电力需求侧治理及智能电力监控技术在水泥行业错峰限电中的应用.docx

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1、电力需求侧治理及智能电力监控技术在水泥行业错峰限电中的应用电力需求侧治理及智能电力监控技术在水泥行业错峰限电中的应用上海嘉定201801一、行业用户用电特性分析水泥制造隶属于非金属矿物制造业目录下的水泥、石灰和石膏制造业，属于重工业，指以水泥熟料参加适量石膏或者一定混合材料，经研磨设备水泥磨磨制到规定的细度制成水凝水泥的消费活动。该行业日趋大规模消费，其消费工艺流程极具普遍性，无外乎矿石开采、传输矿石粉碎回转旋窑烧制熟料研磨成品封装，消费性质为三班制连续作业。该行业一般都有110kV或者220kV变电站配保安电源供电，有的还有余热自发电厂，变电站降压后供各分厂。其用电负荷较大，一般在8万千瓦左

2、右乃至更大；消费性质一般为三班制连续作业。二、行业用户介入错峰限电才能分析1.该行业用电负荷大且为连续性负荷，不受时段、季节、气候影响。2.该行业紧急错峰限电可快速停用水泥磨机、生料磨机等高耗电用电设备负荷，紧急错峰才能较强，但保窑负荷不能介入紧急错峰限电。3.该行业用户阶段性错峰可以通过安排集中检修和减产等方式开展，如采用集中检修方式，只需保存保窑负荷以及局部生活照明灯等检修设备用电，一般为1000千瓦左右的检修负荷即可；如采用停产方式，可以逐步停开消费线，以降低消费负荷，到达错峰效果。三、行业用户介入错峰限电技术方案一缺口等级IV级介入方案1.阶段性错峰：执行错峰指令时优先安排局部水泥磨机

3、介入错峰。完成错峰指标的前提下，结合自身消费工艺流程可有选择地在不同时段释放局部设备负荷。2.紧急错峰接到错峰指令后需快速投入可限负荷，优先安排空调照明设备，无法知足时安排局部水泥磨机介入错峰，然后根据指令逐步释放负荷恢复正常消费。二缺口等级III级介入方案1.阶段性错峰：在保证平安的前提下，在执行IV级方案的根底上，在错峰时段内全部水泥磨机和局部生料磨机介入错峰。完成错峰指标的前提下，结合自身消费工艺流程可有选择地在不同时段释放局部设备负荷。2.紧急错峰1)接到错峰指令后需快速投入可限负荷，然后根据指令逐步释放负荷恢复正常消费。2)在执行IV级方案的根底上，接到错峰指令后需快速投入全部水泥磨

4、机限负荷，然后根据指令逐步释放负荷恢复正常消费。三缺口等级II级介入方案1.阶段性错峰：1)在保证平安的前提下，在执行III级方案的根底上，在错峰时段内全部水泥磨机、生料磨机以及矿山远间隔传输带传送系统介入错峰。完成错峰指标的前提下，结合自身消费工艺流程可有选择地在不同时段释放局部设备负荷。2)对于响应时间慢的矿山远间隔传输带传送系统设备需提早做好介入错峰预备，保证所有可限负荷全额全时段介入错峰。2.紧急错峰1)接到错峰指令后需快速投入可限负荷，然后根据指令逐步释放负荷恢复正常消费。2)在执行III级方案的根底上，接到错峰指令后快速投入全部水泥磨机、生料磨机，必要时停运回转旋窑主动力设备，启用

5、辅助传输设备到达限负荷目的。然后根据指令逐步释放负荷恢复正常消费。四缺口等级I级介入方案1.阶段性错峰：1)考虑到电力缺口较大，可以安排企业全厂检修，只保存检修设备所需的用电负荷。2)在错峰时段内首先投入可限负荷高，响应时间快的水泥磨机、生料磨机以及回转旋窑主动力设备等可限负荷设备；同时逐步投入响应时间慢的矿山远间隔传输带传送系统，保证所有可限负荷全部介入错峰。2.紧急错峰在执行II级方案的根底上接到错峰指令后需快速投入水泥磨机、生料磨机以及回转旋窑主动力设备等可限负荷设备限制负荷，然后根据指令逐步释放负荷恢复正常消费。四、行业用户介入错峰限电风险及考前须知1.停用熟料和原料粉磨系统风险及考前

