韓歡慶

安科瑞電氣股份有限公司  上海嘉定  201801

摘要：結合某軋鋼廠(chǎng)的現狀和電能管理軟件的優(yōu)勢應用，在節能降耗方面利用電能管理軟件對軋鋼廠(chǎng)電能損耗進(jìn)行實(shí)時(shí)監控，為實(shí)現能源優(yōu)化配置和節能降耗管理提供了大量數據，從而為大型能耗企業(yè)的節能降耗實(shí)施奠定了基礎。

關(guān)鍵詞：軋鋼廠(chǎng);能耗;電能管理軟件;數據監測

0引言

       面對鋼鐵行業(yè)“嚴冬"時(shí)期的沖擊，我國鋼鐵行業(yè)在新形勢下有了巨大的調整，降本增效逐漸成為大型能耗企業(yè)的風(fēng)向標，其中，節能降耗是降本增效中的重中之重。當前現代化軋鋼廠(chǎng)的生產(chǎn)活動(dòng)又呈現出更偏向于智能化的發(fā)展趨勢，這就要求廠(chǎng)內電氣設備的管理工作具有更加先進(jìn)的水平，重視廠(chǎng)內電氣設備的維護及管理，保證企業(yè)在運作過(guò)程中能夠有效節能降耗。包鋼軌梁廠(chǎng)面對嚴峻的市場(chǎng)形勢，深挖內潛，不斷加強基礎管理，大力開(kāi)展對標升級，提升鋼軌等高效產(chǎn)品質(zhì)量，持續打好降本增效攻堅戰。從 2017年 1 月份起，軌梁廠(chǎng)為了節能降耗開(kāi)始試行日工資標準，這就要求了電氣車(chē)間從電能精益方面細化出實(shí)際和班產(chǎn)噸鋼電費的差異，從而為節能降耗提供了指導思想。

1軟件功能應用

       某軋鋼廠(chǎng)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(chǎng)通過(guò)不斷引進(jìn)先進(jìn)設備，淘汰落后工藝，改進(jìn)技術(shù)裝備，已變?yōu)橐粋€(gè)全新的現代化工廠(chǎng)，現擁有兩條生產(chǎn)線(xiàn)，一條是2006年9月 投 產(chǎn) 的 1#中型萬(wàn)能軋鋼生產(chǎn)線(xiàn) ，另一條是 2013年1月投產(chǎn)的2#大型萬(wàn)能軋鋼生產(chǎn)線(xiàn)，年生產(chǎn)能力為210萬(wàn)t。以2#線(xiàn)為例，電氣自動(dòng)化部2#線(xiàn)10kV供電系統由51#變電所單獨分為4路供電，1#和 2#進(jìn)線(xiàn)供給輔傳動(dòng)，3#進(jìn)線(xiàn)電源供給BD1、BD2主傳動(dòng)，4#進(jìn)線(xiàn)電源進(jìn)線(xiàn)供給CCS主傳動(dòng)。 

       軌梁廠(chǎng)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(xiàn)總裝機容量大，噸鋼電耗要比 1#線(xiàn)高。以上數據說(shuō)明軌梁廠(chǎng)在2015年的電耗水平，但是今年完成 31.2元/t，電氣自動(dòng)化部要采取有效的措施。以上對標數據均來(lái)自軌梁廠(chǎng)新引進(jìn)的電量監控平臺。

       為了進(jìn)行能源成本控制和能源調度，制定節能降耗計劃，對企業(yè)能源消耗水平和分布進(jìn)行統計分析和全面管理，實(shí)現能源系統的持續經(jīng)濟運行，降低能源使用成本并正確高效地對電能進(jìn)行管理，我廠(chǎng)引進(jìn)了一套電力管理軟件。該管理軟件具備電能計量 、分時(shí)計費管理功能、電力需量管理功能、能耗分析、能效監測、能效評估、能效展示、節能設備管理、節能知識庫，多種能源和生產(chǎn)數據采集和轉發(fā)功能、電能質(zhì)量管理和電力故障診斷分析功能。

