【應用案例】電能管理系統(tǒng)在水泥廠的應用

未曉妃

安科瑞電氣股份有限公司 上海嘉定 201801

   公司擁有日產(chǎn)5000噸新型干法水泥熟料生產(chǎn)線兩條。目前電能系統(tǒng)分布如下:總降配電站、窯頭配電站、原料磨配電站、水泥磨配電站、石灰石礦山配電站、轉(zhuǎn)運配電站。各個配電站電能并未做通訊采集，工序消耗能源主要是通過人工分析，增加工作人員勞動強度，不便于公司生產(chǎn)調(diào)度安排。公司的電能計量表是按生產(chǎn)系統(tǒng)進行分布的，各重要系統(tǒng)的進出線柜都安裝有兩級電能表;主要分布方式為:總降110KV進線及上一*變電站出線都安裝有網(wǎng)絡電能表，總降至各系統(tǒng)的出線及各系統(tǒng)的進線也都安裝有網(wǎng)絡電能表，現(xiàn)場各系統(tǒng)的主機設備也都安裝有網(wǎng)絡電能表，但公攤部分設備如空壓機、循環(huán)水泵、堆料機、皮帶機等安裝的是機械電表，無法進行電量傳輸。部分網(wǎng)絡電能表以脈沖方式進DCS傳輸上中控計量電量，以脈沖方式計量電量存在偏差,公攤部分設備安裝的是機械電表不能傳輸?shù)街锌?，目前公司中控顯示的各系統(tǒng)電量累計量，工序電耗存在比較大的偏差，由于原來備用DCS數(shù)字量模塊有限，大多數(shù)主機設備電量也都沒有傳輸?shù)街锌?。每月只能采用相對落后的人工進行抄表核算各系統(tǒng)電耗、工序電耗及主機單機電耗。

1概述

  電能管理系統(tǒng)(以下簡稱EMS是基于對對電能管理體系的理解，通過科學的網(wǎng)絡化、數(shù)字化、信息化技術建立的一個靈活的電能、安全和生產(chǎn)指揮管理平臺，以實時數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)為核心，實時、有*地集成生產(chǎn)數(shù)據(jù)，為作業(yè)優(yōu)化提供依據(jù)，實現(xiàn)從生產(chǎn)一線到管理決策，從計劃信息到車間業(yè)務執(zhí)行,從產(chǎn)品管理到現(xiàn)場操作地信息無縫整合，使電能管理與電能生產(chǎn)使用的全過程有*結合，深*挖掘生產(chǎn)過程地根源性問題，達到對生產(chǎn)環(huán)節(jié)地合理調(diào)度指揮和安全監(jiān)控，提高生產(chǎn)能力和管理水平。

2設計

  現(xiàn)場通訊網(wǎng)絡分為兩層:底層網(wǎng)絡通訊介質(zhì)使用RS485通訊電纜，通訊協(xié)議采用Modbus通訊規(guī)約:上層網(wǎng)絡通訊協(xié)議采用TCP/IP網(wǎng)絡協(xié)議，由于距離較遠，為保證通訊速率和質(zhì)量，采用光纖通訊。通訊設備采用專為工業(yè)環(huán)境設計地通訊管理機?，F(xiàn)場將各配電室設備分布采集，借助各個配電室DCS柜與工程師站光纖與服務器連接，以保證通訊速率及避免循環(huán)死區(qū)，司時盡可能減少故障范圍，把低速串行信號轉(zhuǎn)換為高速以太網(wǎng)，將現(xiàn)場地電力數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)送入DCS系統(tǒng)。

3數(shù)據(jù)采集

  數(shù)據(jù)集采集與處理是供配電系統(tǒng)安全監(jiān)視和監(jiān)控的基礎，監(jiān)控系統(tǒng)能實時和定時采集電氣設備地?？哿?電流、電壓、功率、電度、頻率、溫度等)和開關量(斷路器及隔離開關位置信號、繼電保護及自動裝置信號、設備運行狀態(tài)信號等)。監(jiān)控系統(tǒng)軟件可以通過網(wǎng)絡直接讀取個配電室網(wǎng)絡儀表采集的數(shù)據(jù)，并可以對采集的所有地數(shù)據(jù)進行處理和存儲。

4特點

  實現(xiàn)對各個配電站能源消耗做自動化抄表，大大減輕了電工的工作強度，并保證了抄表的高精度，實現(xiàn)了操作員的能耗考核。

  為操作員節(jié)能降耗提供實時數(shù)據(jù)，讓操作員不斷優(yōu)化自身操作，已達到節(jié)約能耗目的。這好比同一輛車，不同的人員駕駛，油耗是不一樣的。

  此系統(tǒng)實現(xiàn)每個相關管理人員在辦公室通過內(nèi)部網(wǎng)頁瀏覽，即可監(jiān)視、分析實時與歷史電能消耗情況，方便了管理人員找到能耗的關鍵點及切入點。

