工厂电力负荷用电量实时监控系统开发.doc

工厂电力负荷用电量实时监控系统应用项目介绍随着我国电力需求的快速增长，保证电网安全经济运行，如何提高电力能源的利用效率已成为我国厂矿企业电管部门面临的关键性和迫切性问题。通过采用信息化、自动化技术，提升设备运行水平及管理能力，是企业增强竞争能力的有效手段。旨在提高用电部门电能监控技术水平和应变能力，必须对工厂电力负荷和日用电量进行实时监控，以合理调度用电负荷，科学地指导安排生产计划，有效地避开峰电时段。既能有效避免限电拉闸最大负荷的产生，从而避免因停电造成的生产设备损害。并能作到最大限度地为企业减少峰电时段的高昂电费支出。1.企业现状与节能的重要性节能是我国经济发展的一项长远战略方针,同时,也是企业降低生产成本、实施价值的一项重要内容。根据用电规律，我国电力部门通常将一天化分成5个时段，并按照三种价格标准进行收费。既全天的电价分为峰电价格，平电价格和谷电价格三种，谷电价格还不足于峰电价格的1/3，是最为经济的。可想而知能耗大的电力设备若能安排在谷电时段工作，则比起峰电时段工作能节约很大一部分电费开销。因此，合理的调配各个车间的工作班次和时间，就成了关键所在。要实现合理分配，当然首先要明了各车间在各个时段的用电能耗。2005年该厂在架设企业内部光纤网络的同期，着手投资建造基于IPC研华工控机的电力负荷实时监控系统平台。以实现在厂内总调度台主服务器上采集工厂开闭所10KV电源进线电能负荷和厂用电量。包括高压开关柜的电能表电能数据，并直接采集分布在各厂区车间动力变压器电能数据，可以反映出各变压器下各个部门380V电力负荷和用电量数据信息；从而科学的合理地指挥调度电力负荷安排车间生产作业计划，达到节能增效的目的。2.电力负荷实时监控系统设计2.1采集站点基本配置厂总调度台智能电能表128个开闭所数据采集站RS-4851KV/380V动力变压器28个 图1 工厂开闭所数据采集站基本组成本方案要求开闭所变压器间装备数字式智能电能表，而且不支持模拟式跳字的老式电能表。目前几乎所有企业都已经更换成的智能电能仪表了。由于智能电能表有东方电子、长沙威胜等多个等厂家的产品1，将所有电能表按照品牌和通讯协议不同版本进行分组并分别设置地址，将RS485的通讯信号分组串并接在一起后，经转换模块接入计算机串口。如新购置电能表最好采用一个厂家产品为好。转换模块采用光电隔离，能防雷击的隔离电压为3000V，由外接电源供电。如分组多则需要扩展多串口卡，开闭所电能数据采集站基本组成，如图1所示。3.工厂电能监控管理解决方案随着社会经济的快速发展，能源问题已经成为制约经济和社会发展的重要因素，节约能源列入基本国策。能源利用的科学化的监控管理是解决能源问题的重要依据。能源系统中电力和电器设备（如：高低压开关柜、变压器、直流屏、电缆等电力设施设备；空调、风机、水泵、空压机等电器设备）占主要部分。同时这些电器设备也是风、冷、气、热的制造者和用水、用煤（油）的动力源，所以能源管理的核心就是对用电系统运行及状态的安全性、合理性的进行实时监控及科学化的管理。工厂电能监控管理查询系统软件就是针对能源动力设备的特点提出的能源管理整体解决方案。该系统即时掌握变配电系统的实时运行状态，发现运行故障即时响应。为值守人员提供负荷分析，方便合理调度、远控合分闸、躲峰填谷，安全控制和事故处理。减少和避免了操作误判断，缩短了事故停电时间，实现对变配电系统的现代化运行管理。 3.1工厂电力负荷用电量网络实时监控软件产品与变电站自动化软件的区别 一直以来人们对电能监控管理有一个误区，认为电能监控管理软件就是变电站自动化系统产品，一些有变电站保护系统的企业自认为已实现了用电管理。其实不然，变电站保护系统只是针对10KV或10KV以上的供电回路的安全性和操作性设计的系统产品，远远不能满足企业能源管理甚至是电能管理的需求。本公司所获得的计算机软件著作权登记证书，具有完全自主知识产权。如图2所示。