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技術(shù)頻道

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(guó)民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展中有重要作用,是我國(guó)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(rùn)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(jiǎn)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)品的第一步是對(duì)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。第二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

    類別

    主要設(shè)備

    備注

    非生產(chǎn)性負(fù)荷

    辦公照明、電腦傳真打印等辦公用電器具、分體及中央空調(diào)、食堂蒸飯車、鼓風(fēng)機(jī)、廠區(qū)道路照明

    一般

    生產(chǎn)負(fù)荷

    常壓蒸餾或常減壓蒸餾裝置

    一般

    生產(chǎn)負(fù)荷

    催化裂化、加氫裂化、延遲焦化、催化重整、烴基化、加氫精制、裂解工藝制取乙烯、芳烴等化工原料的裝置。

    重要

    安全保障負(fù)荷

    催化裂化裝置

    重要

    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)荷都要提前10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(jí)IV級(jí)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(jí)III級(jí)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(jí)II級(jí)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) 提前10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(jí)I級(jí)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(duì)環(huán)境造成極大污染,并在較大范圍對(duì)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)及早制定有效應(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)又將損失降到最低。

    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(guó)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(tái)。

    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(jí)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(cè)及電參量越限報(bào)警;事件記錄,系統(tǒng)運(yùn)行異常監(jiān)測(cè);故障報(bào)警及操作記錄;電能報(bào)表查詢與打印;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(chǎng)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(duì)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(chǎng)MODBUS總線組網(wǎng)通訊,實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)現(xiàn)場(chǎng)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(chǎng)采集裝置集中采集,同時(shí)遠(yuǎn)傳至站控層,完成現(xiàn)場(chǎng)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(chǎng)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(hào)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(kù)供用戶查詢。

    二、人機(jī)交互

    系統(tǒng)提供簡(jiǎn)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(cè)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(shì)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(hào)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(hào),信號(hào)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(kù)建立與查詢

    主要完成遙測(cè)量和遙信量定時(shí)采集,并且建立數(shù)據(jù)庫(kù),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(duì)不同級(jí)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(cè)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)、電話波形因子、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(cè)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(cè)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)、最大需量統(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(cè)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(cè)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(duì)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

              序號(hào)

              名稱

              型號(hào)、規(guī)格

              單位

              數(shù)量

              備注

              1

              電力儀表

               

               

               

               

               

              三相多功能電力儀表

              PZ80-E4

              146

              安科瑞

              網(wǎng)絡(luò)多功能電表

              ACR220EL

              50

              諧波表

              ACR330ELH

              678

               

              開口式電流互感器

              AKH-0.66/K

              438

              安科瑞

              2

              監(jiān)控中心值班室

               

               

               

               

               

              操作臺(tái)

              YT-341

              1

              香河

               

              工作站主機(jī)

              IPC-610L/769VG/E5300/2G/500G/DVD/88小鍵+鼠標(biāo)(原裝整機(jī)標(biāo)配)2個(gè)串口

              臺(tái)

              1

              研華

               

              顯示器

              L197WA

              臺(tái)

              1

              聯(lián)想

               

              UPS電源

              C1K/1KVA

              臺(tái)

              1

              SANTAK

               

              打印機(jī)

              HP 1108 A4幅面

              臺(tái)

              1

              惠普 甲供

               

              系統(tǒng)軟件

              正版微軟WINDOWS XP/SP3

              1

              微軟 甲供

               

              工業(yè)網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)

              D-LINK 16口

              臺(tái)

              1

              D-LINK

               

              工業(yè)串口服務(wù)器

              NPORT5232I RS485接口×2 帶光隔

              臺(tái)

              4

              MOXA

               

              工業(yè)開關(guān)電源

              KDYA-DG30-24K

              4

              華力

               

              電能管理軟件

              系統(tǒng)組態(tài)軟件Acrel-3000V6

              1

              安科瑞

               

              電能管理軟件

              數(shù)據(jù)存儲(chǔ)軟件Acrel-dbSQL

              1

              安科瑞

               

              電能管理軟件

              電能管理軟件Acrel-EnerSys

              1

              安科瑞

               

              電能管理軟件

              設(shè)備驅(qū)動(dòng)軟件Acrel-Driver

              1

              安科瑞

               

              光電轉(zhuǎn)換器

              單模光電轉(zhuǎn)換HTB-1100S(25km)

              8

               

              3

              工程材料

               

               

               

               

               

              通訊線纜

              單模4芯光纖

              千米

              2

               

               

              通訊線纜

              屏蔽雙絞線RVVSP 2*0.75

              千米

              0.2

              起帆

               

              通訊線纜

              BVR 1.5mm

              千米

              4

               

               

              工程輔材

              拖線板、轉(zhuǎn)換線、線管、標(biāo)牌等

              1

               

               

              計(jì)量箱

              每個(gè)變電所內(nèi)配置1臺(tái)共需4臺(tái)。

              4

               

               

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