盧建強(qiáng)　孫玉明　冀樹(shù)明　劉林春　張華洪

摘要：根據(jù)地方政府相關(guān)政策、規(guī)定，礦井屬于高用電量用戶，可以在礦井安裝電力直接交易系統(tǒng)。此系統(tǒng)建設(shè)完成后可以提高供電質(zhì)量，方便礦井用電監(jiān)測(cè)，實(shí)現(xiàn)科學(xué)用電，合理用電，安全用電，另外最大的好處是可以與地方電廠進(jìn)行直接交易，購(gòu)置電量，礦井加入省級(jí)電力直接交易平臺(tái)，每月交易電量預(yù)計(jì)為320萬(wàn)千瓦時(shí)，每月峰谷平交易電量按照省內(nèi)相關(guān)政策進(jìn)行浮動(dòng)，平均每月預(yù)計(jì)能夠減少電費(fèi)投入5.536萬(wàn)元，平均每年能夠節(jié)約電費(fèi)66.432萬(wàn)元。

一、立項(xiàng)目的

提高供電質(zhì)量，方便用電監(jiān)管，降低電費(fèi)。與電廠直接進(jìn)行交易，每年直接經(jīng)濟(jì)效益66.432萬(wàn)元。

二、方案的設(shè)計(jì)及應(yīng)用

1.設(shè)計(jì)說(shuō)明

1.1設(shè)計(jì)目標(biāo)

電力需求側(cè)管理平臺(tái)系統(tǒng)是應(yīng)用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)、信息化技術(shù)、數(shù)據(jù)挖潛診斷分析技術(shù)和智能電網(wǎng)理念結(jié)合現(xiàn)代電力需求側(cè)電能管理思想為企業(yè)構(gòu)建的電能管理系統(tǒng)。其目標(biāo)是讓企業(yè)通過(guò)電能管理系統(tǒng)科學(xué)管理電能，實(shí)現(xiàn)“安全、可靠、經(jīng)濟(jì)、高效、潔凈”的用電目標(biāo)和電能管理的用電全過(guò)程數(shù)字化、可視化、智能化。

通過(guò)電能管理的“可視化”運(yùn)用，幫助企業(yè)改變用電方式、提升用電效率、優(yōu)化資源配置及改善用電環(huán)境，獲得企業(yè)科學(xué)、有序、節(jié)約、智能用電、減少電量消耗、減少電力需求、降低用電成本。

最終承擔(dān)社會(huì)責(zé)任，實(shí)現(xiàn)以較低的電力消費(fèi)增長(zhǎng)創(chuàng)造更多工業(yè)增加值，促進(jìn)我省工業(yè)轉(zhuǎn)型升級(jí)，作出自己的貢獻(xiàn)。

1.2功能概述

電力需求側(cè)管理平臺(tái)是在電力用戶的主要配用電設(shè)備上安裝多功能電能監(jiān)測(cè)儀，通過(guò)計(jì)算機(jī)與通訊網(wǎng)絡(luò)在線監(jiān)測(cè)各配用電設(shè)備的電力、電量和電能質(zhì)量數(shù)據(jù)，將實(shí)測(cè)的數(shù)據(jù)保存到數(shù)據(jù)庫(kù)中，通過(guò)一定時(shí)間的數(shù)據(jù)積累，對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，準(zhǔn)確報(bào)告實(shí)際能耗、電能質(zhì)量、電力污染和電能效率的情況。

平臺(tái)的的主要功能如下：

1.在線監(jiān)測(cè)：實(shí)時(shí)查看各監(jiān)測(cè)點(diǎn)的多種電力指標(biāo)，包括電壓、電流、負(fù)荷、電量、電能質(zhì)量等。通過(guò)多個(gè)模塊，從多角度進(jìn)行分析統(tǒng)計(jì)。

2.歷史查詢：從電量電費(fèi)、電能質(zhì)量、電力指標(biāo)三部分出發(fā)，分為日、月、年三大模塊，并通過(guò)電能消耗軌跡圖、柱狀圖、表格等多種形式，科學(xué)及充分的反映了配用電設(shè)備的電能消耗情況。且便于操作，查看歷史數(shù)據(jù)。

3.設(shè)備比較：?jiǎn)闻_(tái)配用電設(shè)備不同時(shí)間段內(nèi)的電能指標(biāo)差異的比較，及同一時(shí)間段內(nèi)同類配用電設(shè)備的電能指標(biāo)差異的比較，指導(dǎo)電力用戶進(jìn)行電能使用的管理。

4.能耗分析：通過(guò)對(duì)設(shè)備的能耗分析，得出數(shù)據(jù)，便于用戶進(jìn)行節(jié)約電力和電量的改造。

5.安全預(yù)警：通過(guò)設(shè)定每路出線及設(shè)備用電的負(fù)荷高低限及標(biāo)準(zhǔn)值，對(duì)配電網(wǎng)絡(luò)及設(shè)備進(jìn)行安全預(yù)警防護(hù)，達(dá)到報(bào)警或超限時(shí)提出安全警示，并提供相應(yīng)的分析數(shù)據(jù)，達(dá)到設(shè)備及配網(wǎng)的安全，高效運(yùn)行。

