周穎
安科瑞電氣股份有限公司 上海嘉定 201801
摘要：結(jié)合某軋鋼廠的現(xiàn)狀和電能管理軟件的優(yōu)勢應(yīng)用，在節(jié)能降耗方面利用電能管理軟件對軋鋼廠電能損耗進行實時監(jiān)控，為實現(xiàn)能源優(yōu)化配置和節(jié)能降耗管理提供了大量數(shù)據(jù)，從而為大型能耗企業(yè)的節(jié)能降耗實施奠定了基礎(chǔ)。
關(guān)鍵詞：軋鋼廠;能耗;電能管理軟件;數(shù)據(jù)監(jiān)測
0 引言
面對鋼鐵行業(yè)“嚴冬"時期的沖擊，我國鋼鐵行業(yè)在新形勢下有了巨大的調(diào)整，降本增效逐漸成為大型能耗企業(yè)的風(fēng)向標，其中，節(jié)能降耗是降本增效中的重中之重。當(dāng)前現(xiàn)代化軋鋼廠的生產(chǎn)活動又呈現(xiàn)出更偏向于智能化的發(fā)展趨勢，這就要求廠內(nèi)電氣設(shè)備的管理工作具有更加先進的水平，重視廠內(nèi)電氣設(shè)備的維護及管理，保證企業(yè)在運作過程中能夠有效節(jié)能降耗。包鋼軌梁廠面對嚴峻的市場形勢，深挖內(nèi)潛，不斷加強基礎(chǔ)管理，大力開展對標升級，提升鋼軌等高效產(chǎn)品質(zhì)量，持續(xù)打好降本增效攻堅戰(zhàn)。從 2017年 1 月份起，軌梁廠為了節(jié)能降耗開始試行日工資標準，這就要求了電氣車間從電能精益方面細化出實際和班產(chǎn)噸鋼電費的差異，從而為節(jié)能降耗提供了指導(dǎo)思想。
1 軟件功能應(yīng)用
某軋鋼廠于1969年1月23日投產(chǎn)，是我國重要的鋼軌和型鋼生產(chǎn)基地之一。 該廠通過不斷引進先進設(shè)備，淘汰落后工藝，改進技術(shù)裝備，已變?yōu)橐粋€全新的現(xiàn)代化工廠，現(xiàn)擁有兩條生產(chǎn)線，一條是2006年9月 投 產(chǎn) 的 1#中型萬能軋鋼生產(chǎn)線 ，另一條是 2013年1月投產(chǎn)的2#大型萬能軋鋼生產(chǎn)線，年生產(chǎn)能力為210萬t。以2#線為例，電氣自動化部2#線10kV供電系統(tǒng)由51#變電所單獨分為4路供電，1#和 2#進線供給輔傳動，3#進線電源供給BD1、BD2主傳動，4#進線電源進線供給CCS主傳動。
軌梁廠2015年電耗最好水平是82.1 kW-h/t鋼 ，全年平均噸鋼電耗是89kW*h，由于 2#線總裝機容量大，噸鋼電耗要比 1#線高。以上數(shù)據(jù)說明軌梁廠在2015年的電耗水平，但是今年完成 31.2元/t，電氣自動化部要采取有效的措施。以上對標數(shù)據(jù)均來自軌梁廠新引進的電量監(jiān)控平臺。
為了進行能源成本控制和能源調(diào)度，制定節(jié)能降耗計劃，對企業(yè)能源消耗水平和分布進行統(tǒng)計分析和全面管理，實現(xiàn)能源系統(tǒng)的持續(xù)經(jīng)濟運行，降低能源使用成本并正確高效地對電能進行管理，我廠引進了一套電力管理軟件。該管理軟件具備電能計量 、分時計費管理功能、電力需量管理功能、能耗分析、能效監(jiān)測、能效評估、能效展示、節(jié)能設(shè)備管理、節(jié)能知識庫，多種能源和生產(chǎn)數(shù)據(jù)采集和轉(zhuǎn)發(fā)功能、電能質(zhì)量管理和電力故障診斷分析功能。
1.1數(shù)據(jù)采集
10 kV的數(shù)據(jù)采集記錄每一回路U、I、kW、kvar、PF、f、kWh、kvarh等全電量數(shù)據(jù)(帶時間標識），采集異常報警信號和非電量信號，采集電力能效監(jiān)測終端的全部信息、事件順序記錄信息等信號。能夠?qū)θ舅须娔鼙O(jiān)測終端進行周期性的掃描和巡檢，數(shù)據(jù)采集周期可自定義設(shè)置，采集的全部數(shù)據(jù)應(yīng)帶有完整的數(shù)據(jù)質(zhì)量狀態(tài)標致并存放在專用數(shù)據(jù)庫中。
圖1 通用管理機專用數(shù)據(jù)庫
1.2數(shù)據(jù)完整性管理和數(shù)據(jù)捕捉
針對前置數(shù)據(jù)采集服務(wù)器異常斷電導(dǎo)致的數(shù)據(jù)缺失，數(shù)據(jù)采集程序應(yīng)具有完整的數(shù)據(jù)完整性檢查功能，能夠?qū)θ笔У臄?shù)據(jù)自動進行數(shù)據(jù)補招。帶規(guī)約轉(zhuǎn)換的數(shù)據(jù)采集服務(wù)器，支持不低于30天的數(shù)據(jù)存儲功能，當(dāng)計算機異常掉電導(dǎo)致數(shù)據(jù)缺失時，計算機恢復(fù)運行自動進行數(shù)據(jù)斷點續(xù)傳，保證數(shù)據(jù)的完整性。監(jiān)控軟件還應(yīng)具有主備數(shù)據(jù)庫，數(shù)據(jù)一致性檢查與同步功能，保證主備數(shù)據(jù)庫數(shù)據(jù)的完整性和一致性。
