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配电能效管理系统在水泥工厂的应用

更新时间:2024-03-15      点击次数:97

0前言

水泥企业是用能大户,以吨水泥电90kWh测算,电力成本占成品比例高24%,降低电费成本对于经济生产和节能减排都具有重要意义。目前大部分水泥厂均已经建立了能源管理机制,但电能的计量还是以人工抄表为主,对于现代化的企业管理已十分滞后。

在越南西宁水泥厂根EPC合同配置了电能管理系统,这套系统涉及自动化控制的四个层次,即现场设备层、过程控制层、过程操作层和工厂管理层,提高了企业的管理水平和经济效益。
1电能管理系统的构成

1.1一次检测仪表

选用智能型的具有通讯功能的电力监测仪表,不仅有电流、电压、功率、电量、功率因数等多种检测功能,同时还具MODBUS通讯数据远传通讯功能。电能仪表型号PD194Z系列电量表。同时还ABBREX521系列中压综合保护器接入系统,采集馈电与控制回路的电能电量和其他电能信息以及中压真空断路器的运行状态等。通讯网络MODBUSRTU,介质RS485双绞线,传输速率设定9600bps(可更高)。节点平均数量10~20个。节点为中压柜的进馈电回路以及重要的低压进馈电回路。


1.2现场通讯网络

现场仪表的通讯网络MOD-BUSDCS底层网络PROFIBUSDP,不能直接将电能信息读DCS系统。为了顺利接MODBUS总线的通讯数据,系统配置了总线桥,型号PB-B-MODBUS。其PROFI-BUSDP总线一侧PROFIBUS从站;MODBUS一侧既可MOD-BUS主站,也可以MODBUS从站。为了顺利读MODBUS总线数据,其MODBUS一侧设置MODBUS主站。MODBUS侧可以连接多个子站,并读取不同子站的不同地址。对于同一子站同时还可以配置不同的数据地址进行多次读取。接口通PROFIBUS通信数据区MOD-BUS数据区的数据映射实PROFI-BUSMODBUS的数据透明通信PROFIBUS从站采PROFIBUS-DP/V0协议,波特率自适应*波特12M;输/输出数量可自由设定*PROFIBUS/输出232bytesMODBUS主站支01H02H03H04H05H06H0FH10H号功能,能够顺利读取现场的电能表计和中压综保的数据,并具有写入功能。


1.3数据采集与处理部分

这部分内嵌DCS系统内部,利DCS系统的强大功能,对现场仪表的通讯数据进行处理。通GSD文件将总线桥的驱动导DCS系统中,从而根据设备的不同地址读取相应的电流、电量、功率、功率因数以及中压断路器的运行、保护状态等等。现场数据经总线桥读DCS系统后,将相应的数据显示在用户界面上HMI)。同时根据实时产量可计算出实时电耗,供操作员操作参考。


1.4上层通讯网络

上层通讯网络负DCS系统与管理系统的通讯。将电能数据存储于管理系统的数据库,同时将生产数据也一并存储于数据库,以便进行累积以及单位能耗的计算DCS系统与管理系统通讯接口采OPC。通讯为高速以太网。


1.5管理系统与关系数据库

DCS系统处理历史数据的能力有限,电能管理系统的数*终存储于外部的数据库中,以便长期保存和比较与统计。关系数据库采用微软SQLserver。同时根据系统情况配置的数据服务.

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1.6数据报表HMI人机界面

成品数据EXCEL格式ASPWEB发布的形式提供给相关人员或部门,同时DCS系统中也有相应的链接,使操作员也能够查询到电能信息,可以方便地进行查询和报表输出,为生产决策提供依据(见1)。
2系统的主要功能
1)根据需要实时读取并记录电力仪表的电流、电压、功率、电量、功率因数等多种检测数据。

