電力需求側管理及智能電力監(jiān)控技術在石油化工行業(yè)錯峰限電中的應用

一、行業(yè)用戶用電特性分析

石油化工在國民經(jīng)濟的發(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一步化學加工獲得。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)用戶設備分類表

二、行業(yè)用戶參與錯峰限電能力分析

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)濟損失），其他負荷都要提*小時通知才能安全生產(chǎn)，才能不發(fā)生事故。

三、行業(yè)用戶參與錯峰限電技術方案

3.1缺口等級IV級參與方案

1. 階段性錯峰

停用后勤、政工等科室的空調、辦公、照明等非生產(chǎn)性用電負荷

2. 緊急錯峰

停用后勤科室的空調、辦公、照明等非生產(chǎn)性用電負荷

3.2缺口等級III級參與方案

1.階段性錯峰

停用生產(chǎn)部門的空調、辦公、照明等非生產(chǎn)性用電負荷

2.緊急錯峰

停用生產(chǎn)部門的空調、辦公、照明等非生產(chǎn)性用電負荷

3.3缺口等級II級參與方案

1. 階段性錯峰：

1） 停用空調、辦公、照明等非生產(chǎn)性用電負荷（除生產(chǎn)調度系統(tǒng)外）；

2） 提*小時通知，停用非連續(xù)性生產(chǎn)的半成品車間。

2.緊急錯峰

停用空調、辦公、照明等非生產(chǎn)性用電負荷（除生產(chǎn)調度系統(tǒng)外）

3.4缺口等級I級參與方案

1.階段性錯峰

安排企業(yè)進行檢修。

2.緊急錯峰

停用非連續(xù)性生產(chǎn)的常壓蒸餾生產(chǎn)車間

四、行業(yè)用戶參與錯峰限電風險及注意事項

1. 在石油化工生產(chǎn)過程中突然失電，除了非生產(chǎn)性負荷及非連續(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)濟損失）其他車間生產(chǎn)系統(tǒng)都會向外排放有毒有害物質，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)過程中保持相應壓力并正常運轉的安保設施，如失電停止運轉以面臨火災事故不能及時施救，會行成事故的擴大和人員財產(chǎn)的更大損失。

因此，該行業(yè)用戶應及早制定應急預案，參與錯峰時應主動配合錯峰實施，及時與供電企業(yè)溝通，采取檢修或輪休等方式，避免采用強制拉電或遙控設備控制限電，杜絕惡性事故發(fā)生，主動擔負社會責任的同時又將損失降到zui低。

五、智能電力監(jiān)控的功能與應用

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程自動抄表系統(tǒng)項目的設計與實施。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)所要實現(xiàn)的功能是：遠程監(jiān)視大廈高低壓配電系統(tǒng)的所有電參量；實時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時數(shù)據(jù)刷新率；能看到實時的數(shù)據(jù)和查詢各高壓回路和低壓進線以及低壓重要出線回路的電流曲線圖（或者負荷曲線圖）；所有回路具有電參數(shù)查詢報表，能查詢到秒級的電參量歷史值；電能報表，根據(jù)管理的需要可適當修改報表格式，能查詢?nèi)我鈺r刻的電能值。

5.3設計思路

按照該石油化工企業(yè)的實際需求和智能元器件的功能，完成系統(tǒng)的設計，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警；事件記錄，系統(tǒng)運行異常監(jiān)測；故障報警及操作記錄；電能報表查詢與打印；歷史曲線，用戶權限管理、高壓遙控、低壓主進線遙控等主要功能。

整個系統(tǒng)采用網(wǎng)絡分布式結構，監(jiān)控主機位于監(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器。

5.4系統(tǒng)的結構   

本系統(tǒng)采用分層分布式計算機網(wǎng)絡結構即間隔層、通訊層和站控層如下圖所示：

間隔層主要的設備為：電力儀表、開關量采集模塊和智能斷路器等。這些裝置分別對應相應的一次設備安裝在電氣柜內(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，實現(xiàn)數(shù)據(jù)現(xiàn)場采集。

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

站控層：設有高性能工業(yè)計算機、顯示器、UPS電源、打印機等設備。監(jiān)控系統(tǒng)安裝在計算機上，集中采集顯示現(xiàn)場設備運行狀況，以人機交互的形式顯示給用戶。

