摘要:在“雙碳"目標(biāo)背景下,傳統(tǒng)造船行業(yè)通過一系列節(jié)能措施促進(jìn)這一目標(biāo)的實現(xiàn)。通過現(xiàn)場調(diào)研摸排船廠用電現(xiàn)狀,分析用電特點和用戶實際需求,對4座10kV配電站和17座10/0.4kV變電站進(jìn)行升級改造,組建數(shù)據(jù)采集及傳輸網(wǎng)絡(luò)并搭建電能管理與監(jiān)控系統(tǒng)軟件平臺,實現(xiàn)對船廠電能的優(yōu)化管理和狀態(tài)監(jiān)控,保證船廠的用電安全,降低船廠用電能耗,提高經(jīng)濟(jì)效益。
關(guān)鍵詞:“雙碳"目標(biāo);造船廠;變/配電站;軟件平臺;電能管理;電力監(jiān)控;用電安全;節(jié)能運行
0引言
2020年的聯(lián)合國氣候峰會上,我國提出了力爭在2030年達(dá)到碳峰值,2060年實現(xiàn)碳中和的“雙碳"目標(biāo)。圍繞這一目標(biāo),國家出臺了一系列的文件,指引各行各業(yè)優(yōu)化產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu),發(fā)展綠色經(jīng)濟(jì),實現(xiàn)高質(zhì)量發(fā)展。作為我國整體碳排放的重要組成部分,船舶行業(yè)采取了一系列節(jié)能減排措施,將對“雙碳"目標(biāo)的實現(xiàn)發(fā)揮重要促進(jìn)作用。
傳統(tǒng)的造船企業(yè)是用能大戶,在能源利用方面存在以下問題:采集自動化水平落后,人工抄表的可靠性低,儀器儀表老化甚至損壞,無法實現(xiàn)計量;對企業(yè)用能管理僅憑經(jīng)驗,缺乏有效的數(shù)據(jù)支撐;“跑冒滴漏"等現(xiàn)象頻繁。傳統(tǒng)造船企業(yè)要克服在能源使用和管理等方面的弊端,采用數(shù)字化手段,加快數(shù)字化轉(zhuǎn)型,打造智能船廠數(shù)字化平臺,實現(xiàn)生產(chǎn)制造全過程全周期的透明、節(jié)能、安全、高效。
電力能源是船廠電、水、氣三大用能之一,車間設(shè)備、照明、生產(chǎn)生活用電等各方面的用電量消耗巨大,因此電力能源的管理與監(jiān)控將很大影響到船廠生產(chǎn)制造的節(jié)能潛力,影響船廠的整體碳排放。目前,對電力能源的管理與監(jiān)控在包括造船企業(yè)在內(nèi)的許多行業(yè)都已經(jīng)有了一系列應(yīng)用,并取得了良好的應(yīng)用效果,為用戶節(jié)能減排做出了重要貢獻(xiàn)。例如,大連造船廠通過建設(shè)能源管理系統(tǒng)實現(xiàn)了對21個高低壓變電所的運行管理、統(tǒng)計計量、數(shù)據(jù)查詢和狀態(tài)預(yù)警等方面的功能,在電力能源方面成功降低了船廠單位產(chǎn)品能耗,提高了船廠的經(jīng)濟(jì)效益;在校園內(nèi)應(yīng)用電能管理系統(tǒng),通過信息監(jiān)測、設(shè)備狀態(tài)控制以及自動管理設(shè)備等手段對照明、吊扇和空調(diào)等進(jìn)行管理,實現(xiàn)了整體節(jié)省電量達(dá)30.72%。
本項目從用戶的需求出發(fā),通過現(xiàn)場調(diào)研摸排船廠用電現(xiàn)狀,對配電站和變電站進(jìn)行升級改造,搭建電能管理與監(jiān)控系統(tǒng)軟件平臺,實現(xiàn)對船廠電能的優(yōu)化管理和狀態(tài)監(jiān)控。本文總結(jié)船廠電能管理與監(jiān)控系統(tǒng)的實施要求,從用戶需求、總體方案、組織架構(gòu)、軟件開發(fā)和應(yīng)用效果等方面進(jìn)行詳細(xì)的說明。
1需求分析
1.1用戶基本情況
a.廠區(qū)目前有4座10kV配電站,17座10/0.4kV變電站,分別設(shè)置能源管控中心一處和核心機房運維辦公室一處。
b.該系統(tǒng)用于完成廠區(qū)生產(chǎn)用電數(shù)據(jù)的監(jiān)測工作,對廠區(qū)內(nèi)用電情況進(jìn)行分類、分級、分項計量。
c.采集測量的數(shù)據(jù)上傳至智能監(jiān)控中心,集中設(shè)計一套電能管理系統(tǒng)進(jìn)行管理。
1.2用戶需求及分析
建設(shè)過程中根據(jù)用戶需求,結(jié)合現(xiàn)場實際調(diào)研分析如下。
1.2.1硬件及安裝部分