圖2 數(shù)據(jù)庫維護工具
1.3運行監(jiān)視與控制功能
(1)遙測、遙信、遙控、遙調(diào)、遙視
管理軟件具有基本的遙測、遙信、遙控、遙調(diào)、遙視功能，滿足電力系統(tǒng)反措要求，具有相應(yīng)的閉鎖和事故預(yù)防措施，具有對被選擇的被控對象信息及狀態(tài)提示、操作員和監(jiān)護員登錄、被控對象的所屬終端及編號確認、控制執(zhí)行等一系列過程。遙控和遙調(diào)具有完善的操作密碼驗證和監(jiān)護員機制，可靈活設(shè)置不同的操作權(quán)限，操作要在具有控制權(quán)限的工作站和操作員登陸并輸人操作密碼后方可進行。操作員需具有相應(yīng)的操作權(quán)限，在同一時間只能對同一設(shè)備進行操作。
2 電量分析統(tǒng)計的實現(xiàn)
軌梁廠生產(chǎn)各區(qū)域電能消耗量原來一直是通過人工手抄電表的方式進行統(tǒng)計匯總，采集點不全面，人工抄表統(tǒng)計的數(shù)值誤差大。控制電能的消耗要先從基礎(chǔ)數(shù)據(jù)的準確度上人手。電氣自動化部自主研發(fā)的電量監(jiān)測系統(tǒng)平臺，實現(xiàn)了全廠設(shè)備耗電量的網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控，提高電量數(shù)據(jù)采集的準確度。通過電量分析系統(tǒng)匯總的數(shù)據(jù)分析，電能消耗最大的設(shè)備是主傳動設(shè)備。其次是MCC所帶設(shè)備，主要是液壓系統(tǒng)。第三是輔傳動系統(tǒng)，就是運輸輥道等設(shè)備。主傳
動改造投資較大，所以我們決定從MCC系統(tǒng)人手進行能源控制改進。電能分析系統(tǒng)后臺數(shù)據(jù)直接傳送到廠OA網(wǎng)，在OA網(wǎng)顯示每個班組的電耗信息。方便實時掌握生產(chǎn)用電情況。
3 安科瑞Acrel-3000WEB電能管理解決方案
3.1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(gòu)建智能用電服務(wù)體系，全面推廣用戶端智能儀表、智能用電管理終端等設(shè)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(wù)、客戶用電管理系統(tǒng)、需求側(cè)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(xí)慣，有效節(jié)約電能，為用戶進一步節(jié)能改造或設(shè)備升級提供準確的數(shù)據(jù)支撐。
3.2應(yīng)用場所
（1）辦公建筑（商務(wù)辦公、大型公共建筑等）；
（2）商業(yè)建筑（商場、金融機構(gòu)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)療衛(wèi)生、體育建筑等）；
（5）通信建筑（郵電、通信、廣播、電視、數(shù)據(jù)中心等）；
（6）交通運輸建筑（機場、車站、碼頭建筑等）。
3.3系統(tǒng)結(jié)構(gòu)
3.4系統(tǒng)功能
3.4.1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(guān)、地刀等合、分狀態(tài)，以及有關(guān)故障、告警等信號。
3.4.2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。
3.4.3詳細電參量查詢
在配電一次圖中，當(dāng)鼠標移動到每個回路附近時，鼠標指針變?yōu)槭中?，鼠標單擊可查看該回路詳細電參量，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。
3.4.4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(dǎo)出Excel格式文件，還可以根據(jù)用戶要求導(dǎo)出PDF格式文件。
3.4.5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。
3.4.6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?、隔離開關(guān)、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。
3.4.7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。
3.4.8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(yīng)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。
3.4.9遙控操作