1.1數據采集

      10 kV的數據采集記錄每一回路U、I、kW、kvar、PF、f、kWh、kvarh等全電量數據(帶時(shí)間標識），采集異常報警信號和非電量信號，采集電力能效監測終端的全部信息、事件順序記錄信息等信號。能夠對全站所有電能監測終端進(jìn)行周期性的掃描和巡檢，數據采集周期可自定義設置，采集的全部數據應帶有完整的數據質(zhì)量狀態(tài)標致并存放在專(zhuān)用數據庫中。

圖1 通用管理機專(zhuān)用數據庫

1.2數據完整性管理和數據捕捉

       針對前置數據采集服務(wù)器異常斷電導致的數據缺失，數據采集程序應具有完整的數據完整性檢查功能，能夠對缺失的數據自動(dòng)進(jìn)行數據補招。帶規約轉換的數據采集服務(wù)器，支持不低于30天的數據存儲功能，當計算機異常掉電導致數據缺失時(shí)，計算機恢復運行自動(dòng)進(jìn)行數據斷點(diǎn)續傳，保證數據的完整性。監控軟件還應具有主備數據庫，數據一致性檢查與同步功能，保證主備數據庫數據的完整性和一致性。

圖2 數據庫維護工具

1.3運行監視與控制功能

(1)遙測、遙信、遙控、遙調、遙視 

       管理軟件具有基本的遙測、遙信、遙控、遙調、遙視功能，滿(mǎn)足電力系統反措要求，具有相應的閉鎖和事故預防措施，具有對被選擇的被控對象信息及狀態(tài)提示、操作員和監護員登錄、被控對象的所屬終端及編號確認、控制執行等一系列過(guò)程。遙控和遙調具有完善的操作密碼驗證和監護員機制，可靈活設置不同的操作權限，操作要在具有控制權限的工作站和操作員登陸并輸人操作密碼后方可進(jìn)行。操作員需具有相應的操作權限，在同一時(shí)間只能對同一設備進(jìn)行操作。

圖3 線(xiàn)路監控日報曲線(xiàn)

(2)單線(xiàn)路、單點(diǎn)監測 

       管理軟件具有豐富的數據展示界面，支持以數據 、表格、棒圖、曲線(xiàn)、模擬表盤(pán)等多種方式進(jìn)行數據展示，直觀(guān)展示電力系統一次系統結構圖、變壓器監測圖、線(xiàn)路運行監控圖等多種圖形界面，如針對線(xiàn)路監測，可采用圖表、圖形與數據相結合的方式展示10 kV線(xiàn)路的基本信息，實(shí)時(shí)運行數據、實(shí)時(shí)與歷史功率曲線(xiàn)、顯示當年累計節約電量及排名，年累計發(fā)送無(wú)功、月累計發(fā)送無(wú)功等數據。 

圖4 線(xiàn)路監測年報

(3)設備在線(xiàn)狀態(tài)監測

圖5 線(xiàn)路監測月報

       按照用電設備監測終端的實(shí)際組網(wǎng)結構，直觀(guān)展示整體通訊結構，并通過(guò)浮動(dòng)畫(huà)面的形式，直觀(guān)展示廠(chǎng)區各類(lèi)重點(diǎn)用能設備的基本信息、運行狀態(tài)、重要用能參數、電能質(zhì)量等參數。顯示所有節能裝置的在線(xiàn)狀態(tài)，為設備維護提供依據。對服務(wù)器狀態(tài)和通訊鏈路進(jìn)行監測，通過(guò)網(wǎng)絡(luò )拓撲結構圖監視服務(wù)器，實(shí)現對主站系統健康狀況的實(shí)時(shí)監控，及時(shí)發(fā)現系統出現的風(fēng)險，包括CPU負荷、內存使用情況、磁盤(pán)存儲、網(wǎng)絡(luò )IO等。通過(guò)對定點(diǎn)數據采集情況的統計分析，為通訊鏈路的穩定性做出評估，進(jìn)一步分析出數據采集斷點(diǎn)的原因。