建設(shè)能源監(jiān)控中心,實現(xiàn)電能遠(yuǎn)程實時監(jiān)測、能耗查詢、能耗統(tǒng)計、智能分析、能源決策、報表管理等功能,提升能效管理水平。
在10kV配電站、10/0.4kV變電站以及智能監(jiān)控中心內(nèi),按照取樣點位在各開關(guān)柜上加裝相應(yīng)的多功能計量儀表。
在高壓站房安裝數(shù)據(jù)采集箱(站房數(shù)據(jù)匯聚點,安裝有數(shù)據(jù)融合終端、串口服務(wù)器、交換機、光電轉(zhuǎn)換器等)。各變/配電站電參數(shù)信號通過屏蔽線、數(shù)據(jù)采集箱、光纜傳送至能源監(jiān)控中心的能源管控服務(wù)器上(安裝有串口服務(wù)器、交換機等)。
各數(shù)據(jù)采集箱內(nèi)預(yù)留光纜接口,以備后期需要時將其它動力站房監(jiān)測數(shù)據(jù)整合的信號傳送至能源監(jiān)控中心。
1.2.2軟件部分
a.在能源監(jiān)控中心監(jiān)控上位機上制作監(jiān)控軟件,并將各數(shù)據(jù)采集箱收集的所有信號整合于監(jiān)控畫面中,形成各電參量、能耗實時數(shù)據(jù)及開關(guān)實時狀態(tài)等示意圖。
b.監(jiān)控軟件可記錄電流、電壓、有功功率、無功功率、功率因數(shù)等電參量實時數(shù)據(jù),并根據(jù)半小時數(shù)據(jù)生成可打印的報表,實現(xiàn)對能源使用狀態(tài)的實時監(jiān)控。
c.監(jiān)控軟件可以對電流、電壓、有功功率、無功功率、功率因數(shù)等電參量設(shè)定報警值,報警記錄生成可打印報表,實現(xiàn)通過檢測變電站關(guān)鍵數(shù)據(jù),在變壓器、開關(guān)、電纜等發(fā)生異常前提前預(yù)警,達(dá)到無人值守或少人值守的目的。
d.監(jiān)控軟件可生成電流、電壓、有功功率、無功功率、功率因數(shù)等電參量實時和歷史曲線,實現(xiàn)對變壓器的負(fù)荷率分析、MD值預(yù)測、電能質(zhì)量分析、三相不平衡分析、變壓器溫度分析等(當(dāng)月、上月、環(huán)比,本年、去年、同比等)。
e.完成配電站10kV、變電站0.4kV回路的電能消耗統(tǒng)計和報表,實現(xiàn)對變電站能耗使用相關(guān)數(shù)據(jù)的分析與查詢(峰平谷查詢、能耗同比環(huán)比分析、用能結(jié)構(gòu)分析與查詢等)。
2系統(tǒng)實施方案
根據(jù)項目實際需求及實際情況,定制設(shè)計一套廠區(qū)用電監(jiān)測平臺,采用B/S架構(gòu)。廠區(qū)用電監(jiān)測系統(tǒng)的架構(gòu)是不同軟硬件交互的界面層級,按照主要功能劃分為以下3個層級。
現(xiàn)場設(shè)備管理層:實現(xiàn)電氣系統(tǒng)的基本現(xiàn)場保護(hù)、監(jiān)測、控制層級功能,主要由現(xiàn)場多功能電表、物聯(lián)網(wǎng)表、物聯(lián)網(wǎng)監(jiān)測模塊和采集器等設(shè)備組成;該層級設(shè)備用以實現(xiàn)電力系統(tǒng)的計量、信息監(jiān)測功能。
通信管理層:實現(xiàn)設(shè)備之間聯(lián)絡(luò)和通信管理,主要由交換機、以太網(wǎng)關(guān)設(shè)備組成;該層完成設(shè)備的基本智能化功能,是實現(xiàn)微電網(wǎng)系統(tǒng)信息化的基礎(chǔ)。
應(yīng)用管理層:主要實現(xiàn)現(xiàn)場信息到計算機界面的轉(zhuǎn)化,主要由計算機、專業(yè)監(jiān)控軟件、打印機等設(shè)備組成;該層設(shè)備完成現(xiàn)場信息的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成人機界面信息,并將信息按照發(fā)生源進(jìn)行分門別類分析處理。
整體的系統(tǒng)架構(gòu)如圖1所示。
圖1電能管理與監(jiān)控系統(tǒng)整體架構(gòu)圖
2.1設(shè)備及組網(wǎng)
2.1.1變/配電站儀表選型
