電力需求側(cè)管理及智能電力監(jiān)控技術(shù)在石油化工行業(yè)錯(cuò)峰限電中的應(yīng)用

一、行業(yè)用戶用電特性分析

石油化工在國民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展中有重要作用，是我國的支柱產(chǎn)業(yè)之一。石油化工指以石油和天然氣為原料，生產(chǎn)石油產(chǎn)品和石油化工產(chǎn)品的加工工業(yè)。石油產(chǎn)品主要包括各種燃料油（汽油、煤油、柴油等）和潤滑油以及液化石油氣、石油焦碳、石蠟、瀝青等。生產(chǎn)這些產(chǎn)品的加工過程常被稱為石油煉制，簡稱煉油。石油化工產(chǎn)品以煉油過程提供的原料油進(jìn)一步化學(xué)加工獲得。生產(chǎn)石油化工產(chǎn)品的*步是對原料油和氣（如丙烷、汽油、柴油等）進(jìn)行裂解，生成以乙烯、丙烯、丁二烯、苯、甲苯、二甲苯為代表的基本化工原料。步是以基本化工原料生產(chǎn)多種有機(jī)化工原料（約200種）及合成材料 （塑料、合成纖維、合成橡膠），用電特性一般為三班制連續(xù)生產(chǎn)。

石油化工行業(yè)用戶設(shè)備分類表

二、行業(yè)用戶參與錯(cuò)峰限電能力分析

由于行業(yè)特殊性，該行業(yè)除了非生產(chǎn)性負(fù)荷及非連續(xù)性生產(chǎn)的常壓蒸餾生產(chǎn)車間（常壓蒸餾緊急限電也有經(jīng)濟(jì)損失），其他負(fù)荷都要提*小時(shí)通知才能安全生產(chǎn)，才能不發(fā)生事故。

三、行業(yè)用戶參與錯(cuò)峰限電技術(shù)方案

3.1缺口等級IV級參與方案

1. 階段性錯(cuò)峰

停用后勤、政工等科室的空調(diào)、辦公、照明等非生產(chǎn)性用電負(fù)荷

2. 緊急錯(cuò)峰

停用后勤科室的空調(diào)、辦公、照明等非生產(chǎn)性用電負(fù)荷

3.2缺口等級III級參與方案

1.階段性錯(cuò)峰

停用生產(chǎn)部門的空調(diào)、辦公、照明等非生產(chǎn)性用電負(fù)荷

2.緊急錯(cuò)峰

停用生產(chǎn)部門的空調(diào)、辦公、照明等非生產(chǎn)性用電負(fù)荷

3.3缺口等級II級參與方案

1. 階段性錯(cuò)峰：

1） 停用空調(diào)、辦公、照明等非生產(chǎn)性用電負(fù)荷（除生產(chǎn)調(diào)度系統(tǒng)外）；

2） 提*小時(shí)通知，停用非連續(xù)性生產(chǎn)的半成品車間。

2.緊急錯(cuò)峰

停用空調(diào)、辦公、照明等非生產(chǎn)性用電負(fù)荷（除生產(chǎn)調(diào)度系統(tǒng)外）

3.4缺口等級I級參與方案

1.階段性錯(cuò)峰

安排企業(yè)進(jìn)行檢修。

2.緊急錯(cuò)峰

停用非連續(xù)性生產(chǎn)的常壓蒸餾生產(chǎn)車間

四、行業(yè)用戶參與錯(cuò)峰限電風(fēng)險(xiǎn)及注意事項(xiàng)

1. 在石油化工生產(chǎn)過程中突然失電，除了非生產(chǎn)性負(fù)荷及非連續(xù)性生產(chǎn)的常壓蒸餾生產(chǎn)車間（常壓蒸餾緊急限電也有經(jīng)濟(jì)損失）其他車間生產(chǎn)系統(tǒng)都會(huì)向外排放有毒有害物質(zhì)，對環(huán)境造成大污染，并在較大范圍對人員造成傷害或致命；致使爆炸，產(chǎn)生嚴(yán)重后果。

2. 消防水泵是易燃易爆的化工企業(yè)在生產(chǎn)過程中保持相應(yīng)壓力并正常運(yùn)轉(zhuǎn)的安保設(shè)施，如失電停止運(yùn)轉(zhuǎn)以面臨火災(zāi)事故不能及時(shí)施救，會(huì)行成事故的擴(kuò)大和人員財(cái)產(chǎn)的更大損失。