圖6 線(xiàn)路監測日報

1.4基礎數據查詢(xún)與對比分析

       能夠展示和分析電力能效監測終端的基本信 息 ，趨勢曲線(xiàn)、事件波形等。通過(guò)把每個(gè)節點(diǎn)的裝置基本信息、事件、波形分析、趨勢曲線(xiàn)放在同一個(gè)界面里，使用戶(hù)同時(shí)看到相關(guān)信息，用戶(hù)可以根據自己分析的需要很方便地跳轉到相應的功能頁(yè)面查看詳細信息，給用戶(hù)提供較好的體驗。提供對節能裝置任意測點(diǎn)(裝置的定點(diǎn)數據、統計數據)的查詢(xún)分析，并能夠以excel的格式導出。 

1.5設備運行分析與離線(xiàn)設備統計

       統計節能裝置的日投運率、月投運率、日利用小時(shí)數、月利用小時(shí)數、年利用小時(shí)數，并以報表的形 式展示。統計節能裝置的投運狀態(tài)，將未投運設備明細以列表的形式展示，未投運設備按照日、月為周期分別統計。 

       管理軟件具有設備通信狀態(tài)在線(xiàn)監測功能，實(shí)時(shí)在線(xiàn)監測各個(gè)監測點(diǎn)設備的通信狀態(tài)，以列表的形式顯示監測節點(diǎn)設備的節點(diǎn)狀態(tài)、開(kāi)始時(shí)間和更新時(shí)間，用戶(hù)可以清楚地掌握監測設備節點(diǎn)的通信狀態(tài)和數據更新時(shí)間，統計節能設備的離線(xiàn)情況。 

圖7 日報表示例

1.6能效分析報表 

        通過(guò)以報表的形式展示投運后低壓側電壓、電流、有功、無(wú)功、功率因數，投運前功率因數、功率因數提升率、負載率等信息，分析功率因數的提升情況 ；統計每天臺區或者線(xiàn)路裝置安裝點(diǎn)功率因數的最大值及發(fā)生時(shí)刻、最小值及發(fā)生時(shí)刻、功率因數大于 0.95及小于 0.9的時(shí)間、平均功率因數。電力需求側軟件的報表功能應包括：日報表、周報表、月報表、年報表、時(shí)段報表。動(dòng)態(tài)報表模板。各種跨時(shí)段報表以及相關(guān)的最值和差值報表。報表上的采樣數據可經(jīng)的操作人員進(jìn)行修改。 

2 電量分析統計的實(shí)現

       軌梁廠(chǎng)生產(chǎn)各區域電能消耗量原來(lái)一直是通過(guò)人工手抄電表的方式進(jìn)行統計匯總，采集點(diǎn)不全面，人工抄表統計的數值誤差大?？刂齐娔艿南囊葟幕A數據的準確度上人手。電氣自動(dòng)化部自主研發(fā)的電量監測系統平臺，實(shí)現了全廠(chǎng)設備耗電量的網(wǎng)絡(luò )監控，提高電量數據采集的準確度。通過(guò)電量分析系統匯總的數據分析，電能消耗最大的設備是主傳動(dòng)設備。其次是MCC所帶設備，主要是液壓系統。第三是輔傳動(dòng)系統，就是運輸輥道等設備。主傳 

         動(dòng)改造投資較大，所以我們決定從MCC系統人手進(jìn)行能源控制改進(jìn)。電能分析系統后臺數據直接傳送到廠(chǎng)OA網(wǎng)，在OA網(wǎng)顯示每個(gè)班組的電耗信息。方便實(shí)時(shí)掌握生產(chǎn)用電情況。

