吳欣，萬祖明，吳寧，余磊，梁慧先

(1.華電滕州新源熱電有限公司，山東 滕州 277599； 2.棗莊電力公司，山東 棗莊 277100；3.華電燃料物流公司秦皇島分公司，河北 秦皇島 066000)

0 引言

華電滕州新源熱電有限公司目前在役機組共930 MW，分兩期建成。一期2臺超高壓150 MW機組2003年投產，二期2臺亞臨界315 MW機組2006年投產。機組投產之初，輔機電能收集記錄采用傳統(tǒng)的抄表和人工計算方式，不能夠滿足動態(tài)分析管理的需要，亟須建立一套準確、可靠的電量數(shù)據(jù)自動采集分析系統(tǒng)，來完成對輔機電能使用合理性的管理。

通過自動化手段實現(xiàn)輔機電量報表自動更新、電量平衡分析、輔機耗電率在線監(jiān)督、輔機電量指標競賽自動更新等功能，通過電能自動化采集降低生產數(shù)據(jù)收集分析成本，可以實現(xiàn)公司生產管理的自動化、準確化和科學化。

1 輔機電能監(jiān)督管理系統(tǒng)存在的問題

廠用輔機電量收集采用傳統(tǒng)的人工定時抄表、手動計算方式，存在4個方面的問題。

(1)電能抄錄、計算、登記報表時間長，流程繁瑣，管理人員須通過運行日報表收集相關電量報表數(shù)據(jù)，再手動錄入完成相關的數(shù)據(jù)指標分析計算，重復性工作多。

(2)人為讀數(shù)誤差和書寫計算錯誤難以杜絕，準確性靠運行人員的工作態(tài)度保障，輔機電量計算偏差大。依托手工采集的電能數(shù)據(jù)進行指標競賽，公平性難以保證。

(3)僅能提供按運行輪值抄錄的數(shù)據(jù)，不能及時提供輔機方式優(yōu)化所需數(shù)據(jù)。

(4)數(shù)據(jù)資源共享性差，不能實時查詢、分析，歷史追溯和統(tǒng)計管理困難。

2 廠用輔機電能管理現(xiàn)狀

2.1 一期機組輔機電能管理現(xiàn)狀

一期機組所有廠用輔機沒有配置專用電能表，電能數(shù)據(jù)依靠專用的電氣監(jiān)控管理系統(tǒng)采集廠用輔機6 kV開關綜合保護測量裝置電壓、電流數(shù)據(jù)計算而得；通過工控管理機手動抄表，人工計算，形成報表數(shù)據(jù)；脫硫系統(tǒng)為技改后新增設備，脫硫輔機電能數(shù)據(jù)沒有接入電廠電氣監(jiān)控管理系統(tǒng)。

根據(jù)現(xiàn)場實際情況，制訂了2套方案，分析其可行性。

表1 一期電能采集實施方案分析

通過技術經濟比較，確定實施方案1：對數(shù)據(jù)采集單元進行擴展，將系統(tǒng)升級為江蘇金智科技股份有限公司生產的DCAP-4000發(fā)電廠電氣監(jiān)控管理系統(tǒng)，通過該系統(tǒng)的用于過程控制的對象鏈接與嵌入(OPC)服務功能把數(shù)據(jù)送至公司生產實時信息(PI)系統(tǒng)，需要數(shù)據(jù)的用戶可以自由取數(shù)。系統(tǒng)總體設計方案如圖1所示。

圖1 一期機組廠用輔機電能監(jiān)督管理系統(tǒng)

2.2 二期機組輔機電能管理現(xiàn)狀分析

二期機組廠用輔機配置專用電能表，通過現(xiàn)場手動抄表，人工計算，形成報表數(shù)據(jù)；6 kV開關綜合保護裝置雖然具備電能采集功能，但版本較低；二期脫硫輔機沒有配置專用電能表，電能數(shù)據(jù)需要從綜合保護裝置抄錄。

