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典型化工企业电能计量装置及集中抄表功能的实现方案

    电能计量是监测电力生产、供应和使用各个环节的重要手段之一。电能计量点的设置、计量装置的选型、数据的采集手段等,需要有一个合理的方案。

    某煤化工企业每年电费近4亿元,为企业提供大量准确度高、时效性好的电能计量数据,可以有效地强化企业管理,提高企业的经济效益,达到节能降耗的目的。电能计量作为企业计量的重要组成部分,在满足企业管理需要的同时,还应满足供电部门对电网调度的需要。按照不同的需求,在配电系统的不同位置设置合理的计量设备,显得尤为重要。

    另外,随着企业规模的不断扩大和电能计量点数量的增加,人工抄表方式越来越不能满足对电能计量时效性和准确性的要求,需要设置必要的集中抄表系统来完成大量数据的读取、存储和计算等。

1 标准规范对计量装置的要求

DL/T 448—2016《电能计量装置技术管理规程》和Q/GDW 347—2009《电能计量装置通用设计》将运行中的电能计量装置按计量对象重要程度和管理需要分为五类(Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ)。各类电能计量装置所配置的电能表、互感器准确度等级应不低于表1所示值。

对于电能计量装置的接线方式,根据配电系统中性点运行方式的不同,选择三相四线制或三相三线制接线方式。厂内配电系统各电压等级采用中性点运行方式,电能计量装置接线方式见表2。

表1 计量装置准确度等级

2 电能计量点设置和设备选型

按照用途不同,大致可将电能计量点设置和设备选型分为3种:①与供电部门间的计量点;②与生产流程相关合作企业间的计量点;③厂内各生产和辅助装置的计量点。

表2 电能计量装置接线方式

1)供电部门间的计量点

贸易结算用的主副表配置,采用高供高计。在110kV大工业用电和10kV一般工商业用电变压器高压侧开关处设置计量点,在发电机升压变35kV并网开关处设置计量点。计量点示意图如图1所示。

图1 供电部门间的计量点示意图

对35kV和110kV均选用三相智能电能表DTZ341,参数为3×57.7V/100V、0.3(1.2A)、0.2S级。

10kV选用三相智能电能表DSZ331,参数为3× 100V、0.3(1.2A)、0.2S级。

2)合作企业间的计量点

由于与合作企业之间进行原材物料互供,价格参照市场价,故电能计量方法也选用高供高计,计量点均被设置在10kV电源侧高压侧开关处。

选用三相智能电能表DSZ331,参数为3×100V、0.3(1.2A)、0.2S级。

3)厂内各生产和辅助装置的计量点

主要用于厂内三级计量,因需考虑变压器损耗、线路损耗、计量装置误差等,故分别设置在35kV、10kV、380V进线开关处,35kV、10kV电源馈线开关处,非本车间生产装置用电10kV、380V开关处。

为节省投资,对需要电能计量的35kV、10kV和380V回路,考虑选择满足电能计量的多功能仪表。

35kV选用三相电力智能监控仪表EM600LED- T-AO,参数为3×57.7V/100V、1(0.01~1.2A)、0.5级,3CT。

10kV选用三相电力智能监控仪表EM600LED,参数为3×100V、1(0.01~1.2A)、0.5级。进线、母联、电源馈线选用3CT,变压器、电动机馈线选用2CT。

380V选用三相电力智能监控仪表EM600LED- T-AO,参数为3×220V/380V、1(0.01~1.2A)、0.5级,3CT。

3 集中抄表功能的实现方案

对于不同时间段和不同类型电能计量的需求,电气班组运行人员需赶赴近30个变电站进行相应的数据统计、汇总、整理和计算,其中每天抄表一次的计量点近600个,每天抄表多次的计量点120个,这与当下企业提高自动化水平、减员增效的需求不相适应。

为此,拟采用集中抄表系统来代替大部分人工劳动。集中抄表系统按3层结构规划,其示意图如图2所示。

图2 集中抄表系统示意图

1)设备布置

全厂配电系统仅110kV总变电站为有人值守,集中抄表系统主站放在该变电站,主站具备电量数据的自动存储、报表生成、数据发布等功能。子站采集电能计量装置数据,打包后集中上传主站,就近放在现场10kV变电站和低压变电所。

2)组屏

主站2面屏,其中服务器屏尺寸为600mm× 1000mm×2260mm(宽×深×高),内装DELL PowerEdge R510服务器、UPS、TF1581-C对时装置等,通信屏尺寸800mm×600mm×2260mm(宽×深×高),内装4台MOXA PT-7728工业网络交换机(带SC单模光口)。

每个子站各1面屏,尺寸为800mm×600mm× 2260mm(宽×深×高),内装2台通信管理机、2台MOXAEDS-305工业网络交换机(带SC单模光口)。

3)通信管理机与电能计量装置间接线

通信管理机读取三类装置数据,分别是供电部门电量采集器HT2000 eRTU、三相智能电能表DSZ331、三相电力智能监控仪表EM600LED。其不同装置RS485接口间均采用屏蔽双绞线连接,每条通信线上设备控制在20台以内,在保证通信质量的同时,预留一定的备用位置。

通信管理机需将采集到的数据实时上传至总站服务器,两者之间通过光纤连接,采用以太网通信。

4)主要技术指标要求

全部数据扫描周期为5s,画面数据实时刷新时间为5s,关键数据更新周期小于3s,事件顺序记录分辨率小于2ms,历史数据存储不少于10年。

5)实时数据查询功能

通过集中抄表系统监控画面,可调取每个计量点的历史和实时数据。软件具备Excel电子表格调取数据库全部电量数据的功能,通过Excel计算功能,即可得出所需的报表。

4 集中抄表系统优化的内容

1)自动生成固定报表

通过Excel得到报表,还需要人工干预,且不便于存储历史数据。按照管理需要,在系统后台数据库预设日、月、年月、电量计算、上网电量、码值6大类报表,可随时查看所需电量的实时数据和历史数据。

2)Web发布

系统自动将电量数据进行平衡计算后,生成不同用途的报表,并对报表划分权限,根据用户的不同对应开放。厂内用户可根据需要,通过网络实时查询所需电量数据。

3)表计超量程

对于不能停电或具备远程清零电量数据功能的表计,在其满量程时,抄表系统自动记录时间和数据,对其进行清零操作。

对于能够停电的回路,更换为大量程表计。

4)网络中断造成数据缺失

工厂网络环境较复杂,子站通信管理机应能存储带时标的电量数据,总站抄表软件应带断点续传功能,避免网络通信中断后造成部分电量数据的缺失。

5 结论

对于集发电、用电、供电于一体的大型煤化工企业的电能计量,按本文思路进行计量点设置和设备选型,完全能够满足各方对电能计量的需求。集中抄表系统的运用和功能优化,降低了工人劳动强度,提高了工作效率,保证了数据的可靠性。

随着技术的不断发展和研究的不断深入,对于集中抄表系统数据跨系统自动提交、企业能耗优化建议自动生成、数据加密云存储多应用访问、与变电站其他系统功能整合等,有待逐步得以实现。

来源:电气新科技

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