  為管理人員進行能耗分析提供便利，以前一般是能源消耗后，通過人工抄表計算，所以只能進行相對滯后的分析。電能管理系統(tǒng)的投用，使管理人員根據(jù)實時數(shù)據(jù)情況，及時對設備的運行進行調(diào)整。

  此系統(tǒng)還可以根據(jù)實際要求，對操作員工作過程中的操作參數(shù)做記錄，為操作員優(yōu)化自身提供條件。由于此系統(tǒng)同時能實現(xiàn)人工分析數(shù)據(jù)錄入，這樣為能源系統(tǒng)自動分析過程和人工分析過程做對比，為數(shù)據(jù)真實性提供依據(jù)。

5電能消耗分類

  工廠電能消耗分礦石電耗、熟料綜合電耗、水泥綜合電耗、噸產(chǎn)品發(fā)運電耗。

  工序電耗分石灰石工序電耗、硅質(zhì)(含鐵質(zhì))原料工序電耗、原煤和外購輔材(原料)進廠工序電耗生料工序電耗、熟料工序電耗、水泥粉磨工序電耗水泥包裝工序電耗、發(fā)運工序電耗。

6工廠用電分類

  工廠用電分供電線損、變損用電，工藝設備用電，輔助生產(chǎn)和后勤用電，新建工程和外單位用電（工廠不需支付用電費用）四部分。

7安科瑞Acrel-3000WEB電能管理解決方案

7.1概述

  用戶端消耗著整個電網(wǎng)80%的電能，用戶端智能化用電管理對用戶可靠、安全、節(jié)約用電有十分重要的意義。構建智能用電服務體系，推廣用戶端智能儀表、智能用電管理終端等設備用電管理解決方案，實現(xiàn)電網(wǎng)與用戶的雙向良性互動。用戶端急需解決的研究內(nèi)容主要包括：先進的表計，智能樓宇、智能電器、增值服務、客戶用電管理系統(tǒng)、需求側管理等課題。

  安科瑞Acrel-3000WEB電能管理解決方案通過對用戶端用電情況進行細分和統(tǒng)計，以直觀的數(shù)據(jù)和圖表向管理人員或決策層展示各分項用電的使用消耗情況，便于找出高耗能點或不合理的耗能習慣，有*節(jié)約電能，為用戶進一步節(jié)能改造或設備升級提供準確的數(shù)據(jù)支撐。

7.2應用場所

（1）辦公建筑（商務辦公、大型公共建筑等）；

（2）商業(yè)建筑（商場、金融機構建筑等）；

（3）旅游建筑（賓館飯店、娛樂場所等）；

（4）科教文衛(wèi)建筑（文化、教育、科研、醫(yī)*衛(wèi)生、體育建筑等）；

（5）通信建筑（郵電、通信、廣播、電視、數(shù)據(jù)中*等）；

（6）交通運輸建筑（機場、車站、碼頭建筑等）。

7.3系統(tǒng)結構

7.4系統(tǒng)功能

1）實時監(jiān)測

系統(tǒng)人機界面友好，以配電一次圖的形式直觀顯示配電線路的運行狀態(tài)，實時監(jiān)測各回路電壓、電流、功率、功率因數(shù)、電能等電參數(shù)信息，動態(tài)監(jiān)視各配電回路斷路器、隔離開關、地刀等合、分狀態(tài)，以及有關故障、告警等信號。

2）電能統(tǒng)計報表

系統(tǒng)以豐富的報表支撐計量體系的完整性。系統(tǒng)具備定時抄表匯總統(tǒng)計功能，用戶可以自由查詢自系統(tǒng)正常運行以來任意時間段內(nèi)各配電節(jié)點的用電情況，即該節(jié)點進線用電量與各分支回路消耗電量的統(tǒng)計分析報表。該功能使得用電可視透明，并在用電誤差偏大時可分析追溯，維護計量體系的正確性。

3）詳細電參量查詢

在配電一次圖中，當鼠標移動到每個回路附近時，鼠標指針變?yōu)槭中危髽藛螕艨刹榭丛摶芈吩敿氹妳⒘?，包括三相電流、三相電壓、三相總有功功率、總無功功率、總功率因數(shù)、正向有功電能，并可以查看24小時相電流趨勢曲線及24小時電壓趨勢曲線。

4）運行報表

系統(tǒng)具有實時電力參數(shù)和歷史電力參數(shù)的存儲和管理功能，所有實時采集的數(shù)據(jù)、順序事件記錄等均可保存到數(shù)據(jù)庫，在查詢界面中能夠自定義需要查詢的參數(shù)、時間或選擇查詢更新的記錄數(shù)據(jù)等，并通過報表方式顯示出來。用戶可以根據(jù)需要定制運行日報、月報，支持導出Excel格式文件，還可以根據(jù)用戶要求導出PDF格式文件。