根據(jù)現(xiàn)場實際情況，制訂了2套方案，分析其可行性。

表2 二期電能采集實施方案分析

經綜合比較，確定實施方案2：配置獨立的intouch電能采集系統(tǒng)，增加脫硫輔機電能表，通過該系統(tǒng)的OPC服務功能把數(shù)據(jù)送至公司PI系統(tǒng)，需要數(shù)據(jù)的用戶可以自由取數(shù)。系統(tǒng)總體設計方案如圖2所示。

圖2 二期機組廠用輔機電能監(jiān)督管理系統(tǒng)

3 技術改造過程

以該公司二期機組輔機電能采集系統(tǒng)為例進行說明。

3.1 安裝硬件設備及通信接口工作

(1)在鍋爐電子間新增一面專用輔機電量采集器屏，用以布置光電模塊、DC2000采集器以及后臺管理機。

(2)在二期機組脫硫6 kV開關柜安裝多功能網(wǎng)絡儀表PD6804-9SYD、通信線和光電模塊。 多功能網(wǎng)絡儀表為采用三相四線制數(shù)字式的多功能電表[1]，按照DL/T 448—2016《電能計量裝置技術管理規(guī)程》[2]規(guī)定的電壓、電流測量精度0.2級、有功電能精度0.5級的要求，具備電壓、電流、功率因數(shù)、有功功率、無功功率的測量及顯示功能，具備有功電量、無功電量的計量及顯示功能。

(3)二期機組主要輔機所配置的電能表具有RS485通信接口功能，滿足通信協(xié)議要求，在6 kV開關柜內安裝了通信線和光電模塊，構建起現(xiàn)場數(shù)據(jù)傳輸網(wǎng)絡。

(4)就地輔機電能表通過RS485通信線及光纖通信接入采集器DC2000，實現(xiàn)電能表和多功能網(wǎng)絡儀表的電量采集。采集器經網(wǎng)絡通信將采集的電量上傳至后臺管理機intouch電能采集系統(tǒng)。intouch電能采集系統(tǒng)能連續(xù)采集數(shù)據(jù)，從各輔機電能表采集至傳輸終端，采樣周期及傳輸延時小于1 min。

3.2 建立數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)，實現(xiàn)資源共享

(1)在后臺管理機intouch電能采集系統(tǒng)中建立輔機實時電量顯示界面，實現(xiàn)電量數(shù)據(jù)終端機在線監(jiān)督。

(2)在后臺管理機安裝PI系統(tǒng)接口程序OPC鏈接，實現(xiàn)電量數(shù)據(jù)與PI系統(tǒng)通信。

(3)在生產實時數(shù)據(jù)庫中配置輔機電量點名，點名配置按照電氣一次接線圖順序排列。后臺管理機啟動運行正常后，只要開啟PI系統(tǒng)接口程序OPC鏈接，即可實現(xiàn)后臺機實時上傳發(fā)布電能數(shù)據(jù)，PI系統(tǒng)實時接收數(shù)據(jù)，做到數(shù)據(jù)資源共享。

(4)公司各部門所使用的軟件系統(tǒng)可以通過該平臺接口實現(xiàn)信息的即時通信，按照各自需求管理相應業(yè)務。

4 綜合分析應用

在電能采集基本功能的基礎上，進行應用二次開發(fā)，實現(xiàn)了電能數(shù)據(jù)與熱機實時數(shù)據(jù)的互相支援，提高了分析數(shù)據(jù)的完備性。

4.1 應用案例1

工作小組編制了廠用輔機電能監(jiān)督管理系統(tǒng)報表，報表分為底碼錄入、電量日報、電能平衡及表計監(jiān)督、實時能耗4大板塊。通過程序鏈接，實現(xiàn)發(fā)電量、上網(wǎng)電量、廠用電率、輔機能耗、電量平衡的自動更新。公司辦公網(wǎng)絡內任一辦公電腦中安裝2003以上版本Excel程序及PI Datalink插件后，即可使用廠用輔機電能監(jiān)督管理系統(tǒng)報表，查詢實時、歷史電量數(shù)據(jù)。

