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淺談電能管理系統在某煤礦的應用

更新時間：2023-01-31點擊次數：1297次

淺談電能管理系統在某煤礦的應用

任運業

安科瑞電氣股份有限公司上海嘉定 201801

摘要：針對傳統的煤礦電能管理主要是由專人人工抄表存在抄收數據繁瑣統計困難煤礦用電分析等方面數據缺乏電量蜂谷比不合理等問題。某煤礦應用電能管理系統實現電能計量和電能資源運行監管能清晰描述煤礦的用能情況并采用預警管理以大數據管理等系統管理功能大大地提高了電量蜂谷比實現了煤礦的有效節能。

關鍵詞：電能管控數據傳輸以大網電量蜂谷比節能

0引言

隨著我國國民經濟的快速發展電能供應B趨緊張電能消耗也越來越大煤礦企業既是產能大戶又是耗能大戶為實現煤礦企業內部挖潛降低生產成本節約能源、節約用電巳刻不容緩。

傳統的煤礦用電管理比較粗放如帶式輸送機、刮板輸送機、泵站、潛水泵等設備在尤人工作時常空載運行造成比較嚴重的浪費。對此以某煤礦為例通過對電能管理系統數據傳輸網絡的搭建數據采集、分析以及管理平臺建設等大大地提高了電量峰容比有效地實現了節能取得了較好的效果。

1某煤礦原存在的主要問題

某煤礦公司井下地質條件復雜涌水量大排水耗電量較大。主運輸系統未實現滿負荷運行有壓風、通風、采掘、水源熱泵等諸多大型耗電設備。在地面有110kV變電站、提升機房、壓風機房、洗衣機房、洗煤廠、員工大廈、綜合辦公樓、機采車間及井下-500和-690中央配電室、主運帶式輸送機等重點區域等電能浪費現象相當嚴重。

為了有效降低電能消耗提高設備運行效率，某煤礦利用電能管理系統對全公司生產、生活用電進行自動監測和數據分析即采用強化用電定額的管理合理進行電能調度做好調荷避峰工作促進電能資源的優化配置以提高負荷率、用電峰谷比和功率因數降低各種損耗減少電費開支。

2 煤礦電能管理系統的設計

2.1總體架構

礦井電能管理系統采用分層分布式網絡結構具有良好的可靠性與實時性主要由現場設備層（電能計量終端）、通信管理層（數據采集終端）和主控層（電能管理平臺）3部分組成見圖1。

圖1 某礦井電能管理系統架構圖

2.2 數據的原始采集

數據采集利用智能電能計量終端全礦井安裝智能電量計量終端100臺實時采集各主要用電設備用電量。電能質量監控終端其計量精度出廠控制為0.2S級。具有RS-485現場總線通信、開入與開出功能能實現遙信、遙測、遙控功能配合開出功能實現遠程斷電功能電能質量統計分析及擴展Modbus-RTU協議。主要對35kV變電站-500中央變電所以及-690中央變電所等區域全部改造安裝電能質量監控終端。

2.3 數據傳輸

各電能計量終端就近接入電能分站電能分站可以借助工業以太環網通過以太網口就近接入工業以太網并傳輸到能控中心。

35kV變電站、-500中央變電所以及-690中央變電所供電等區域改造安裝完畢的電能質量監控終端全部通過RS-485通信方式接入礦用一般型或者礦用隔爆兼本質安全型電能監控分站（電參數計量分站）通過接入已有光纖環網把電能數據傳送至地面電能監控中心實現變電所用電情況的電能質量遠程監控。

電參數計量分站主要完成井下高低壓供電系統電能質量監控終端與地面能源管理監控系統間的數據交換實現轄區當地監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、質量監控終端、采集模塊以及各類載波通信終端的電量數據并采集外部RS-485表數據其下行信道RS-485串行通信通道。同時通過上行信道與主站或手持設備進行數據交換其上行信道采用公用通信網支持客戶端、服務器兩種通信模式以模塊化設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標準也符合用電信息采集系統主站與集中器通信協議、技術條件和型式規范。