因此，該行業(yè)用戶應(yīng)及早制定應(yīng)急預(yù)案，參與錯(cuò)峰時(shí)應(yīng)主動(dòng)配合錯(cuò)峰實(shí)施，及時(shí)與供電企業(yè)溝通，采取檢修或輪休等方式，避免采用強(qiáng)制拉電或遙控設(shè)備控制限電，杜絕惡性事故發(fā)生，主動(dòng)擔(dān)負(fù)社會(huì)責(zé)任的同時(shí)又將損失降到zui低。

五、智能電力監(jiān)控的功能與應(yīng)用

5.1系統(tǒng)概述

上海安科瑞電氣股份有限公司承接某地中國石油大廈遠(yuǎn)程自動(dòng)抄表系統(tǒng)項(xiàng)目的設(shè)計(jì)與實(shí)施。采用ACREL-2000型電力監(jiān)控系統(tǒng)， 本監(jiān)控系統(tǒng)的監(jiān)控范圍：高壓配電室、低壓配電室1#、低壓配電室2#的電力儀表。其中低壓配電室1#、2#有上海安科瑞電氣股份有限公司儀表PZ80-E4共146臺。

5.2用戶需求

該石油化工企業(yè)電力監(jiān)控系統(tǒng)所要實(shí)現(xiàn)的功能是：遠(yuǎn)程監(jiān)視大廈高低壓配電系統(tǒng)的所有電參量；實(shí)時(shí)界面顯示高低壓各回路的重要電參數(shù)，高靈敏度和可靠度的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)刷新率；能看到實(shí)時(shí)的數(shù)據(jù)和查詢各高壓回路和低壓進(jìn)線以及低壓重要出線回路的電流曲線圖（或者負(fù)荷曲線圖）；所有回路具有電參數(shù)查詢報(bào)表，能查詢到秒級的電參量歷史值；電能報(bào)表，根據(jù)管理的需要可適當(dāng)修改報(bào)表格式，能查詢?nèi)我鈺r(shí)刻的電能值。

5.3設(shè)計(jì)思路

按照該石油化工企業(yè)的實(shí)際需求和智能元器件的功能，完成系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，主要功能為：一次主接線圖界面顯示；電參量遙測及電參量越限報(bào)警；事件記錄，系統(tǒng)運(yùn)行異常監(jiān)測；故障報(bào)警及操作記錄；電能報(bào)表查詢與打??；歷史曲線，用戶權(quán)限管理、高壓遙控、低壓主進(jìn)線遙控等主要功能。

整個(gè)系統(tǒng)采用網(wǎng)絡(luò)分布式結(jié)構(gòu)，監(jiān)控主機(jī)位于監(jiān)控室內(nèi)，系統(tǒng)采用開放的通訊協(xié)議，通過現(xiàn)場總線連接到通訊服務(wù)器。

5.4系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)   

本系統(tǒng)采用分層分布式計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)即間隔層、通訊層和站控層如下圖所示：

間隔層主要的設(shè)備為：電力儀表、開關(guān)量采集模塊和智能斷路器等。這些裝置分別對應(yīng)相應(yīng)的一次設(shè)備安裝在電氣柜內(nèi)，這些裝置均采用RS485通訊接口，通過現(xiàn)場MODBUS總線組網(wǎng)通訊，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)現(xiàn)場采集。

中間層主要為：通訊服務(wù)器，其主要功能為把分散在現(xiàn)場采集裝置集中采集，同時(shí)遠(yuǎn)傳至站控層，完成現(xiàn)場層和站控層之間的數(shù)據(jù)交互。

站控層：設(shè)有高性能工業(yè)計(jì)算機(jī)、顯示器、UPS電源、打印機(jī)等設(shè)備。監(jiān)控系統(tǒng)安裝在計(jì)算機(jī)上，集中采集顯示現(xiàn)場設(shè)備運(yùn)行狀況，以人機(jī)交互的形式顯示給用戶。