图2 计算机软件著作权登记证书工厂电力负荷实时监控查询管理系统，他能集变配电系统、空压站系统、锅炉系统等数据采集、显示计量于一体，运用先进的数据分析挖掘技术，实现科学管理决策。对变配电系统各种运行开关量状态和各种电参数进行实时采集、显示和计量。可以包括对空压站系统、锅炉系统等非电力数据的采集、显示和计量。对能源系统的经济运行、负荷分析、躲峰填谷、经济核算、合理调度等科学管理作用。以下给出几组实际应用单位的电能采集数据、全厂负荷曲线、用电量实时数据日报表；以及全厂用电量图3 车间部门用电量采集监控界面数据查询网站系统的相关运行界面。图3各工段（变压器）用电量参数实时监控数据界面。其中的平均电费越低表明是三班深夜谷电区间工作的效果。上述界面中用电量单位：万度；最大负荷单位：KW。 图4 全厂负荷合计与各车间负荷历史曲线采集（一天）注释：该厂全厂最大负荷量峰值大约在34000KW。3.2 电能监控系统主要功用实现对电气和动力设备运行状态的实时监视，从而保障能源系统的正常工作实现对电力设备耗能的计量，实现管理成本的精确核算电力负荷实时监控查询管理系统实现能耗及用电成本统计功能，减少“跑、冒、滴、漏”，完善内部能量考核管理,真正体现“管理出效益”的意义。 实现根据系统组态画面、实时采集数据列表及历史数据库分析每个回路的实际用电量，可按回路的名称、站号记录用电量情况。实现主要的耗电源回路分析。实现各回路的电能计量和有关配电回路能量消耗的查看。根据用电成本来优化电力合同，达到供电单位对电能更好的分配管理。实现峰谷平计费。 图5 全厂车间部门组合用电量实时数据报表 图6 用电量数据查询网站系统查询结果3.3实现对整个能源系统运行的综合监测，提高系统的安全保护能力电能实时监控能源管理系统提供对能源设施及设备的监控及数据分析，可提高能源系统的安全保护能力，便于及时处理以避免事故或隐患的出现（如火灾等），减少损失。通过设定参数的阈值，实现各种电量的越限报警和对潜在的事故进行预报警功能。供配电系统出现异常时，可以及时了解到有关故障信息（故障原因、性质、地点及发生时间），来指导维修，减少故障的处理时间及停电时间。 实现对整个能源系统问题诊断，提高管理工程师的实施效率，实现对整个能源系统运行数据分析，提升企业管理决策能力。系统配置历史数据库管理系统，可以实现各种记录根据用户要求按照对象、性质、时间等项目进行检索，以便进行查询和故障分析。系统具有对测量数据等信息的按日、月、年等进行统计报表功能。系统可以统计和打印所监控的所有电流值、电压值、功率值、频率值、功率因数值以及这些参数一天24小时变化曲线。 统计和打印各断路器运行状态变化时间及故障报警时间、类别及操作人信息。统计和打印有功电度、无功电度的一天24小时内单位小时用电量，同时具有峰、平谷、计费功能，能够实时计算每天的用电量和平均电费，日总用电量和所有费用。 电能实时监控管理软件实现能源管理智能化、信息化，提升企业的核心竞争力开放性技术，实现各类智能设备的数据协议自动转换；及与其他软件的数据接口。构造企业信息平台，通过系统能源监控数据与ERP系统整合，利用先进的数据挖掘技术，使生产效率和市场效益最大化。通过系统设备运行数据，制定临时或定期的设备维修计划；按计划维修、减少运营和维修成本。实现系统数据资源共享、供配电设备综合档案管理等诸多优点，为现代化管理提供了坚实、可靠的基础。3.4能源管理建设情况& p* _9 T9 Ib, e2 A5 M1 : R9 T) a7 H; 原先企业用电概况4 r9 ( m4 Y% t T! ( t, p ; i- _- l6 S6 q5 b+ 0 Y$ X 公司原来对每个生产部门规定了用电的最高限额，生产车间应有计划合理地安排生产任务，不得超过用电的限额，以此对车间进行考核。但由于人工操控的原因，对车间用电管理不够到位，大多数车间出现了超额用电的情况，但由于缺乏事实凭据，不能有效的制止这种情况的发生，也不能对各车间进行科学合理的考核。造成工厂用电不合理、电费成本高、配电管理难度大的现状，成为了公司急需解决的一个重要问题。