3 電能管理系統

3.1 綜合性管理與控制

生產用電管理如圖2所示即按照某煤礦電能管理的實際要求電能管理系統實現電能參量的實時采集與網絡化傳輸對電能能源進行綜合性管理與控制。

可實現以下功能

1）實現尖峰、峰、平、谷各段能源管理對各段電量進行監管調整負荷分配。

2）有自動抄表計量功能復費率分時計費負荷曲線管理功能。

3）有事件記錄及查詢功能數據采集查詢分析功能實時監視和報警功能長時間大負荷監控功能等電能調度監視功能檔案管理功能統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算單位的用電量消耗情況以及某些結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算單位在同一段時間內的電費支出情況以及某些結算單位支出電費在全部電費支出中的比例。

圖2 生產用電管理圖

3.2 采用預警管理

對各能源指標設定區間值對于區間值內的曲線趨勢預警對于超過區間值的告警處理并對系統設備運行故障情況進行分級預警并提供故障處理預案，見圖3。

圖3 預報警管理圖

通過對電能數據（包括統計數據和預測數據)周期性的集中與報告實際能源消耗與根據實際生產參數計算出的預期能源消耗進行比較可提高能源數據測量和計算的可靠性能源管理機構據此進行計劃、觀測和控制為節能技術項目的實施做出規劃。由于根據生產計劃和電能預測協調電能供應和控制可做到既能滿足生產過程的能量需求又合理避免負荷高峰。

能源中心還根據實時能源數據庫與歷史能源數據庫對各個能源核算單位針對不同的生產和運行狀態采用數據挖掘模型或多元統計方法計算出能源預測結果提出能源消耗趨勢。

3.3采用大數據對耗能設備管理

能源管控及調度示意圖如圖4所示。主要是對設備的運行狀態及使用壽命進行預測及預警為設備的計劃檢修提供依據并對設備利用率、作業率、運行記錄、故障記錄等進行智能分析。

圖4 能源管控及調度示意圖

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80%的電能，用戶端智能化用電管理對用戶可靠、安全、節約用電有十分重要的意義。構建智能用電服務體系，全面推廣用戶端智能儀表、智能用電管理終端等設備用電管理解決方案，實現電網與用戶的雙向良性互動。用戶端急需解決的研究內容主要包括：先進的表計，智能樓宇、智能電器、增值服務、客戶用電管理系統、需求側管理等課題。

安科瑞Acrel-3000WEB電能管理解決方案通過對用戶端用電情況進行細分和統計，以直觀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，便于找出高耗能點或不合理的耗能習慣，有效節約電能，為用戶進一步節能改造或設備升級提供準確的數據支撐。

4.2應用場所

（1）辦公建筑（商務辦公、大型公共建筑等）；

（2）商業建筑（商場、金融機構建筑等）；

（3）旅游建筑（賓館飯店、娛樂場所等）；

（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、車站、碼頭建筑等）。

4.3系統結構

4.4系統功能

4.4.1實時監測

系統人機界面友好，以配電一次圖的形式直觀顯示配電線路的運行狀態，實時監測各回路電壓、電流、功率、功率因數、電能等電參數信息，動態監視各配電回路斷路器、隔離開關、地刀等合、分狀態，以及有關故障、告警等信號。

4.4.2電能統計報表

系統以豐富的報表支撐計量體系的完整性。系統具備定時抄表匯總統計功能，用戶可以自由查詢自系統正常運行以來任意時間段內各配電節點的用電情況，即該節點進線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可分析追溯，維護計量體系的正確性。

4.4.3詳細電參量查詢

在配電一次圖中，當鼠標移動到每個回路附近時，鼠標指針變為手形，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、總無功功率、總功率因數、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

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