系統(tǒng)支持對斷路器、隔離開關(guān)、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(quán)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(gòu)及保護保測控裝置具備遙控功能等硬件設(shè)備的支持。
3.4.10用戶權(quán)限管理
系統(tǒng)為保障系統(tǒng)安全穩(wěn)定運行，設(shè)置了用戶權(quán)限管理功能。通過用戶權(quán)限管理能夠防止未經(jīng)授權(quán)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(quán)限，為系統(tǒng)運行、維護、管理提供可靠的安全保障。
3.4.11通訊狀態(tài)圖
系統(tǒng)支持實時監(jiān)視接入系統(tǒng)的各設(shè)備的通訊狀態(tài)，能夠完整的顯示整個系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)；可在線診斷設(shè)備通訊狀態(tài)，發(fā)生網(wǎng)絡(luò)異常時能自動在界面上顯示故障設(shè)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(shè)備的通訊狀態(tài)，及時維護出現(xiàn)異常的設(shè)備，保證系統(tǒng)的穩(wěn)定運行。
3.4.12視頻監(jiān)控
視頻監(jiān)控展示了當(dāng)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。
3.4.13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。
3.4.14 APP支持
電力運維手機支持“監(jiān)控系統(tǒng)"、“設(shè)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(shè)備檔案查詢、待辦事件處理、巡檢記錄查詢等。
3.5系統(tǒng)硬件配置清單
應(yīng)用場合 | 型號 | 圖 片 | 功能 |
電能管理軟件 | Acrel-3000WEB | | Acrel-3000WEB電能管理軟件全方監(jiān)視用戶配電系統(tǒng)的運行狀態(tài)和電量數(shù)據(jù)，為用戶提供更好的運維服務(wù)。平臺提供用戶概況、電力數(shù)據(jù)監(jiān)測、電能質(zhì)量分析、用電分析、日/月/年用能數(shù)據(jù)報表、異常事件報警和記錄、運行環(huán)境監(jiān)測等功能，并支持多平臺、多終端數(shù)據(jù)訪問。 |
智能網(wǎng)關(guān) | Anet-2E8S1 | | 8路RS485串口，光耦隔離，2路以太網(wǎng)接口，支持ModbusRtu、ModbusTCP.DL/T645-1997、DL/1645-2007、CJT188-2004、OPC UA等協(xié)議的數(shù)據(jù)接入，ModbusT-c(主、從）、104（主、從）、建筑能耗、SNMP、MQTT等協(xié)議上傳，支持不同協(xié)議向多平臺轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù);輸入電源:AC/DC 22ov，導(dǎo)軌式安裝。 |
ANet-2E4SM | | 4路RS485串口，光耦隔離，2路以太網(wǎng)接口，支持ModbusRtu、ModbusTCP、DL/T645-1997、DL/T645-2007、CJT188-2004、OPC UA、ModbusTCP（主、從）、104(主、從）、建筑能耗、SNMP、MOTT;（主模塊）輸入電源:DC 12 V ~36 V .支持4G擴展模塊，485擴展模塊。 |
ANet-485 | M485模塊:4路光耦隔離RS485 |
ANet-M4G | M4G模塊:支持4G全網(wǎng)通 |
35kV/10kV/6kV微機保護裝置 | AM6系列 | | 35kV及以下配電系統(tǒng)線路、主變、配電變壓器、電動機、電容器、PT監(jiān)測/PT并列、母聯(lián)/備自投等保護。 |
35kV/10kV/6kV弧光保護 | ARB5-M | | 主控單元，可接20路弧光信號或4個擴展單元，弧光保護<8組）、失靈保護(4組）、TA斷線監(jiān)測（4組）、非電量保護、裝置故障告警 |
ARB5-E | 擴展單元，可以插接6塊擴展插件，每個擴展插件可以采集5路弧光信號 |
ARB5-S | | 弧光探頭，建議安裝地點包括（但不限于）斷路器室、電纜室、母線室，可面板開孔安裝，亦可支架式安裝。弧光探頭的檢測范圍是一個角度為180°，半徑0.5m的扇形區(qū)域。 |