由于用戶原有電力儀表大部分為傳統(tǒng)的機械儀表和不具備相應(yīng)電力數(shù)據(jù)采集及遠(yuǎn)傳功能的電力儀表,為實現(xiàn)用戶的功能需求,需要對變/配電站的儀表進(jìn)行重新精確選型并整體更換以實現(xiàn)數(shù)據(jù)的采集要求。本項目中選擇AEM96三相多功能電能表,該儀表是一款主要針對電力系統(tǒng)、工礦企業(yè)、公用設(shè)施的電能統(tǒng)計、管理需求而設(shè)計的智能電能表,尤其針對某些施工現(xiàn)場不允許停電作業(yè)的情況,具備AEM96-C三相多功能電能表方案。AEM96和AEM96-CT三相多功能電能表均集成三相電力參數(shù)測量、電能計量及考核管理,提供上24時、上31日以及上12月的電能數(shù)據(jù)統(tǒng)計。具有31次分次諧波與總諧波含量檢測,帶有開關(guān)量輸入和繼電器輸出,可實現(xiàn)“遙信"和“遙控"功能,并具備報警輸出功能,可廣泛應(yīng)用于多種控制系統(tǒng)、SCADA系統(tǒng)(數(shù)據(jù)采集與監(jiān)視控制系統(tǒng))和能源管理系統(tǒng)中。
AEM96和AEM96-CT三相多功能電能表主要具備如下功能:三相電力參數(shù)測量、電壓和電流的相角、四象限電能計量、復(fù)費率、*大需量、歷史電能統(tǒng)計、開關(guān)量事件記錄、歷史極值記錄、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)、報警輸出、RS485(Modbus或DL/T645-2007《多功能電能表通信協(xié)議》)等。
根據(jù)監(jiān)測要求和現(xiàn)場實際,整體更換配置了99臺多功能電力儀表。
2.1.2數(shù)據(jù)融合終端
數(shù)據(jù)融合終端是集數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)融合、數(shù)據(jù)上傳和邊緣計算于一體的智能設(shè)備,如圖2所示。數(shù)據(jù)融合終端具有串口、網(wǎng)口、LoRa、光纖等多種通信接口,并可根據(jù)現(xiàn)場情況靈活選擇與設(shè)備層產(chǎn)品的連接方式,同時支持Modbus、103、DL/T645、OPCUA、BACnet等多種通信協(xié)議,兼容性強,能采集不同類型產(chǎn)品的數(shù)據(jù),并將數(shù)據(jù)壓縮、加密后上傳至平臺,并且支持本地存儲,實現(xiàn)斷點續(xù)傳、失電報警功能,保證數(shù)據(jù)傳輸?shù)姆€(wěn)定、安全、可靠。
數(shù)據(jù)融合終端采用模塊化,集中式設(shè)計,通過集成各類元器件,方便施工接線,對終端數(shù)據(jù)進(jìn)行采集和監(jiān)控及數(shù)據(jù)上傳管理。根據(jù)實際現(xiàn)場共配置21臺數(shù)據(jù)融合終端。
2.1.3系統(tǒng)組網(wǎng)
儀表進(jìn)行整體更換后,電力儀表可以實時采集各電力參數(shù),并將采集的數(shù)據(jù)發(fā)送到配備在各變電站以及配電站的匯聚交換機,建立數(shù)據(jù)匯聚點,由匯聚交換機將數(shù)據(jù)通過能源網(wǎng)絡(luò)集中到能源監(jiān)控中心核心交換機,通過核心交換機傳輸至能源監(jiān)控服務(wù)器,中心平臺通過網(wǎng)絡(luò)訪問能源管控服務(wù)器。
根據(jù)組網(wǎng)要求,現(xiàn)場共布置了19臺接入交換機和1臺核心交換機,分別選用端口為16口千兆和24口千兆的交換機,布置在各配電站以及能源監(jiān)控中心,組網(wǎng)系統(tǒng)圖如圖3所示。在組網(wǎng)光纜選型方面,考慮到傳輸距離和傳輸效率,從各變電站到配電站或監(jiān)控
圖2數(shù)據(jù)融合終端
圖3外場網(wǎng)絡(luò)布置圖
中心均采用單模4芯光纜,配電站1至監(jiān)控中心選用單模12芯光纜,配電站2和配電站3至監(jiān)控中心分別選用單模4芯、8芯光纜。
2.2軟件開發(fā)
為了滿足用戶需求,船廠電能管理系統(tǒng)軟件開發(fā)架構(gòu)選用B/S架構(gòu),即瀏覽器與服務(wù)器模式,該架構(gòu)基于Web瀏覽器的計算模式,業(yè)務(wù)邏輯的實現(xiàn)主要依靠后臺服務(wù)器。整體架構(gòu)圖如圖4所示。
在開發(fā)語言上,從開發(fā)的安全性和運行效率出發(fā)并結(jié)合船廠電能管理與監(jiān)測系統(tǒng)的需求,選擇Java作為后臺程序開發(fā)語言,VUE作為前端腳本開發(fā)語言。軟件通過Web前端技術(shù)進(jìn)行發(fā)布,通過網(wǎng)頁的形式展現(xiàn)給用戶,用戶通過瀏覽器在地址欄輸入進(jìn)行瀏覽。