以上網(wǎng)絡(luò)儀表均采用RS485接口和MODBUS-RTU通訊協(xié)議，RS485采用屏蔽線傳輸。

5.5系統(tǒng)的主要功能

一、數(shù)據(jù)采集與處理

數(shù)據(jù)采集是配電監(jiān)控的基礎(chǔ)，數(shù)據(jù)采集主要由底層多功能網(wǎng)絡(luò)儀表采集完成，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)的本地實(shí)時(shí)顯示。需要完成采集的信號包括：三相電壓U、三相電流I、頻率Hz、功率P、功率因數(shù)COSφ、電度Ep、遠(yuǎn)程設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)等數(shù)據(jù)。

數(shù)據(jù)處理主要是把按要求采集到的電參量實(shí)時(shí)準(zhǔn)確的顯示給用戶，達(dá)到配電監(jiān)控的自動(dòng)化化和智能化要求，同時(shí)把采集到的數(shù)據(jù)存入數(shù)據(jù)庫供用戶查詢。

二、人機(jī)交互

系統(tǒng)提供簡單、易用、良好的用戶使用界面。采用全中文界面，配電系統(tǒng)電氣一次主接線圖，顯示設(shè)備狀態(tài)及實(shí)時(shí)運(yùn)行參數(shù)；畫面實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)刷新；模擬量顯示；開關(guān)量顯示；報(bào)警記錄顯示等。

1、高壓一次圖：

高壓一次圖為系統(tǒng)主監(jiān)控畫面，主要實(shí)時(shí)監(jiān)測高壓回路的運(yùn)行狀態(tài)，重要的電參量等。界面上各回路一次圖顯示紅色代表合閘，綠色代表分閘。

2、低壓一次圖：

實(shí)時(shí)顯示低壓進(jìn)線回路，電容補(bǔ)償、出線回路的合分閘情況，實(shí)時(shí)刷新負(fù)載、電流、電壓、功率等的實(shí)時(shí)值。

3、實(shí)時(shí)、歷史曲線圖：

界面內(nèi)的的功能按鈕包括時(shí)間間隔的選擇，刷新曲線、鼠標(biāo)縮放、鼠標(biāo)平移，搜索曲線、曲線在顯示見面里的左右移動(dòng)以及電流曲線位置的調(diào)整。電流在趨勢圖中位置的調(diào)整分為5個(gè)檔，用戶可以根據(jù)查詢電流的大小，選擇適當(dāng)?shù)牧砍獭?/p>

4、電能、電量報(bào)表

此電能報(bào)表支持手動(dòng)輸入時(shí)間查詢?nèi)魏螘r(shí)段和任何回路的耗電量。同一變壓器下的出線回路安排在同一個(gè)電能報(bào)表內(nèi)，便于管理人員的統(tǒng)計(jì)管理。系類報(bào)表可設(shè)計(jì)成用戶慣用的電能報(bào)表格式，以延續(xù)工作人員的工作風(fēng)格。

5、高壓光子牌：

顯示微機(jī)保護(hù)裝置上電、裝置掉電、裝置復(fù)位、信號復(fù)歸、遙控操作、就地操作、修改保護(hù)定值、裝置自檢錯(cuò)誤、裝置超溫等信號，信號跳變時(shí)伴隨聲光報(bào)警。

三、故障報(bào)警及事故追憶

在配電系統(tǒng)發(fā)生運(yùn)行故障時(shí)，會(huì)及時(shí)發(fā)出聲報(bào)警提示用戶及時(shí)響應(yīng)故障回路，同時(shí)自動(dòng)記錄事件發(fā)生的時(shí)間地點(diǎn)，以被用戶查詢，追憶故障原因。

四、數(shù)據(jù)庫建立與查詢

主要完成遙測量和遙信量定時(shí)采集，并且建立數(shù)據(jù)庫，定期生成報(bào)表，以供用戶查詢打印。

五、用戶權(quán)限管理

可根據(jù)買方要求添加和刪除軟件的用戶數(shù)量和設(shè)置用戶的權(quán)限。針對不同級別的用戶，設(shè)置不同的權(quán)限組，防止因人為誤操作給生產(chǎn)，生活帶來的損失，實(shí)現(xiàn)配電系統(tǒng)的安全，可靠運(yùn)行。

