能源管理系统在老区电力系统中的应用

能源管理系统在老区电力系统中的应用南京钢铁联合有限公司能源中心包桂来摘要：建设电力能源管理系统实现了电力系统动态管理，不仅及时了解到电力系统的运行状况，便于调整电网结构，移峰填谷，缓解高峰电压力，提高系统经济运行，降低电力损耗，给电力调度带来极大的便利。而且及时掌握电力系统的电能质量，同时强大的数据库为电力系统的数据查询带来方便。自动生成的各种电力报表减少大量的人工抄表。关键词：电力能源管理系统；电能质量；自动抄表；电力调度；1．背景信息随着南钢不断的改造和发展，南钢电力系统面临越来越大的压力，系统接线复杂，负荷率高。南钢意识到能源管理的重要性已经很久，实际上，南钢已经拥有电力管理系统很多年了，但这套RTU系统日益变得不可靠，这套系统非常没有效率，软件保守而且不能很好的优化电能的利用，数据的实时性不强且经常性的失真，已经满足不了日益繁重的调度员的工作作出帮助。并且随着南钢逐步向民营企业体制管理，一些原电力系统数据维护和电力抄表岗位将逐步取消和合并，因此必须对该系统进行升级改造，以加强电力系统能源管理上新台阶。2．系统构成新的系统必须容易使用，维护以及扩展。整个系统以罗克韦尔自动化（RockwellAutomation）的电力能源管理系统为基础，在3个总降压变电站配置Controllogix5000系列PLC、Powermonitor3000电力表计、第三方电能表等组成现场设备，通过光纤以太网上传RSViewSE和RSEnergyMetrix服务器，现场工作站和工程师工作站（Workstation）通过以太网实现系统管理。如图1所示。图1电力能源管理系统网络图3．系统功能z体系结构开放，采用标准商用数据库（如：MSSQL等）。支持第三方软件开发。z通过和监控系统通讯完成对现场变电站有功、无功、电压、电流、有功电度、无功电度、谐波、频率、开关状态等各种数据的采集。z通过多窗口界面进行数据显示。z可将历史数据进行保存，以供需要时进行分析。z提供多种报警手段、方便值班人员对站内发生的事故进行监控，并自动保存事件记录。z具有完备的报表功能，可以取代值班员的日常抄表。z提供诸如制图、制表、数据生成、系统维护等全套工具，软件性能要求强大方便，便于客户自行维护、扩充系统。z除调度自动化功能外，还具有事故反演、事故报警、事故追忆、事故记录、故障录波、电量分析、负荷预测分配、线损统计、可靠性分析、系统模拟等功能。z和信息管理系统接口方便，并提供基于WEB浏览器方式的实时系统查询工具。规约可在线动态配置。z具备系统管理员功能。分配用户名和密码及用户权限。z根据登录的用户名来识别用户，从而提供（禁止）相应的功能。z遥测更新周期5s、事故时信号传送时间1s4．画面设计RSViewSERSEnergyMetrix光纤以太网PM3000/67块Controllogix3套后台及工程师站7台第三方电表MODBUS/82块系统单线图，根据国标，显示涉及总降监控单线图。每台开关显示当前运行状态、电量参数，即电流、电压、有功、功率因数等参数，而且能够显示每条线路的规格、长度、保护定值等参数。5．报警显示及趋势查询在报警分页上，用红色信息表示当前存在且未被确认的报警信息，用黄色信息表示当前存在且已被确认的报警信息，用浅蓝色信息表示当前解除且未被确认的报警信息。除菜单页外，其他全屏上方均有一标题栏，若有在闪红色灯，表示当前存在未被确认的报警。系统可查询任一条线路的电量参数曲线趋势（图2），最长可以保存1年，可以显示瞬间电压，电流，有关电源参数值诸如功率因数等。系统不仅可以显示电压随时间变化的趋势，而且可以识别电压的瞬间变化。当与正常的110KV/6kV系统电压相比较偏移达到+/-5%和+/-10%时，系统出现电能质量超标时以及开关状态异常时等系统就会报警。图2电量参数曲线趋势图3报警画面6．能源管理软件RSEnergyMetrix设计RSEnergyMetrix是模块化的，可扩展，基于WEB和服务器/客户机结构的能源信息与管理系统。它将能源信息数据保存于MSSQL数据库中，通过对能源数据合适的体现方式以使人可以监视并管理能源，以达到效益最大化。其强大的图形分析功能及电量分析查询功能，使得系统能够随时为电量分析人员使用。其中的负荷档案系统将会从罗克韦尔电力监视器（PM3000）中采集电力信息，这些数据将会用于决定某时间间隔中电量参数，如有功功率、无功功率及有功功率需量，并把这些数据存入ODBC兼容的数据库，预设定的RSEnergyMetrix报告用于制作能源消耗图，确定负载因数，鉴别高峰需量期间，与设备运作有关的能耗，并估计从电力集合中带来的节省。