以上網(wǎng)絡儀表均采用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，數(shù)據(jù)采集主要由底層多功能網(wǎng)絡儀表采集完成，實現(xiàn)遠程數(shù)據(jù)的本地實時顯示。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、遠程設備運行狀態(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時準確的顯示給用戶，達到配電監(jiān)控的自動化化和智能化要求，同時把采集到的數(shù)據(jù)存入數(shù)據(jù)庫供用戶查詢。

二、人機交互

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，顯示設備狀態(tài)及實時運行參數(shù)；畫面實時動態(tài)刷新；模擬量顯示；開關量顯示；報警記錄顯示等。

1、高壓一次圖：

高壓一次圖為系統(tǒng)主監(jiān)控畫面，主要實時監(jiān)測高壓回路的運行狀態(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：

實時顯示低壓進線回路，電容補償、出線回路的合分閘情況，實時刷新負載、電流、電壓、功率等的實時值。

3、實時、歷史曲線圖：

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

4、電能、電量報表

此電能報表支持手動輸入時間查詢?nèi)魏螘r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電能報表內(nèi)，便于管理人員的統(tǒng)計管理。系類報表可設計成用戶慣用的電能報表格式，以延續(xù)工作人員的工作風格。

5、高壓光子牌：

顯示微機保護裝置上電、裝置掉電、裝置復位、信號復歸、遙控操作、就地操作、修改保護定值、裝置自檢錯誤、裝置超溫等信號，信號跳變時伴隨聲光報警。

三、故障報警及事故追憶

在配電系統(tǒng)發(fā)生運行故障時，會及時發(fā)出聲報警提示用戶及時響應故障回路，同時自動記錄事件發(fā)生的時間地點，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采集，并且建立數(shù)據(jù)庫，定期生成報表，以供用戶查詢打印。

五、用戶權限管理

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

六、主要監(jiān)控產(chǎn)品

（1）高壓回路或低壓進線回路選ACR330ELH儀表

該表為電能質量分析儀表，主要功能有：LCD顯示、全電參量測量（U、I、P、Q、PF、F、S）；四象限電能計量、復費率電能統(tǒng)計；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算；電網(wǎng)電壓電流正、負、零序分量（含負序電流）測量；4DI+3DO（DO3做過壓、欠壓、過流、不平衡報警）；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線柜。

（2）低壓聯(lián)絡或出線回路選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）；四象限電能計量、復費率電能統(tǒng)計、zui大需量統(tǒng)計；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、欠載、外部故障、阻塞、欠壓等保護功能、8DI+4DO、電能管理、漏電保護、SOE記錄、多種起動模式、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)，通過實時檢測負載的諧波和無功分量，采用PWM變流技術，從變流器中產(chǎn)生一個和當前諧波分量和無功分量對應的反向分量并實時注入電力系統(tǒng)，從而實現(xiàn)諧波治理和無功補償。

七、設備清單

八、結束語

   該石油化工大廈項目的系統(tǒng)實施通過集中監(jiān)控微機的軟件，讀取配電室各儀表的信息量，實現(xiàn)監(jiān)控機對配電室的電力儀表集中監(jiān)控。可以了解到整個大廈的電力系統(tǒng)狀況，這對電力系統(tǒng)事故狀態(tài)下的調度指揮也很有益處。通過監(jiān)控系統(tǒng)軟件實現(xiàn)了控制現(xiàn)場儀表；實現(xiàn)對配電室數(shù)據(jù)采集、監(jiān)控和管理；同時具備報警處理等功能。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)將硬件設備組裝在自行設計的通用開關柜中，實現(xiàn)集中管理，同時也便于系統(tǒng)的維護與更換，提高產(chǎn)品的模塊化、標準化、層次化，便于系統(tǒng)的擴展。采用組態(tài)軟件，減少了電力設備狀態(tài)監(jiān)視對人力依賴，降低了人力的成本，提高了經(jīng)濟效益。為電力系統(tǒng)的生產(chǎn)運行和管理提供了科學、準確的依據(jù)。

參考文獻

[1] 任致程、周中編著  電力電測數(shù)字儀表原理與應用指南 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)中的應用.

[3] 石油化工行業(yè)錯峰限電技術指導.