( g$ J( Z$ b) 4. 电能负荷监控系统运行界面说明和基本技术要求1）每种界面设常用（主菜单）按钮：用电负荷、负荷曲线、用电量、系统图、打印、修改、退出等七种，每种菜单按钮均是下拉式菜单形式，详见用电负荷界面。2） 每种界面设定当前时间（年、月、日、时、分、秒）、当前总功率、当前功率因数等显示窗口。3） 用电负荷均显示当前实际值，不作保存，纵向操作界面用滚动条拖动。4） 负荷曲线设左右双向移动标尺，界面设标尺时间、标尺负荷、日最大负荷和月最大负荷显示窗口。负荷曲线滚动保存1600天，操作界面用滚动条拖动，标尺用光电鼠标拖动。5） 用电用量列表方式显示日，月总有功电量，峰平谷分时段电量，平均电价，总无功电量，功率因数和日、月最大负荷数据，数据要求能保存3年，每月滚动一次。6） 供电系统图表历史数据可以长期保存。7） 数据的打印：如一幅界面能排下的，采用界面打印，如一幅界面不能排下的，则采用页面打印或分页面打印。8） 数据的修改：系统中需要修改的数据有：峰平谷时段、峰平谷电价，电能计量表单位组合、倍率、供电系统图等。9） 系统退出运行后，只要计算机关机，则所有数据的处理照常进行。10） 峰平谷时段定义：峰段10：0012：00时：18：0022：00时，平段8：0010：00时：12：0018：00时：22：0024：00时，谷段0：008：00时。11） 例如：平均电价的计算：平均电价=（峰电量峰电价单价+谷电价+（总电量-峰电量-谷电量）平电单价）/总电量。峰电单价0.7631元/KWH：平电单价0.4229元/KWH：谷电单价0.2035元/KWH；计算电费峰、平、谷的单价可以更新改变。12） 功率因数的计算：功率因数=SQRT（1/1+（无功电量/有功电量）2）。在此省略。4.1 实际应用 在东风公司铸造厂该厂电力系统共分7条电力进线路组成，分别对变电所60多个线路变压器和大型设备进行连接，组成一高速以太网，各条线路再通过模块采集数据，将信号通过以太网传输到主控服务器上，能源管理系统便可对全厂负荷情况进行了实时监控。我厂管理人员只需坐在办公室里就可知晓当前全厂以及各线路、车间的负荷情况，对于正在超额用电的车间就可作出及时的管理办法，并提供确实的凭据已考核各个车间。7 Q M5 K/ ! j. - w2 从管理角度上，系统为变电所无人值守创造条件，节约相应的人力资源，提高管理水平，代替了原先变电所的人工操控，使我们管理人员不到现场就可全面及时地掌握厂区总负荷情况以及各线路、车间用电负荷情况，对于不合理用电可以及时进行制止。方便合理的对用电负荷进行管理。我们只要会操作鼠标就能进行操作。在能源管理系统的监控下，工厂每条线路、车间的负荷情况都一一在电脑里显示。如图：+在一次接线图上，系统运行方式，有关线路、变压器、有功电力、无功电力、电流等平均电费、日总用电量和各表计的日总电费都能反映出来。 我们还能对各线路上的电量进行分析，对各车间的生产进行考核。 对于不合理用电的车间，可以拿出其用电数据对其分析讲解，并加以改正。如遇到供电部门要求限电，我们则必须在5分钟之内把负荷降下来。我们通过总调度台内部电话通知工厂开闭所，对于人工操控的变电所，我们人员必须到现场对各开关进行手工分闸，由于变电开闭所多而分布散，我们人员在规定的时间内进行拉闸限电难度比较大。采用了电能监控管理系统后，对各开关分合操作就相当简单了。0 g, - k! G. P( n* 所以，从经济和管理的角度上可以看出，电能实时监控能源管理系统为我公司带来的效益是非常明显的，对于系统的投资将很快能收回。( t+ e9 o1 R; # p) a1 z & 系统采用了高级硬件配置和成熟的软件技术，加上雄厚的售后服务体系，使系统的日常运行相当稳定。我相信随着日后不断地和系统磨合、增加对系统其他功能的熟悉程度，要达到变电所无人管理将不是一个不可逾越的目标。& S( d% A( R7 x& m( R/ K9 u9 A5. 总结7 T0 m3