圖8 能效分析報表

圖9 電能消耗查詢(xún)系統

圖10 總體一覽表

       通過(guò)電量檢測平臺，我們還可以根據產(chǎn)量和電耗計算出實(shí)際噸鋼電費、班產(chǎn)噸鋼電費以及小時(shí)耗電量。一些需要特殊定額的項目也可以根據電能查詢(xún)功能對電量進(jìn)行核算和統計。 

3 安科瑞Acrel-3000WEB電能管理解決方案

3.1概述

       用戶(hù)端消耗著(zhù)整個(gè)電網(wǎng)80%的電能，用戶(hù)端智能化用電管理對用戶(hù)可靠、安全、節約用電有十分重要的意義。構建智能用電服務(wù)體系，全面推廣用戶(hù)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(shí)現電網(wǎng)與用戶(hù)的雙向良性互動(dòng)。用戶(hù)端急需解決的研究?jì)热葜饕ǎ合冗M(jìn)的表計，智能樓宇、智能電器、增值服務(wù)、客戶(hù)用電管理系統、需求側管理等課題。

       安科瑞Acrel-3000WEB電能管理解決方案通過(guò)對用戶(hù)端用電情況進(jìn)行細分和統計，以直觀(guān)的數據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(diǎn)或不合理的耗能習慣，有效節約電能，為用戶(hù)進(jìn)一步節能改造或設備升級提供準確的數據支撐。

3.2應用場(chǎng)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(chǎng)、金融機構建筑等）；

（3）旅游建筑（賓館飯店、娛樂(lè )場(chǎng)所等）；

（4）科教文衛建筑（文化、教育、科研、醫療衛生、體育建筑等）；

（5）通信建筑（郵電、通信、廣播、電視、數據中心等）；

（6）交通運輸建筑（機場(chǎng)、車(chē)站、碼頭建筑等）。

3.3系統結構

3.4系統功能

3.4.1實(shí)時(shí)監測

       系統人機界面友好，以配電一次圖的形式直觀(guān)顯示配電線(xiàn)路的運行狀態(tài)，實(shí)時(shí)監測各回路電壓、電流、功率、功率因數、電能等電參數信息，動(dòng)態(tài)監視各配電回路斷路器、隔離開(kāi)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電能統計報表

       系統以豐富的報表支撐計量體系的完整性。系統具備定時(shí)抄表匯總統計功能，用戶(hù)可以自由查詢(xún)自系統正常運行以來(lái)任意時(shí)間段內各配電節點(diǎn)的用電情況，即該節點(diǎn)進(jìn)線(xiàn)用電量與各分支回路消耗電量的統計分析報表。該功能使得用電可視透明，并在用電誤差偏大時(shí)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(xún)

       在配電一次圖中，當鼠標移動(dòng)到每個(gè)回路附近時(shí)，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(wú)功功率、總功率因數、正向有功電能，并可以查看24小時(shí)相電流趨勢曲線(xiàn)及24小時(shí)電壓趨勢曲線(xiàn)。

3.4.4運行報表

       系統具有實(shí)時(shí)電力參數和歷史電力參數的存儲和管理功能，所有實(shí)時(shí)采集的數據、順序事件記錄等均可保存到數據庫，在查詢(xún)界面中能夠自定義需要查詢(xún)的參數、時(shí)間或選擇查詢(xún)更新的記錄數據等，并通過(guò)報表方式顯示出來(lái)。用戶(hù)可以根據需要定制運行日報、月報，支持導出Excel格式文件，還可以根據用戶(hù)要求導出PDF格式文件。

3.4.5變壓器運行監視

       系統對配電系統總進(jìn)線(xiàn)、主變壓器、重要負荷出線(xiàn)的運行狀態(tài)進(jìn)行在線(xiàn)實(shí)時(shí)監視，用曲線(xiàn)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(shí)掌握運行水平和用電需求，確保供電安全可靠。