下面的报告用于支持负荷档案系统。日、周、月、年的负荷档案。日、周、月、年的表格式报告。可选的时间/日期档案可选的时间/日期表格式报告。图4曲线趋势强大的曲线趋势数据查询为电力调度带来方便（如图4）。南京电力缺口巨大，当用电高峰期间供电局要求南钢每天的用电负荷下降到一定的水平，值班调度员通过该系统根据用户的生产情况，经过分析要求生产单位调整负荷水平，并详细制定出负荷控制的生产计划，确定用户生产时段，避峰填谷，同时加大自备电厂的出力，为南钢能够有序可控的生产，带来极大的经济和社会效益。该系统同时可以跟踪能源消耗以及在每个需要的时段里为每个变电站电力网测算能源计划，系统自动计算下一个15分钟内的能源消耗情况，优化电力能源。通过对能源消耗的监视和调节，逐步校准在需量时段内的平均需量。将控制的电力负荷发挥最大效益。7．报表定制在RSEnergyMetrix已有报表基础上，能够满足用户要求制作报表，对于负载、功率、用电量将用Microsoft.NET开发提供WEB形式的日月年的负载档案，可选的时间/日期表格式/图形格式报告。客户端不需要安装任何软件，只需要使用操作系统自带的网络浏览器就可以完成电参数的产许功能。以下为南钢一总降110kV一路进线月用电量表。动力公司供电各总降一次侧进线电度表2005年7月备注项目名称本月抄见上月底数差数倍率总电量实际电量无功底数751总28311548827061280012502688660001250268812502688本月77364249.5751峰755128647148521640276486600040276484027648上月74161407.3751平127595592123570312402528066000402528040252803202842.12751谷800070327555727244497606600044497604449760cos0.968719318．电能质量管理经过安装罗克韦尔电力监视器（PM3000），发现南钢的电能质量很不好，每个总降的谐波发生量、功率因数值、三相电压平衡度在某一时间均会超标，为此对电力系统的改造正在逐步进行中，南钢在220kV三总降新建设一套SVC装置以解决大电炉生产带来的污染，同时正在加大力度对一些冲击性的负荷进行改进，加强负荷侧的滤波改造项目，以降低能源损耗，增加电能质量。从系统的参数中就可以判定哪家生产单位的用电质量超标，就责令该家单位加强改造，完善系统稳定运行。9．经济效益变电站人员减少了大量的抄表计算工作，变电站的职员从16人减少到11人，3个总降变电站共减少15人，每年节省接近45万元。通过系统全面的数据查询系统，对电力系统移峰填谷，控制平均需量，为南钢带来极大的经济效益。预计每年可以节省约250万元的经济效益。同时通过系统可以及时改善电压调节和功率因数以及通过更好的利用现存的电容器组合来减少电压下降，提高电能质量。10．运行情况目前该系统运行状况较好，保证一、二、三总降变电所电量数据的采集和分析，保证电调和厂调实时了解电网的实时情况，有利于调度的集中管理，同时为避峰填谷、提高电能质量、自动抄表等日常工作提供强有力的支持。运行情况具体如下：1．画面电量数据和开关变位刷新能够准确反应电力系统的运行状态。在画面中能够正确显示每回线路的电量曲线图，能够直观的反应数据历史曲线。2．电能质量检测包括电网谐波量、不平衡电压、功率因数等数据基本反应电网的情况。3．一、二、三总降变电所和调度要害部门的日报表准点数据采集基本正确，日报表中反应的准点电流、电压、有功功率、功率因数均反应出电网的实际数据，并在日报表中正确反应每回线路的每天实际用电量，包括当天的电量底数、前一天的电量底数和一天中的差值。在总降的月报表中能够正确统计出每回线路的一个月的用电量，并能够统计出每回线路的分时电量值。4．在电能管理软件中能够查询到大量的电量历史数据以及曲线对比分析。11．结论：钢铁企业作为用电大户，越来越受到了电力供应紧张的制约。企业在成本上竞争越发激励，如何达到节约用电、避峰填谷、降低成本、增加效益，是能源管理系统必须要承担的重任。能源的动态平衡和连续性特点就要求能源管理系统能在设备监控、实时调节、信息收集、故障分析和处理、能源计划安排、实绩分析、平衡预测、能源调度等各方面有系统的考虑和优化的设计。确保在任何情况下能源系统的安全、可靠、稳定、经济，为生产全过程实现节能、降耗的目标。因此南钢在建设电力能源管理系统的基础上，引进更全面的能源管理系统，将全公司的能源介质包括水、煤气、蒸汽、氧气等全部实行能源动态综合管理，以达到节能降耗的新目标。