2)实时计算并显示石灰石、生料、熟料、水泥等产品的单位电耗。

3)计算各生产车间、工序的生产、消耗日、月等电量。

4)图形报表的生成和报表的定时输出。

5)历史报表的调用。

3电能管理系统的特点

1*实现了电力仪表的自动化管理。

2)和传统的电力系统电能管理比较,引入了生产产量,能够实时计算生产电耗。

3DCS系统融合,不再是孤立的后台保护系统,充分利用DCS系统的强大功能,减少了系统的硬件投资。

4)总线技术的应用,使通讯和电气接线更加便捷,也大大节约了安装成本。

5)可以轻松地实现数据对比,从而有效地进行避峰节能,降低生产成本。

6OPC技术的应用实现了通用数据库DCS系统的双向通讯系统,既可以读DCS生产的实时数据,也可以将管理系统数据送DCS系统。

4安科瑞电能管理系统

4.1概述

用户端消耗着整个电80%的电能,用户端智能化用电管理对用户可靠、安全、节约用电有十分重要的意义。构建智能用电服务体系*推广用户端智能仪表、智能用电管理终端等设备用电管理解决方案,实现电网与用户的双向良性互动。用户端急需解决的研究内容主要包括:表计,智能楼宇、智能电器、增值服务、客户用电管理系统、需求侧管理等课题。

Acrel-3000WEB电能管理解决方案通过对用户端用电情况进行细分和统计,以直观的数据和图表向管理人员或决策层展示各分项用电的使用消耗情况,便于找出高耗能点或不合理的耗能习惯,有效节约电能,为用户进一步节能改造或设备*提供准确的数据支撑。

4.2应用场所

1)办公建筑(商务办公、大型公共建筑等);

2)商业建筑(商场、金融机构建筑等);

3)旅游建筑(宾馆饭店、娱乐场所等);

4)科教文卫建筑(文化、教育、科研、医疗卫生、体育建筑等);

5)通信建筑(邮电、通信、广播、电视、数*等);

6)交通运输建筑(机场、车站、码头建筑等)。

5系统结构

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6系统功能

6.1实时监测

系统人机界面友好,以配电一次图的形式直观显示配电线路的运行状态,实时监测各回路电压、电流、功率、功率因数、电能等电参数信息,动态监视各配电回路断路器、隔离开关、地刀等合、分状态,以及有关故障、告警等信号。

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6.2电能统计报表

系统以丰富的报表支撑计量体系的完整性。系统具备定时抄表汇总统计功能,用户可以自由查询自系统正常运行以来任意时间段内各配电节点的用电情况,即该节点进线用电量与各分支回路消耗电量的统计分析报表。该功能使得用电可视透明,并在用电误差偏大时可分析追溯,维护计量体系的正确性。

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6.3详细电参量查询

在配电一次图中,当鼠标移动到每个回路附近时,鼠标指针变为手形,鼠标单击可查看该回路详细电参量,包括三相电流、三相电压、三相总有功功率、总无功功率、总功率因数、正向有功电能,并可以查24小时相电流趋势曲线24小时电压趋势曲线。

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6.4运行报表

系统具有实时电力参数和历史电力参数的存储和管理功能,所有实时采集的数据、顺序事件记录等均可保存到数据库,在查询界面中能够自定义需要查询的参数*时间或选择查*近更新的记录数据等,并通过报表方式显示出来。用户可以根据需要定制运行日报、月报,支持导Excel格式文件,还可以根据用户要求导PDF格式文件。

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6.5变压器运行监视

系统对配电系统总进线、主变压器、重要负荷出线的运行状态进行在线实时监视,用曲线显示电流、变压器运行温度、有功需量、有功功率、视在功率、变压器负荷率等运行趋势,分析变压器负荷率及损耗,方便运行维护人员及时掌握运行水平和用电需求,确保供电安全可靠。

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6.6实时报警

系统具有实时报警功能,系统能够对配电回路断路器、隔离开关、接地刀分、合动作等遥信变位,保护动作、事故跳闸,以及电压、电流、功率、功率因数越限等事件进行实时监测,并根据事件*发出告警。系统报警时自动弹出实时报警窗口,并发出声音或语音提醒。

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6.7历史事件查询

系统能够对遥信变位,保护动作、事故跳闸,以及电压、电流、功率、功率因数越限等事件记录进行存储和管理,方便用户对系统事件和报警进行历史追溯,查询统计、事故分析。

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6.8电能质量监测

系统可以对整个配电系统范围内的电能质量进行持续性的监测,运行维护人员可以通过谐波分析棒图、报表掌握进线、变压器、重要回路的电压、电流谐波畸变率、谐波含量、电压不平衡度等,及时采取相应的措施,降低谐波损耗,减少因谐波造成的异常和事(该功能需要选配带谐波监测功能的电力仪表,不需要可删除。