5）變壓器運行監(jiān)視

系統(tǒng)對配電系統(tǒng)總進線、主變壓器、重要負荷出線的運行狀態(tài)進行在線實時監(jiān)視，用曲線顯示電流、變壓器運行溫度、有功需量、有功功率、視在功率、變壓器負荷率等運行趨勢，分析變壓器負荷率及損耗，方便運行維護人員及時掌握運行水平和用電需求，確保供電安全可靠。

6）實時報警

系統(tǒng)具有實時報警功能，系統(tǒng)能夠?qū)ε潆娀芈窋嗦菲鳌⒏綦x開關、接地刀分、合動作等遙信變位，保護動作、事故跳閘，以及電壓、電流、功率、功率因數(shù)越限等事件進行實時監(jiān)測，并根據(jù)事件等級發(fā)出告警。系統(tǒng)報警時自動彈出實時報警窗口，并發(fā)出聲音或語音提醒。

7）歷史事件查詢

系統(tǒng)能夠?qū)b信變位，保護動作、事故跳閘，以及電壓、電流、功率、功率因數(shù)越限等事件記錄進行存儲和管理，方便用戶對系統(tǒng)事件和報警進行歷史追溯，查詢統(tǒng)計、事故分析。

8）電能質(zhì)量監(jiān)測

系統(tǒng)可以對整個配電系統(tǒng)范圍內(nèi)的電能質(zhì)量進行持續(xù)性的監(jiān)測，運行維護人員可以通過諧波分析棒圖、報表掌握進線、變壓器、重要回路的電壓、電流諧波畸變率、諧波含量、電壓不平衡度等，及時采取相應的措施，降低諧波損耗，減少因諧波造成的異常和事故(該功能需要選配帶諧波監(jiān)測功能的電力儀表，不需要可刪除。

9）遙控操作

系統(tǒng)支持對斷路器、隔離開關、接地刀等進行分、合遙控操作。系統(tǒng)具有嚴格的密碼保護和操作權限管理功能，對于每次遙控操作，系統(tǒng)自動生成操作記錄，記錄內(nèi)容包含操作人、操作時間、操作類型等。實現(xiàn)該功能需要斷路器本身具有電操機構及保護保測控裝置具備遙控功能等硬件設備的支持。

10）用戶權限管理

系統(tǒng)為保障系統(tǒng)安全穩(wěn)定運行，設置了用戶權限管理功能。通過用戶權限管理能夠防止未經(jīng)授權的操作（如配電回路名稱修改等）。可以定義不同級別用戶的登錄名、密碼及操作權限，為系統(tǒng)運行、維護、管理提供可靠的安全保障。

11）通訊狀態(tài)圖

系統(tǒng)支持實時監(jiān)視接入系統(tǒng)的各設備的通訊狀態(tài)，能夠完整的顯示整個系統(tǒng)網(wǎng)絡結構；可在線診斷設備通訊狀態(tài)，發(fā)生網(wǎng)絡異常時能自動在界面上顯示故障設備或元件及其故障部位。從而方便運行維護人員實時掌握現(xiàn)場各設備的通訊狀態(tài)，及時維護出現(xiàn)異常的設備，保證系統(tǒng)的穩(wěn)定運行。

12）視頻監(jiān)控

視頻監(jiān)控展示了當前實時畫面（視頻直播），選中某一個變配電站，即可查看該變配電站內(nèi)視頻信息。

13）用戶報告

用戶報告頁面主要用于對選定的變配電站自動匯總一個月的運行數(shù)據(jù)，對變壓器負荷、配電回路用電量、功率因數(shù)、報警事件等進行統(tǒng)計分析。

14）APP支持

電力運維手機支持“監(jiān)控系統(tǒng)”、“設備檔案”、“待辦事項”、“巡檢記錄”和“缺陷記錄”五大模塊，支持一次圖、需量、用電量、視頻、曲線、溫濕度、同比、環(huán)比、電能質(zhì)量、各種事件報警查詢，設備檔案查詢、待辦事件處理、巡檢記錄查詢等。

7.5系統(tǒng)硬件配置清單

8總結

   構建電能系統(tǒng)的目的是為公司生產(chǎn)決策提供信息平臺，電能系統(tǒng)對企業(yè)合理調(diào)配資源，實現(xiàn)*大化地創(chuàng)造社會財富地要求。它對于改*企業(yè)業(yè)務流程、提高企業(yè)核心競爭力具有顯著作用。提供了企業(yè)信息化集成的*佳解決方案，它把企業(yè)的物流、人流、資金流、信息流統(tǒng)一起來進行管理，以求*大限度地利用企業(yè)現(xiàn)有的資源，實現(xiàn)企業(yè)經(jīng)濟效益的*大化。