數(shù)據(jù)庫概念結(jié)構(gòu)設(shè)計的主要目標(biāo)是實現(xiàn)對用戶需求進(jìn)行綜合、歸納與抽象,形成一個獨立于具體數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)的概念模型。在數(shù)據(jù)庫設(shè)計中,數(shù)據(jù)按照相應(yīng)頻率自動保存到TDengine數(shù)據(jù)庫,限于篇幅,本文對時序數(shù)據(jù)庫的設(shè)計方案不再展開敘述。
圖4軟件平臺架構(gòu)
2.3能源監(jiān)控中心配置
船廠電能管理及監(jiān)控系統(tǒng)中,由多功能電力儀表和數(shù)據(jù)采集器實現(xiàn)了電力數(shù)據(jù)的采集和數(shù)據(jù)發(fā)送功能,并由數(shù)據(jù)傳輸網(wǎng)絡(luò)將采集的數(shù)據(jù)匯聚到能源監(jiān)控中心,能源監(jiān)控中心需要接收、顯示并存儲電力數(shù)據(jù)。能源監(jiān)控中心主要由服務(wù)器、顯示器、工業(yè)網(wǎng)絡(luò)交換機等設(shè)備組成,為保證系統(tǒng)正常運行,相應(yīng)的配置和指標(biāo)應(yīng)當(dāng)滿足以下要求。
2.3.1硬件配置條件
安裝系統(tǒng)軟件的主機需滿足如下硬件條件:
CPU:intel志強銀牌4210。
內(nèi)存:16GDDR4以上。
硬盤:硬盤2~10T(固態(tài))。
顯卡:分辨率支持1280*1024、1600*900、1920*1080。
2.3.2軟件運行環(huán)境
企業(yè)能效管理平臺主要運行在微軟WindowsServer201264位(簡體中文)操作系統(tǒng)平臺上,Web端使用谷歌、360(極速模式)、火狐瀏覽器等訪問。
2.3.3主要技術(shù)指標(biāo)
遙信、遙測數(shù)據(jù)周期上傳頻率:1min、5min、10min等可配置。
越限、變位等事件上傳:≤5s。
通信方式:RS485、以太網(wǎng)。
并發(fā)訪問量:≥500。
歷史數(shù)據(jù)存儲:≥3年。
3系統(tǒng)功能
系統(tǒng)建成后,在能源監(jiān)控中心運行船廠電能管理與監(jiān)控系統(tǒng)軟件,各模塊功能如下。
3.1電力監(jiān)控
3.1.1變/配電力綜合看板
電力綜合看板提供整個園區(qū)的用電概況、廠區(qū)電力外場平面圖和報警分析。用電概況可以顯示變配電站數(shù)量、變壓器數(shù)量、總裝機容量,以及監(jiān)測點數(shù)量等相關(guān)數(shù)據(jù),同時顯示當(dāng)前總功率和今日總耗電量。電力平面圖中標(biāo)注總降壓站、4座配電站及17座變電站的位置信息。報警分析內(nèi)容包括普通故障、嚴(yán)重故障、發(fā)生事故。當(dāng)出現(xiàn)事故時屏幕出現(xiàn)彈窗,彈窗內(nèi)容告知事故發(fā)生地點以及事故類型。事故通過聲音和畫面兩方面進(jìn)行實時提醒。
3.1.2變/配電站運行看板
運行看板可以展示單個配電站及變電站的運行狀況,并提供系統(tǒng)一次圖,各出線回路實時顯示重要的電力運行參數(shù),示意圖如圖5所示。此外,針對變電站展示基礎(chǔ)信息維護(hù),包括變電站位置、變壓等級、裝機容量、申報需量、變壓器數(shù)量等。圖中實時顯示變電站負(fù)荷曲線,并提供變電站分時段用電今日、昨日對比柱狀圖。
3.1.3電力曲線記錄
當(dāng)選定變電站,電力曲線記錄顯示各回路的有功功率、電流、電壓、頻率、功率因數(shù)、無功功率、視在功率曲線,運行記錄如圖6所示。
3.1.4電力極值報表
電力極值報表展示所選變/配電站各回路功率、電壓、電流、不平衡度等參數(shù)的日極值和月極值,報表如圖7所示。
圖5變電站運行看板
圖6變電站電力曲線記錄
圖7電力極值報表
3.1.5電力運行報表
電力運行報表展示所選回路每隔5min的數(shù)據(jù)抄表值。
3.1.6整點集抄報表
整點集抄報表展示各回路所選時間節(jié)點各電參量的抄表值。
3.2電能統(tǒng)計
3.2.1用電集抄
用電集抄功能展示選中變/配電站回路的間隔時間內(nèi)的正向有功電度用能情況,并可以通過選擇生成對應(yīng)的電費,該功能模塊如圖8所示。
3.2.2用電統(tǒng)計
用電統(tǒng)計可以展示選中變/配電站回路的用能數(shù)據(jù),可以根據(jù)不同的統(tǒng)計需要選擇日報、月報和年報,該功能模塊如圖9所示。
3.2.3分時段用電
分時段用電顯示選中變/配電站選中回路的選中時間段內(nèi)的尖、峰、平、谷、總電量,并且根據(jù)實際用電量來計算電費情況,該功能模塊如圖10所示。
3.2.4用電同比分析