6.數(shù)據(jù)上傳：通過(guò)系統(tǒng)數(shù)據(jù)和省平臺(tái)的交互使用，可以大大提高政府，供電企業(yè)及用能單位之間的溝通效率，增強(qiáng)多方互動(dòng)。

2.主材選型

2.1多功能電能監(jiān)測(cè)儀

電能監(jiān)測(cè)儀是需求側(cè)電能監(jiān)測(cè)用的重要監(jiān)測(cè)儀設(shè)備之一，主要安裝于用電需求側(cè)各用戶內(nèi)部的用電分支回路節(jié)點(diǎn)上，用于監(jiān)測(cè)采集各分支回路的用電情況，并可采集用戶的線路質(zhì)量以及用電安全情況。

技術(shù)參數(shù)如下：

面板具備電源、脈沖、通信、缺相指示。

額定輸入電壓為3×220（380）V、3×100V或3×57.7（100）V，額定電流分為5A和50A兩種。

交流采樣：監(jiān)測(cè)儀可以采集三相的交流電流、電壓，并可產(chǎn)生分相及總的有功/無(wú)功功率、有功/無(wú)功電量計(jì)示度、功率因數(shù)等。可測(cè)量尖、峰、平、谷電量。

測(cè)量精度：電流、電壓0.5級(jí)，有/無(wú)功功率、電量1級(jí)，功率因數(shù)0.5級(jí)。

電能質(zhì)量分析：監(jiān)測(cè)儀可測(cè)量2～21次的電壓、電流諧波的每次諧波及總的含有率、畸變率，并可分別測(cè)量奇次及偶次諧波電壓/電流的總畸變率和含有率。

有線通信：1路隔離RS485通信接口，通信速率不低于9600bps;可選配 GPRS，RJ45，無(wú)線電臺(tái)等通信方式擴(kuò)展。

實(shí)時(shí)時(shí)鐘：走時(shí)精度小于1S/天，斷電保持。

數(shù)據(jù)/參數(shù)存儲(chǔ)：內(nèi)置斷電保存的存儲(chǔ)器，用于數(shù)據(jù)和參數(shù)存儲(chǔ)可存儲(chǔ)7天標(biāo)配。

面板指示：具有工作狀態(tài)、通信狀態(tài)、告警等指示燈指示。

電源：采用三相供電，與電壓輸入回路共線。額定電壓：220V/380V或100V或57.7V，允許偏差-20%～+20%。頻率50Hz，允許偏差-6%～+2%。

消耗功率：在守候狀態(tài)下（不與主站通信的狀態(tài)下），監(jiān)測(cè)儀的消耗功率小于3VA。

工作溫度范圍：-25～+55℃。

安裝方式：監(jiān)測(cè)儀支持DIN35導(dǎo)軌安裝，方便現(xiàn)場(chǎng)安裝。

2.2通信服務(wù)器

提供1 路RS-232/485/422（RS-232：DB9M;RS-485/422 共用5 位接線端子）和1 路10/100Base-T（x）網(wǎng)絡(luò)接口，可以把分散的串行設(shè)備、主機(jī)等通過(guò)網(wǎng)絡(luò)集中管理，簡(jiǎn)易、方便。應(yīng)用中可通過(guò)Serial 程序組對(duì)其進(jìn)行設(shè)置、軟件升級(jí)，支持TCP、UDP、ARP、ICMP 和DHCP 協(xié)議，支持Windows Native COM 和網(wǎng)絡(luò)中斷自動(dòng)恢復(fù)連接功能。在TCP Server模式下，提供了IP及TCP/Ip網(wǎng)絡(luò)上的端口地址。允許主機(jī)與串行設(shè)備建立連接和獲取數(shù)據(jù)，支持32個(gè)連接，多臺(tái)主機(jī)可以同時(shí)對(duì)同一個(gè)設(shè)備采集數(shù)據(jù)。在UDP模式下，可以將串行設(shè)備的數(shù)據(jù)多路廣播給多個(gè)主機(jī)，串行設(shè)備可以接受到多路主機(jī)發(fā)出的數(shù)據(jù)。

用于連接站內(nèi)設(shè)備。安裝無(wú)須設(shè)置開(kāi)關(guān)跳線，維護(hù)簡(jiǎn)單性能穩(wěn)定可靠，完全勝任連續(xù)不關(guān)機(jī)應(yīng)用場(chǎng)合。支持眾多常見(jiàn)的操作系統(tǒng)。