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6.9遥控操作

系统支持对断路器、隔离开关、接地刀等进行分、合遥控操作。系统具有严格的密码保护和操作权限管理功能,对于每次遥控操作,系统自动生成操作记录,记录内容包含操作人、操作时间、操作类型等。实现该功能需要断路器本身具有电操机构及保护保测控装置具备遥控功能等硬件设备的支持。

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6.10用户权限管理

系统为保障系统安全稳定运行,设置了用户权限管理功能。通过用户权限管理能够防止未经授权的操作(如配电回路名称修改等)。可以定义不*别用户的登录名、密码及操作权限,为系统运行、维护、管理提供可靠的安全保障。

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6.11通讯状态图

系统支持实时监视接入系统的各设备的通讯状态,能够完整的显示整个系统网络结构;可在线诊断设备通讯状态,发生网络异常时能自动在界面上显示故障设备或元件及其故障部位。从而方便运行维护人员实时掌握现场各设备的通讯状态,及时维护出现异常的设备,保证系统的稳定运行。

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6.12视频监控

视频监控展示了当前实时画面(视频直播),选中某一个变配电站,即可查看该变配电站内视频信息。

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6.13用户报告

用户报告页面主要用于对选定的变配电站自动汇总一个月的运行数据,对变压器负荷、配电回路用电量、功率因数、报警事件等进行统计分析。

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6.14APP支持

电力运维手机支监控系"设备档"待办事"巡检记"缺陷记"五大模块,支持一次图、需量、极值、用电量、视频、曲线、温湿度、同比、环比、电能质量、各种事件报警查询,设备档案查询、待办事件处理、巡检记录查询等。

img16img17 

7系统硬件配置

应用场合

型号

图片

功能

电能管理软件

Acrel-3000WEB

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Acrel-3000WEB电能管理软件全方监视用户配电系统的运行状态和电量数据,为用户提供更好的运维服务。平台提供用户概况、电力数据监测、电能质量分析、用电分析、//年用能数据报表、异常事件报警和记录、运行环境监测等功能,并支持多平台、多终端数据访问。

智能网关

Anet-2E8S1

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8RS485串口,光耦隔离2路以太网接口,支ModbusRtuModbusTCP.DL/T645-1997DL/1645-2007CJT188-2004OPCUA等协议的数据接入ModbusT-c(主、从)104(主、从)、建筑能耗SNMPMQTT等协议上传,支持不同协议向多平台转发数;输入电:AC/DC22ov,导轨式安装。

ANet-2E4SM

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4RS485串口,光耦隔离2路以太网接口,支ModbusRtuModbusTCPDL/T645-1997DL/T645-2007CJT188-2004OPCUAModbusTCP(主、从)104(主、从)、建筑能耗SNMPMOTT;(主模块)输入电:DC12V~36V.4G扩展模块485扩展模块。

ANet-485

M485:4路光耦隔RS485

ANet-M4G

M4G:4G全网通

35kV/10kV/6kV微机保护装置

AM6系列

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35kV及以下配电系统线路、主变、配电变压器、电动机、电容器PT/PT并列、母/备自投等保护。

35kV/10kV/6kV弧光保护

ARB5-M

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主控单元,可20路弧光信号4个扩展单元,弧光保护<8组)、失灵保(4组)TA断线监测4组)、非电量保护、装置故障告警

ARB5-E

扩展单元*多可以插6块扩展插件,每个扩展插件可以采5路弧光信号

ARB5-S

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弧光探头,建议安装地点包括(但*于)断路器室、电缆室、母线室,可面板开孔安装,亦可支架式安装。弧光探头的检测范围是一个角度180°,半0.5m的扇形区域。

35kV/10kV/6kV进线柜电能质量在线监测

APView500

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1024点波形采样,集谐波分析、波形采样、电压暂//中断、闪变监测、电压不平衡度监测、事件记录、测量控制等功能为一体,能够满110kV及以下供电系统电能质量监测的要求。