6、须知必须提早预备，待所有料排尽后，才可以停机，否那么将导致提升机重载情况下无法开机，或传输斜槽内由于被粉料堵塞，导致再次开机后系统较长时间无法正常传输粉料。预备时间一般需要10分钟。2.矿山远间隔传输带传送系统必须提早预备，待传送带上所有矿料排尽后，才可以停机，否那么将导致提传输带重载情况下无法再次开机。预备时间由传输间隔决定，一般不少于30分钟。3.回转旋窑不可以急停，在主动力设备停顿后10分钟内要启用回转旋窑辅助传动装置。否那么由于回转旋窑长度到达数十米，在急停的情况下将导致窑体变形，内部耐火砖松动脱落，熟料硬化后堵塞窑体等后果。满料情况下需要较长时间72小时才能将料排空。因此，该行业介入

7、错峰不宜采用强迫拉电或者遥控设备控制限电，企业应制定有效内部应急预案，主动配合错峰施行，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中材萍乡水泥有限公司是江西省萍乡市的用电大户，老消费线每年电费支出达几千万人民币，故用户非常注重班组用电考核。因安科瑞为其老消费线设计的电能治理系统运行表现良好，4500t/d新消费线的电能治理系统仍由安科瑞设计。5.1工程概述中材萍乡水泥有限公司成立于2020年，注册资金38861.775万元，隶属于中国中材集团，专业从事水泥的消费、销售。公司目前主要消费：32.5级复合硅酸盐水泥和42.5级普通硅酸盐水泥。中材萍乡水泥有限

8、公司4500t/d熟料水泥消费线工程位于萍乡市上栗县福田镇连陂村，最终产品为水泥和熟料。工程于2020年5月开工建立，方案于2020年9月完工，工程静态总投资2.8亿元。中材萍乡水泥4500t/d新线的供电由福田镇供电局引两路110kV供电线路至新线总降变电所，通过25000MVA的1#主变和31500MVA的2#主变降压至10kV并配出到厂区窑头、窑尾、原料磨、水泥磨、石灰石破碎等各个消费线配电室。试运行阶段新消费线由老厂区供电，如今消费线投产，供电线路正常运作，1#主变未投，靠2#主变为整条新线的消费供电。新消费线10kV配电系统接线方式为三相四线，两路进线之间设有母联。总降配电系统一次图

9、如下：5.2需求分析中材萍乡水泥新线先期针对总降变电所各回路进展电度计量，视消费线使用情况决定是否将电能治理系统扩大至消费线各10kV配电系统，新线0.4kV配电系统设计中不做计量功能。10kV总降配电室有10kV开关柜27台，其中19个回路需要做电度计量，而两台主变10kV和110kV侧及110kV总进线这5个回路需要单独做电度计量。3个备用回路将来可能改成余热利用发电，需计量反向电度。用户每两小时做一次消费用电量记录，按照天天早中晚三班进展考核，早班时间为8：00am4:00pm，中班为4:00pm12:00pm，夜班为0：00am8:00am。每周将总降变电所数据与消费线配电室数据比对一

10、次，每月与供电局提供的耗电数据比对，以此作为考核各班组产能能耗的根据。5.3系统构造整个系统采设计了一套Acrel-3000电能治理系统，采用分层分布式构造，即现场设备层、网络治理层、监控治理层，如图1所示图1本工程中，通过在总降10kV开关柜上安装安科瑞电气股份有限公司ACR320E系列多功能电力仪表来实现变电所各回路电度计量。另由珠海万利达在总降二楼中控室使用与开关柜同型号仪表组电度表屏用以计量新线110kV进线、1#2#主变高压侧及低压侧的正向有功、无功电度。此外，在原料磨、水泥磨、窑头、窑尾、石灰石破碎等处消费线配电室10kV开关柜上也装有ACR320E系列仪表。电能治理系统先期只将总

11、降配电室和中控室的多功能仪表进展后台组网，即现场设备层由总降配电室和中控室内所有ACR320E系列仪表组成。现场仪表采用屏蔽双绞线RVVSP2*1.0作为RS485总线的传输介质，每一根485总线上挂接的仪表设备数目不超过20台，线路总长不超过100米，以此保证数据链路的稳定性。本工程中，24块仪表分成2路，即配电室的19台仪表和中控室的5台仪表分别通过一根485总线与后台系统通讯。因先期系统较小，通讯治理层设备选取了Korenix所产的4口串口效劳器Jetport5604I，可以同时集成4路RS485总线并带有光电隔离功能。串口效劳器安装在中控室网络机柜中，通过工业以太网TCP/IP协议与站