操作方法。

(1)打開廠用輔機電能監(jiān)督管理系統(tǒng)報表程序，選擇“工具/加載宏”按鈕，“√”選“PI Data-link”。

(2)在底碼錄入?yún)^(qū)輸入當日報表中發(fā)電量、上網(wǎng)電量、主變壓器電量、高壓廠用變壓器電量、高壓備用變壓器電量底碼。

(3)在動力報表中選擇報表日期，電量數(shù)據(jù)將會根據(jù)報表中的日期自動加載更新。

通過報表中的電量平衡棒形圖可以判斷表計使用情況，監(jiān)督廠用電能平衡的情況，同時還可以查詢系統(tǒng)運行后各時段的機組各輔機實時能耗分布情況、電能平衡情況[3]。

4.2 應用案例2

電量數(shù)據(jù)實現(xiàn)生產實時系統(tǒng)資源共享，公司小指標競賽管理系統(tǒng)的電能及輔機耗電率采用電能量采集系統(tǒng)的數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)指標計算、分析更加實時、精確，提高了指標競賽管理系統(tǒng)的公信力。

廠用輔機電能監(jiān)督管理系統(tǒng)投運后，與原生產實時系統(tǒng)的熱機測點相結合，搭建輔機能耗管控平臺，輔機電能使用更加合理，同時還實現(xiàn)了節(jié)能潛力分析。

4.3 應用案例3

與冷端原有測點結合，自動采集冷端運行參數(shù)和電能數(shù)據(jù)，根據(jù)機組負荷率及環(huán)境因素，綜合考慮主機效率和輔機耗電情況，在線量化分析循環(huán)水泵的運行方式[4]。

4.4 應用案例4

自動采集引/送風機、煙氣處理系統(tǒng)耗用電能及相關參數(shù)，檢查變氧量運行下的節(jié)能潛力，并定量分析爐膛總阻力變化對輔機能耗的影響[5]。

4.5 應用案例5

自動采集輔機電能、運行電壓及電流等相關參數(shù)，計算輔機的運行功率因數(shù)，可為大電機無功分布補償節(jié)能提供補償設備選型依據(jù)[6]。

4.6 應用案例6

空氣壓縮機運行過程中，受控制方式及用戶的不確定性影響，存在空載運行時間。空載運行時需要消耗電能，但對工藝流程不起到實際作用，降低了空氣壓縮機運行的效率。通過采集電能數(shù)據(jù)及運行數(shù)據(jù)，量化給出了空氣壓縮機控制回路改造的節(jié)能收益。

5 廠用輔機電能監(jiān)督管理系統(tǒng)應用效果

華電滕州新源熱電有限公司依托網(wǎng)絡技術建立了一套準確、可靠的廠用輔機電量數(shù)據(jù)采集、管理系統(tǒng)，實現(xiàn)輔機電量報表自動更新、電量平衡分析、輔機耗電率在線監(jiān)督、輔機電量指標競賽自動更新。該體系在公司生產管理推廣應用后效果如下。

(1)降低了相關人員抄算表工作量，避免了抄算表誤差，提高了班組指標競賽的公平性和科學性。

(2)實現(xiàn)了電量數(shù)據(jù)資源有效共享，改進了公司電能管理模式，提高了工作效率。能夠對全公司輔機能耗情況進行科學管控，在國家環(huán)保要求日益嚴格、煙氣處理設備耗能增加的前提下，2013—2016年，發(fā)電廠用電率逐年下降，3年累計節(jié)約成本約1 400萬元。

(3)與熱機測點數(shù)據(jù)相結合，通過對其運行狀態(tài)的分析組建數(shù)學模型，搭建輔機能耗的實時分析管控平臺，為企業(yè)實施電力需求側管理奠定基礎。

(4)實現(xiàn)了公司用電成本的實時計算，為公司電機能效提升方案制定和實施、電力需求側管理和智能化電廠建設奠定了基礎。

參考文獻：

[1]多功能電能表：DL/T 614—2007[S].

[2]電能計量裝置技術管理規(guī)程：DL/T 448—2016[S].

[3]用電設備電能平衡通則：GB/T 8222—2008[S].

[4]評價企業(yè)合理用電技術導則：GB/T 3485—1998[S].

[5]風機機組與管網(wǎng)系統(tǒng)節(jié)能監(jiān)測：GB/T 15913—2009[S].

[6]李世林，劉軍成.電能質量國家標準應用手冊[M].北京：中國標準出版社，2007.