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)、zui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(cè)負(fù)載的諧波和無(wú)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(wú)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(wú)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]煉焦行業(yè)錯(cuò)峰限電技術(shù)指導(dǎo).

• • 智能電力監(jiān)控的功能與應(yīng)用