支持TCP/IP網(wǎng)絡(luò)協(xié)議、RS-232串口協(xié)議。作為以前多用戶卡的擴(kuò)展，具有比多用戶卡更廣泛的應(yīng)用，更強(qiáng)的功能。具有32個(gè) RS-232串口，每個(gè)串口都有15KV的浪涌保護(hù)，CUP為32位處理器，8M內(nèi)存，512K緩存區(qū)，保障數(shù)據(jù)及時(shí)穩(wěn)定傳輸。作為獨(dú)立的設(shè)備，不占用主機(jī)的系統(tǒng)資源。

2.3電力能效信息集中與交互終端

交互終端是基于嵌入式軟硬件平臺(tái)的新一代終端產(chǎn)品，集成度高、技術(shù)先進(jìn)，支持GPRS/CDMA和以太網(wǎng)兩種上行通信方式。是數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的中心設(shè)備，是連通主站和能效采集終端或者電能表的橋梁，可實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)自動(dòng)采集、保存、上傳等功能。

3.結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

3.1數(shù)據(jù)采集結(jié)構(gòu)

收集分布在電力用戶配網(wǎng)中的電能數(shù)據(jù)，將電壓、電流、溫度的模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)，將電能數(shù)據(jù)傳輸?shù)綌?shù)據(jù)主站;主要設(shè)備有電能監(jiān)測(cè)儀、485通信服務(wù)器、485通信網(wǎng)絡(luò)、TCP/IP通信網(wǎng)絡(luò)及專用千兆以太網(wǎng)等，系統(tǒng)將所有電能監(jiān)測(cè)儀互聯(lián)成網(wǎng)絡(luò)與主站系統(tǒng)連接。

3.2電力需求側(cè)平臺(tái)架構(gòu)

整個(gè)平臺(tái)架構(gòu)采用C/S+B/S模式，包括數(shù)據(jù)采集主站系統(tǒng)、數(shù)據(jù)采集及存儲(chǔ)系統(tǒng)和數(shù)據(jù)處理與信息發(fā)布系統(tǒng)：

△數(shù)據(jù)主站系統(tǒng)：接收電力用戶傳感器采集的數(shù)據(jù)進(jìn)行解析及存儲(chǔ)，同時(shí)向電力用戶傳感器發(fā)布指令，請(qǐng)求所需要的數(shù)據(jù)。

△數(shù)據(jù)采集及存儲(chǔ)系統(tǒng)：存儲(chǔ)電力用戶電能指標(biāo)數(shù)據(jù)和數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)的處理結(jié)果;并把這些結(jié)果存儲(chǔ)并形成簡(jiǎn)單的邏輯應(yīng)用。

△數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)：完成電力用戶電能數(shù)據(jù)加工。系統(tǒng)包括應(yīng)用服務(wù)器、數(shù)據(jù)采集服務(wù)器、數(shù)據(jù)分析模型、信息展示模型、智能用電模型、智能自設(shè)計(jì)報(bào)表、智能設(shè)備維護(hù)。

△信息發(fā)布系統(tǒng)：將電力用戶管理信息發(fā)布到Web服務(wù)器，電力用戶通過(guò)登陸互聯(lián)網(wǎng)獲取電能管理信息。系統(tǒng)包括Web服務(wù)器、Web應(yīng)用、信息安全系統(tǒng)等。

3.3布點(diǎn)結(jié)構(gòu)

3.3.1一級(jí)監(jiān)測(cè)設(shè)備：電力用戶電源關(guān)口位置100%安裝電力能效監(jiān)測(cè)終端

3.3.1二級(jí)監(jiān)測(cè)設(shè)備：電力用戶的主要出線回路100%安裝電力能效監(jiān)測(cè)終端

3.3.3三級(jí)監(jiān)測(cè)設(shè)備：電力用戶的出線回路電源關(guān)口及主要用電設(shè)備，覆蓋達(dá)100%。

四、效益分析

（1）間接經(jīng)濟(jì)效益

通過(guò)電力需求側(cè)管理平臺(tái)建設(shè)，可以在能源計(jì)量、統(tǒng)計(jì)管理、負(fù)控管理、電能質(zhì)量管理、監(jiān)測(cè)系統(tǒng)故障信息、提高用電水平、保證產(chǎn)品質(zhì)量與安全生產(chǎn)上節(jié)約年用電量的2%-3%的節(jié)電量（70萬(wàn)-105萬(wàn)kwh），按照每度電“峰、谷、平”段平均值0.5元計(jì)算，系統(tǒng)建成后年間接經(jīng)濟(jì)效益可達(dá)50萬(wàn)元左右。

（2）直接經(jīng)濟(jì)效益

每月交易電量預(yù)計(jì)為320萬(wàn)千瓦時(shí)，每月峰谷平交易電量按照山西省相關(guān)政策進(jìn)行浮動(dòng)，平均每月預(yù)計(jì)能夠減少電費(fèi)投入5.536萬(wàn)元，平均每年能夠節(jié)約電費(fèi)66.432萬(wàn)元。

共計(jì)116萬(wàn)元左右。