3.4.6實(shí)時(shí)報警

       系統具有實(shí)時(shí)報警功能，系統能夠對配電回路斷路器、隔離開(kāi)關(guān)、接地刀分、合動(dòng)作等遙信變位，保護動(dòng)作、事故跳閘，以及電壓、電流、功率、功率因數越限等事件進(jìn)行實(shí)時(shí)監測，并根據事件等級發(fā)出告警。系統報警時(shí)自動(dòng)彈出實(shí)時(shí)報警窗口，并發(fā)出聲音或語(yǔ)音提醒。

3.4.7歷史事件查詢(xún)

       系統能夠對遙信變位，保護動(dòng)作、事故跳閘，以及電壓、電流、功率、功率因數越限等事件記錄進(jìn)行存儲和管理，方便用戶(hù)對系統事件和報警進(jìn)行歷史追溯，查詢(xún)統計、事故分析。

3.4.8電能質(zhì)量監測

       系統可以對整個(gè)配電系統范圍內的電能質(zhì)量進(jìn)行持續性的監測，運行維護人員可以通過(guò)諧波分析棒圖、報表掌握進(jìn)線(xiàn)、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(shí)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測功能的電力儀表，不需要可刪除。

3.4.9遙控操作

       系統支持對斷路器、隔離開(kāi)關(guān)、接地刀等進(jìn)行分、合遙控操作。系統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，系統自動(dòng)生成操作記錄，記錄內容包含操作人、操作時(shí)間、操作類(lèi)型等。實(shí)現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。

3.4.10用戶(hù)權限管理

       系統為保障系統安全穩定運行，設置了用戶(hù)權限管理功能。通過(guò)用戶(hù)權限管理能夠防止未經(jīng)的操作（如配電回路名稱(chēng)修改等）?？梢远x不同級別用戶(hù)的登錄名、密碼及操作權限，為系統運行、維護、管理提供可靠的安全保障。

3.4.11通訊狀態(tài)圖

       系統支持實(shí)時(shí)監視接入系統的各設備的通訊狀態(tài)，能夠完整的顯示整個(gè)系統網(wǎng)絡(luò )結構；可在線(xiàn)診斷設備通訊狀態(tài)，發(fā)生網(wǎng)絡(luò )異常時(shí)能自動(dòng)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(shí)時(shí)掌握現場(chǎng)各設備的通訊狀態(tài)，及時(shí)維護出現異常的設備，保證系統的穩定運行。

3.4.12視頻監控

       視頻監控展示了當前實(shí)時(shí)畫(huà)面（視頻直播），選中某一個(gè)變配電站，即可查看該變配電站內視頻信息。

3.4.13用戶(hù)報告

       用戶(hù)報告頁(yè)面主要用于對選定的變配電站自動(dòng)匯總一個(gè)月的運行數據，對變壓器負荷、配電回路用電量、功率因數、報警事件等進(jìn)行統計分析。

3.4.14 APP支持

        電力運維手機支持“監控系統"、“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(xiàn)、溫濕度、同比、環(huán)比、電能質(zhì)量、各種事件報警查詢(xún)，設備檔案查詢(xún)、待辦事件處理、巡檢記錄查詢(xún)等。

3.5系統硬件配置清單

4結語(yǔ)

        應用電能管理軟件對該軋鋼廠(chǎng)電能損耗進(jìn)行實(shí)時(shí)監控，通過(guò)每日一次統計、月底匯總的形式對單位電耗及電費進(jìn)行分析?？偨Y各耗電設備單耗標準及降耗方法，建立長(cháng)效機制，實(shí)現降本增效。從而為大型能耗企業(yè)的節能降耗提供了指導思想。

【參考文獻】

[1]盧杰.電能管理軟件在軋鋼廠(chǎng)的應用

[2]徐榛,王春輝.智能化電力監控系統在大型公共建筑中的應用m.四川建材,2010(2)

[3]任致程,周中.電力電測數字儀表原理與應用指南[M ].北京:中國電力出版社,2007

[4]安科瑞企業(yè)微電網(wǎng)設計與應用手冊 2022.05版

作者簡(jiǎn)介：韓歡慶，女，現任于安科瑞電氣股份有限公司，主要從事電能管理系統的研發(fā)與應用