淺談電能管理系統(tǒng)在某煤礦的應(yīng)用

35kV變電站、-500中央變電所以及-690中央變電所供電等區(qū)域改造安裝完畢的電能質(zhì)量監(jiān)控終端全部通過RS-485通信方式接入礦用一般型或者礦用隔爆兼本質(zhì)安全型電能監(jiān)控分站（電參數(shù)計量分站）通過接入已有光纖環(huán)網(wǎng)把電能數(shù)據(jù)傳送至地面電能監(jiān)控中心實現(xiàn)變電所用電情況的電能質(zhì)量遠(yuǎn)程監(jiān)控。

電參數(shù)計量分站主要完成井下高低壓供電系統(tǒng)電能質(zhì)量監(jiān)控終端與地面能源管理監(jiān)控系統(tǒng)間的數(shù)據(jù)交換實現(xiàn)轄區(qū)當(dāng)?shù)乇O(jiān)控等功能通過下行信道自動抄收并存儲具有通信功能的智能儀表、質(zhì)量監(jiān)控終端、采集模塊以及各類載波通信終端的電量數(shù)據(jù)并采集外部RS-485表數(shù)據(jù)其下行信道RS-485串行通信通道。同時通過上行信道與主站或手持設(shè)備進(jìn)行數(shù)據(jù)交換其上行信道采用公用通信網(wǎng)支持客戶端、服務(wù)器兩種通信模式以模塊化設(shè)計通過更換通信模塊直接改變通信方式符合IEC國際電工委員會相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)也符合用電信息采集系統(tǒng)主站與集中器通信協(xié)議、技術(shù)條件和型式規(guī)范。

3.1 綜合性管理與控制

生產(chǎn)用電管理如圖2所示即按照某煤礦電能管理的實際要求電能管理系統(tǒng)實現(xiàn)電能參量的實時采集與網(wǎng)絡(luò)化傳輸對電能能源進(jìn)行綜合性管理與控制。

可實現(xiàn)以下功能

1）實現(xiàn)尖峰、峰、平、谷各段能源管理對各段電量進(jìn)行監(jiān)管調(diào)整負(fù)荷分配。

2）有自動抄表計量功能復(fù)費率分時計費負(fù)荷曲線管理功能。

3）有事件記錄及查詢功能數(shù)據(jù)采集查詢分析功能實時監(jiān)視和報警功能長時間大負(fù)荷監(jiān)控功能等電能調(diào)度監(jiān)視功能檔案管理         功能統(tǒng)計分析功能報表管理、存儲、打印功能以及提供電量消耗對比圖可直接顯示不同結(jié)算單位的用電量消耗情況以及某些結(jié)算單位所消耗電量在全部消耗中的比重。還有電費支出對比圖可直接顯示不同結(jié)算單位在同一段時間內(nèi)的電費支出情況以及某些結(jié)算單位支出電費在全部電費支出中的比例。

3.2 采用預(yù)警管理

對各能源指標(biāo)設(shè)定區(qū)間值 對于區(qū)間值內(nèi)的曲線趨勢預(yù)警對于超過區(qū)間值的告警處理 并對系統(tǒng)設(shè)備運行故障情況進(jìn)行分級預(yù)警 并提供故障處理預(yù)案，見圖3。

通過對電能數(shù)據(jù)（包括統(tǒng)計數(shù)據(jù)和預(yù)測數(shù)據(jù))周期性的集中與報告實際能源消耗與根據(jù)實際生產(chǎn)參數(shù)計算出的預(yù)期能源消耗進(jìn)行比較可提高能源數(shù)據(jù)測量和計算的可靠性能源管理機(jī)構(gòu)據(jù)此進(jìn)行計劃、觀測和控制為節(jié)能技術(shù)項目的實施做出規(guī)劃。由于根據(jù)生產(chǎn)計劃和電能預(yù)測協(xié)調(diào)電能供應(yīng)和控制可做到既能滿足生產(chǎn)過程的能量需求又合理避免負(fù)荷高峰。

能源中心還根據(jù)實時能源數(shù)據(jù)庫與歷史能源數(shù)據(jù)庫對各個能源核算單位針對不同的生產(chǎn)和運行狀態(tài)采用數(shù)據(jù)挖掘模型或多元統(tǒng)計方法計算出能源預(yù)測結(jié)果提出能源消耗趨勢。

3.3采用大數(shù)據(jù)對耗能設(shè)備管理

能源管控及調(diào)度示意圖如圖4所示。主要是對設(shè)備的運行狀態(tài)及使用壽命進(jìn)行預(yù)測及預(yù)警為設(shè)備的計劃檢修提供依據(jù)并對設(shè)備利用率、作業(yè)率、運行記錄、故障記錄等進(jìn)行智能分析。

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(jī)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(jī)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(jī)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)槭中危髽?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(jī)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）?？梢远x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。

4.4.14 APP支持

電力運維手機(jī)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、巡檢記錄查等。

某煤礦采用了電能管理系統(tǒng)的應(yīng)用使電能管理部門通過網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控電能使用情況及用能單位的能耗數(shù)據(jù)提高了企業(yè)電能管理的及時性、準(zhǔn)確性及電能利用效率科學(xué)地提高了峰谷比值。目前某礦用電峰谷比由應(yīng)用電能管理系統(tǒng)前的1:1:1提高到1:1:5，平均每月節(jié)約電費50多萬元。

[1]曾劍文,卜海濱,韓振興.電能管理系統(tǒng)在某煤礦的應(yīng)用

[2]許登月.電量峰谷比變動對基本售電收入貢獻(xiàn)率的數(shù)學(xué)推導(dǎo)與證明[J].科技與產(chǎn)業(yè)，2013（9）.

[3]安科瑞企業(yè)微電網(wǎng)設(shè)計與應(yīng)用手冊 2022.05版