用電同比分析對選定回路年份及前一年的用能進(jìn)行對比,直觀展示用能數(shù)據(jù)差異,通過柱狀圖與數(shù)據(jù)報表兩種方式進(jìn)行對比,該功能模塊如圖11所示。
3.2.5用電環(huán)比分析
用電環(huán)比分析展示選中變/配電站的各回路的環(huán)比用能情況,支持按日、按周、按月的方式進(jìn)行環(huán)比分析。
圖8用電集抄功能
圖9用電統(tǒng)計功能
圖10分時段用電功能
圖11用電同比分析功能
3.2.6分組用電統(tǒng)計
分組用電統(tǒng)計展示組合定義的變/配電站的用電報表,可以根據(jù)需求對用電回路進(jìn)行分類,模塊中給定了按區(qū)域統(tǒng)計、按分項用能統(tǒng)計、按部門統(tǒng)計等分類類別,此外可以將統(tǒng)計報表按日報、月報、年報展示,可以選中相應(yīng)的數(shù)據(jù)生成柱狀圖、折線圖、餅圖等圖表樣式,該功能模塊如圖12所示。
圖12分組用電統(tǒng)計功能
4安科瑞Acrel-3000WEB電能管理解決方案
4.1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(jìn)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(jìn)行細(xì)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(jìn)一步節(jié)能改造或設(shè)備升級提供準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)支撐。
4.2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)。
4.3系統(tǒng)結(jié)構(gòu)
4.4系統(tǒng)功能
4.4.1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。
4.4.2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(jìn)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(hù)計量體系的正確性。
4.4.3詳細(xì)電參量查詢
在配電一次圖中,當(dāng)鼠標(biāo)移動到每個回路附近時,鼠標(biāo)指針變?yōu)槭中?,鼠?biāo)單擊可查看該回路詳細(xì)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。
4.4.4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。
4.4.5變壓器運行監(jiān)視
系統(tǒng)對配電系統(tǒng)總進(jìn)線、主變壓器、重要負(fù)荷出線的運行狀態(tài)進(jìn)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(fù)荷率等運行趨勢,分析變壓器負(fù)荷率及損耗,方便運行維護(hù)人員及時掌握運行水平和用電需求,確保供電安全可靠。
4.4.6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(hù)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(jìn)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。
4.4.7歷史事件查詢
系統(tǒng)能夠?qū)b信變位,保護(hù)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(jìn)行存儲和管理,方便用戶對系統(tǒng)事件和報警進(jìn)行歷史追溯,查詢統(tǒng)計、事故分析。
4.4.8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(jìn)行持續(xù)性的監(jiān)測,運行維護(hù)人員可以通過諧波分析棒圖、報表掌握進(jìn)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。
4.4.9遙控操作
系統(tǒng)支持對斷路器、隔離開關(guān)、接地刀等進(jìn)行分、合遙控操作。系統(tǒng)具有嚴(yán)格的密碼保護(hù)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(hù)保測控裝置具備遙控功能等硬件設(shè)備的支持。