六、主要監(jiān)控產(chǎn)品

（1）高壓回路或低壓進(jìn)線回路選ACR330ELH儀表

該表為電能質(zhì)量分析儀表，主要功能有：LCD顯示、全電參量測量（U、I、P、Q、PF、F、S）；四象限電能計(jì)量、復(fù)費(fèi)率電能統(tǒng)計(jì)；THDu，THDi、2-31次各次諧波分量；電壓波峰系數(shù)、波形因子、電流K系數(shù)、電壓與電流不平衡度計(jì)算；電網(wǎng)電壓電流正、負(fù)、零序分量（含負(fù)序電流）測量；4DI+3DO（DO3做過壓、欠壓、過流、不平衡報(bào)警）；RS485通訊接口、Modbus協(xié)議或DL/T645規(guī)約。外形尺寸：120×120mm，開孔尺寸：108×108mm。適用于高壓重要回路或低壓進(jìn)線柜。

（2）低壓聯(lián)絡(luò)或出線回路選ACR220EL電力儀表

該表主要功能有：LCD顯示、全電參量測量（U、I、P、Q、PF、F）；四象限電能計(jì)量、復(fù)費(fèi)率電能統(tǒng)計(jì)、zui大需量統(tǒng)計(jì)；4DI+2DO；RS485通訊接口、Modbus協(xié)議。外形尺寸：96×96mm，開孔尺寸：88×88mm。適用于低壓聯(lián)絡(luò)柜、出線柜。

（3）低壓出線柜選ARD系列

該表測量三相電流、定值查詢、定值整定、過載、斷相（不平衡）、堵轉(zhuǎn)、欠載、外部故障、阻塞、欠壓等保護(hù)功能、8DI+4DO、電能管理、漏電保護(hù)、SOE記錄、多種起動(dòng)模式、RS485通訊接口、MODbus協(xié)議/Profibus-DP協(xié)議可選。

（4）節(jié)能產(chǎn)品可選APF有源濾波裝置

ANAPF系列有源電力濾波裝置，以并聯(lián)方式接入電網(wǎng)，通過實(shí)時(shí)檢測負(fù)載的諧波和無功分量，采用PWM變流技術(shù)，從變流器中產(chǎn)生一個(gè)和當(dāng)前諧波分量和無功分量對應(yīng)的反向分量并實(shí)時(shí)注入電力系統(tǒng)，從而實(shí)現(xiàn)諧波治理和無功補(bǔ)償。

七、設(shè)備清單

八、結(jié)束語

   該石油化工大廈項(xiàng)目的系統(tǒng)實(shí)施通過集中監(jiān)控微機(jī)的軟件，讀取配電室各儀表的信息量，實(shí)現(xiàn)監(jiān)控機(jī)對配電室的電力儀表集中監(jiān)控。可以了解到整個(gè)大廈的電力系統(tǒng)狀況，這對電力系統(tǒng)事故狀態(tài)下的調(diào)度指揮也很有益處。通過監(jiān)控系統(tǒng)軟件實(shí)現(xiàn)了控制現(xiàn)場儀表；實(shí)現(xiàn)對配電室數(shù)據(jù)采集、監(jiān)控和管理；同時(shí)具備報(bào)警處理等功能。友好的界面操作系統(tǒng)和簡易的操作，使系統(tǒng)更具有人性化。而且，本系統(tǒng)將硬件設(shè)備組裝在自行設(shè)計(jì)的通用開關(guān)柜中，實(shí)現(xiàn)集中管理，同時(shí)也便于系統(tǒng)的維護(hù)與更換，提高產(chǎn)品的模塊化、標(biāo)準(zhǔn)化、層次化，便于系統(tǒng)的擴(kuò)展。采用組態(tài)軟件，減少了電力設(shè)備狀態(tài)監(jiān)視對人力依賴，降低了人力的成本，提高了經(jīng)濟(jì)效益。為電力系統(tǒng)的生產(chǎn)運(yùn)行和管理提供了科學(xué)、準(zhǔn)確的依據(jù)。

參考文獻(xiàn)

[1] 任致程、周中編著  電力電測數(shù)字儀表原理與應(yīng)用指南 中國電力出版社 2007.4

[2] 周中    安科瑞電力監(jiān)控組態(tài)軟件在配電系統(tǒng)中的應(yīng)用.

[3] 石油化工行業(yè)錯(cuò)峰限電技術(shù)指導(dǎo).