12、控治理层连接，以太网传输介质为超五类STP屏蔽线。本工程中预留了工业网络交换机以备今后系统扩容。站控治理层主要设备是DELL的工作站、山特1KVA的塔式UPS电源以及惠普的A4幅面打印机，操纵系统软件WindowXPSP3，电能治理系统软件为Acrel-3000系列产品。本工程全部设备均使用有线式连接，通讯组网施工于新线消费线启动前完成，在试运行期间完成系统调试，电能治理系统于2020年12月与消费线同时投运。5.4系统功能数据收集与治理配电需要的数据收集主要通过ACR320E网络多功能仪表、PT、CT等装置，将现场各用电设备的运行参数，包括：电流、电压、有功功率、无功功率、功率因数、有功电度

13、等遥测信息及断路器分合闸状态等遥信状态进展收集。仪表均通过485总线连接至智能通讯效劳器，并通过以太网接口接入至电能治理主机ACR320E网络多功能仪表采用RS485接口和MODBUS-RTU通讯协议，RS485采用屏蔽线双绞线传输，接线简单方便；通讯接口是半双工通讯，数据最高传输速率为10Mbps。RS-485接口是采用平衡驱动器和差分接收器的组合，抗噪声干扰才能增强，总线上允许连接多达32个设备，最大传输间隔为1.2km。信息处理对信号收集系统所收集实时数据进展统计、分析、计算，将数据进展定时存储。对同用电单位不同时期、不同用电单位同一时期用电量进展统计；作为电费的治理平台，与实际发生电费

14、进展比拟；根据挪动油机发电量，对消耗燃油进展估算。明晰的反映全厂各个部门的用电构成，建立标杆部门，通过与标杆部门的比拟，发现偷电、漏电、长明灯、未使用设备下电等环节；对不同的节能方案节能效果的评估，有利于有针对性地选择节能措施，还可以作为合同能源治理工程的计量系统；电能报表实现了实现了所有电能数据的按时间查询，分为分钟、小时、日、月年等五种类型；电能汇总表，所有监控设备电能汇总，按时间段查询，自动计算任意时段用电量；打印及导出，所有报表及界面均可打印，或者以EXCEL、WORD格式导出；电能报表如图2所示图2画面显示19寸彩色液晶显示作为人机交互界面，实时显示配电系统各种信息画面，包括各断路器

15、当前状态、各回路当前电压、电流、功率等测量值的实时信息。声光提示报警信息、保护设备动作及复位信息，具体界面如图3所示：图3用电趋势负荷趋势曲线提供了某一段时间内该回路的负荷趋势，方便治理员把握用电设备的运行状况，通过对历史数据的分析，可为今后新增部门和设备提供科学的用电量估算；通过分析大楼内每个设备的用电量和设备的品牌、型号、使用年限等设备具体信息来评估设备用电是否公道；通过大楼内各部门用电同比、环比的报表分析，得出各设备用电是否公道；对某一节能设备或者技术在使用一定时间后，评测的节能效率是否与当初的预计一致。用电趋势如图4所示：图4告警与控制告警的提示和通知模块可以将日常监控系统治理模块统计

16、的异常数据进展分类整理，对超出标杆电量一定范围的数据，通过硬件的支持发出声光、短信、工单等形式的告警，报警查询界面如图5所示：报警提示框显示报警发生的时间、回路名、回路用处、数据点、数据点讲明和报警内容假设是过负荷报警还将显示被报警的电流值和所设定的报警限值图5六、主要监控产品1高压回路或者低压进线回路选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、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；4

17、DI+3DODO3做过压、欠压、过流、不平衡报警；RS485通讯接口、Modbus协议或者DL/T645规约。外形尺寸：120120mm，开孔尺寸：108108mm。适用于高压重要回路或者低压进线柜。2低压联络或者出线回路选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：9696mm，开孔尺寸：8888mm。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

18、等保护功能、8DI+4DO、电能治理、漏电保护、SOE记录、多种起动形式、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者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协议或者DL/T645规约可选。外形尺寸：768974mm，4模数。适用于照明箱的电流、电压测量；单相电能计量。ARDDTSF1352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

19、、电能脉冲输出、RS485通讯接口、Modbus协议或者DL/T645规约可选。外形尺寸：1268974mm，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协议或者DL/T645规约可选。外形尺寸：1268974mm，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，进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.2021.1版. 2水泥行业错峰限电技术指导.作者简介：吴海英，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治理系统，Email:acrelwhy163手机：15000539641