4.4.10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(hù)、管理提供可靠的安全保障。
4.4.11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(hù)人員實時掌握現(xiàn)場各設(shè)備的通訊狀態(tài),及時維護(hù)出現(xiàn)異常的設(shè)備,保證系統(tǒng)的穩(wěn)定運行。
4.4.12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。
4.4.13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(fù)荷、配電回路用電量、功率因數(shù)、報警事件等進(jìn)行統(tǒng)計分析。
4.4.14APP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。
4.5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、OPCUA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/DC22ov,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、OPCUA、ModbusTCP(主、從)、104(主、從)、建筑能耗、SNMP、MOTT;(主模塊)輸入電源:DC12V~36V.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(hù)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(hù)。 | |
35kV/10kV/6kV弧光保護(hù) | 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(hù)<8組)、失靈保護(hù)(4組)、TA斷線監(jiān)測(4組)、非電量保護(hù)、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?;」馓筋^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(jìn)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(yuǎn)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(jìn)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(fù)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 |
5結(jié)語
船廠電能管理及監(jiān)控系統(tǒng)在應(yīng)用過程中,能實現(xiàn)用戶需求分析中所需要的功能,可以實現(xiàn)對10kV系統(tǒng)的電壓、電流、有功功率、無功功率、功率因數(shù)等電參量的實時監(jiān)控,對異常值進(jìn)行告警,并生成相應(yīng)的報表;可以實現(xiàn)對配電站10kV、變電站0.4kV回路的電能消耗統(tǒng)計和報表,實現(xiàn)對變電站能耗使用相關(guān)數(shù)據(jù)的分析與查詢。
除介紹的相關(guān)功能,經(jīng)過深入調(diào)研發(fā)現(xiàn):某些船廠由于功能擴建或者新建設(shè)施,新增的用電設(shè)備容易使得船廠用電超容,影響供電系統(tǒng)的可靠性。結(jié)合本系統(tǒng)的功能,進(jìn)一步開發(fā)相關(guān)軟件功能研究船廠負(fù)荷特性,進(jìn)行船廠用電負(fù)荷調(diào)配對于緩解船廠供需矛盾、安全穩(wěn)定運行具有重要意義。
【參考文獻(xiàn)】
王帥.船廠電能管理及監(jiān)控系統(tǒng)建設(shè)方法與應(yīng)用研究.
黃龍.基于Web的船廠能耗管理系統(tǒng)研發(fā)[D].廈門:集美大學(xué),2017.
劉夢柳.造船廠能源管理系統(tǒng)設(shè)計[D].大連:
安科瑞企業(yè)微電網(wǎng)設(shè)計與應(yīng)用手冊2022.05版.
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