35kV/10kV/6kV间隔智能操控、节点测温

ASD500

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液晶屏显示一次回路动态模拟图、弹簧储能指示、高压带电显示及闭锁、验电、核相3路温湿度控制及显示、远/就地、分合闸、储能旋钮、预分预合闪光指示、分合闸完好指示、分合闸回路电压测量、人体感应、柜内照明控制1路以太网2RS4851USB接口GPS对时、高压内电气接点无线测温、全电参量测温、脉冲输出4~20mA输出

35kV/10kV/6kV传感器

ATE400

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合金片固定CT感应取电,启动电流大5A,测温范-50-125,测量精±1;传输距离空150

35kV/10kV/6kV间隔电参量测量

APM830

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(IukWkvarkWhkvarhHzcos),零序电In,四象限电能,实时*需量,本月和上月极值,电流、电压不平衡度66种报警类型及外部事件SOE16条事件记录,支SD卡扩展记录2-63次谐波2DI+2DO,RS485/ModbusLCD显示

高压重要回路

或低压进线柜

APM810

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(IUkWkvarkWhkvarhHzcoso),零序电In,四象限电能,实时*需量,本月和上月极值,电流、电压不平衡度,负载电流柱状图显示66种报警类型及外部事件SOE)16条事件记录,支SD卡扩展记录2-63次谐波2DI+2DO,RS485/ModbusLCD显示

AEM96

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三相电参UIPQSPFF测量,总正反向有功电能统计,正反向无功电能统;2-31次分次谐波及总谐波含量分析、分相谐波及基波电参量(电压、电流、功)电流规3×1.5(6)A,有功电能精0.5S*,无功电能精2*

ADW300/4G

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三相电压、电流、功率、功率因数、频率测;电压电流相角、电压电流不平衡度测;电压电2-31次分次谐波及总畸变测量当月及上三月的电压、电流、功率极值记;*需量及上十二月历史需量记;事件记录、复费率、四象限电能及历史电能记;4路开关量输入2路开关量输;4路测;1路剩余电流测;支持本地显示及按键设;有功电能精1*。通讯方:RS485通讯Lora无线通讯4G;WIFI通讯

0.4kV出线

AEM72

img31 

三相电参UIP0sPFF测量,总正反向有功电能统计,正反向无功电能统;2-31次分次谐波及总谐波含量分析、分相谐波及基波电参量(电压、电流、功率电流规3×1.5(6)A,有功电能精0.5S*.无功电能精2*

DTSD1352

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三相电参uIPQsPFF测量,分相正向有功电能统计,总正反向有功电能统计,总正反向无功电能统红外通;电流规:经互感器接3×1(6)A.直接接3×10(8o)A,有功电能精0.5S*,无功电能精2*

ACR120EL

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LCD显示、全电参量测(U1PQPFF);四象限电能计;RS485/Modbus;可选复费率电能统计*需量统;4DI+2DO;RS485通讯接口Modbus协议

照明箱

DDSD1352

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单相电参UIPQSPFF测量,正反向电能计;红外RS485;电流规:10(60A,有功电能精1*,无功精2*;可选配复费率

DDS1352

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单相电参UIPQSPFF测量,正反向电能计;RS485;电流规:10(60)A,有功电能精1*,无功精2*;:1P

电流互感器

AKH-0.66/K

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开口式电流互感器

8结语

采用总线桥技术,将两种不同的总线通讯连接到一起,将现场的多功能电力仪表接DCS系统,通DCS系统的强大处理功能进行数据转换和通讯处理,再通OPC技术将电能数据预生产数据传送到管理系统数据库中,为生产管理提供了实时和准确的信息,是传统的人工抄表和单一的电力后台软件不可比拟的。融合的电能管理系统势必成为电能管理DCS系统集合的新趋势,为工厂的节能减排和绿色生产提供有力的技术支.

参考文献:

[1]PD194Z系列液晶多功能网络电力仪表用户手[K].:江阴长江斯菲尔电力仪表有限公.

[2]PB-B-MM_V3X产品手册现场总线PRO-FIBUS(中国)技术资*

[3]OPCDataAccessCustomInterfaceStandardVersion2.0

[4].深入浅SQLserver2000开发、管理及应用实[M].:人民邮电出版社2011.

[5].电能管理在水泥厂的应用

[6]安科瑞企业微电网设计与应用手2022.05.

 


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