35kV/10kV/6kV進線柜電能質(zhì)量在線監(jiān)測 | APView500 | | 裝置1024點波形采樣，集諧波分析、波形采樣、電壓暫降/暫升/中斷、閃變監(jiān)測、電壓不平衡度監(jiān)測、事件記錄、測量控制等功能為一體，能夠滿足110kV及以下供電系統(tǒng)電能質(zhì)量監(jiān)測的要求。 |
35kV/10kV/6kV間隔智能操控、節(jié)點測溫 | ASD500 | | 液晶屏顯示一次回路動態(tài)模擬圖、彈簧儲能指示、高壓帶電顯示及閉鎖、驗電、核相、3路溫濕度控制及顯示、遠方/就地、分合閘、儲能旋鈕、預(yù)分預(yù)合閃光指示、分合閘完好指示、分合閘回路電壓測量、人體感應(yīng)、柜內(nèi)照明控制、1路以太網(wǎng)、2路RS485、1路USB接口、GPS對時、高壓內(nèi)電氣接點無線測溫、全電參量測溫、脈沖輸出、4~20mA輸出 |
35kV/10kV/6kV傳感器 | ATE400 | | 合金片固定，CT感應(yīng)取電，啟動電流大于5A，測溫范圍-50-125℃，測量精度±1℃;傳輸距離空曠150米 |
35kV/10kV/6kV間隔電參量測量 | APM830 | | 三相(I、u、kW、kvar、kWh、kvarh、Hz、cos） ，零序電流In，四象限電能，實時及需量，電流、電壓不平衡度，66種報警類型及外部事件（SOE）各16條事件記錄，支持SD卡擴展記錄，2-63次諧波，2DI+2DO,RS485/Modbus，LCD顯示 |
高壓重要回路 或低壓進線柜 | APM810 | | 三相(I、U、kW、kvar、kWh、kvarh、Hz、coso)，零序電流In，四象限電能，實時及需量，電流、電壓不平衡度，負載電流柱狀圖顯示，66種報警類型及外部事件（SOE)各16條事件記錄，支持SD卡擴展記錄，2-63次諧波，2DI+2DO,RS485/Modbus，LCD顯示 |
AEM96 | | 三相電參量U、I、P、Q、S、PF、F測量，總正反向有功電能統(tǒng)計，正反向無功電能統(tǒng)計;2-31次分次諧波及總諧波含量分析、分相諧波及基波電參量（電壓、電流、功率)﹔電流規(guī)格3×1.5(6)A，有功電能精度0.5S級,無功電能精度2級 |
ADW300/4G | | 三相電壓、電流、功率、功率因數(shù)、頻率測量;電壓電流相角、電壓電流不平衡度測量;電壓電流2-31次分次諧波及總畸變測量當(dāng)月及上三月的電壓、電流、功率;需量及上十二月歷史需量記錄;事件記錄、復(fù)費率、四象限電能及歷史電能記錄;支持4路開關(guān)量輸入、2路開關(guān)量輸出;支持4路測溫;支持1路剩余電流測量;支持本地顯示及按鍵設(shè)置;有功電能精度1級。通訊方式:支持RS485通訊、Lora無線通訊、4G通訊;WIFI通訊 |
0.4kV出線 | AEM72 | | 三相電參量U、I、P、0、s、PF、F測量，總正反向有功電能統(tǒng)計，正反向無功電能統(tǒng)計;2-31次分次諧波及總諧波含量分析、分相諧波及基波電參量（電壓、電流、功率）﹔電流規(guī)格3×1.5(6)A，有功電能精度0.5S級.無功電能精度2級 |
DTSD1352 | | 三相電參量u、I、P、Q、s、PF、F測量，分相正向有功電能統(tǒng)計，總正反向有功電能統(tǒng)計，總正反向無功電能統(tǒng)計﹔紅外通訊;電流規(guī)格:經(jīng)互感器接入3×1(6)A.直接接入3×10(8o)A，有功電能精度0.5S級，無功電能精度2級。 |
ACR120EL | | LCD顯示、全電參量測量(U、1、P、Q、PF、F);四象限電能計量;RS485/Modbus;可選復(fù)費率電能統(tǒng)計、需量統(tǒng)計;4DI+2DO;RS485通訊接口、Modbus 協(xié)議 |
照明箱 | DDSD1352 | | 單相電參量U、I、P、Q、S、PF、F測量，正反向電能計量;紅外及RS485通訊;電流規(guī)格:10(60）A，有功電能精度1級，無功精度2級;可選配復(fù)費率 |
DDS1352 | | 單相電參量U、I、P、Q、S、PF、F測量，正反向電能計量;RS485通訊;電流規(guī)格:10(60)A，有功電能精度1級，無功精度2級;尺寸:1P |
電流互感器 | AKH-0.66/K型 | | 開口式電流互感器 |
4結(jié)語
應(yīng)用電能管理軟件對該軋鋼廠電能損耗進行實時監(jiān)控，通過每日一次統(tǒng)計、月底匯總的形式對單位電耗及電費進行分析?？偨Y(jié)各耗電設(shè)備單耗標準及降耗方法，建立長效機制，實現(xiàn)降本增效。從而為大型能耗企業(yè)的節(jié)能降耗提供了指導(dǎo)思想。
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作者簡介：周穎，女，現(xiàn)任于安科瑞電氣股份有限公司，主要從事電能管理系統(tǒng)的研發(fā)與應(yīng)用，
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