盧建強　孫玉明　冀樹明　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，實現(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行直接交易，購置電量，礦井加入省級電力直接交易平臺，每月交易電量預(yù)計為320萬千瓦時，每月峰谷平交易電量按照省內(nèi)相關(guān)政策進行浮動，平均每月預(yù)計能夠減少電費投入5.536萬元，平均每年能夠節(jié)約電費66.432萬元。

一、立項目的

提高供電質(zhì)量，方便用電監(jiān)管，降低電費。與電廠直接進行交易，每年直接經(jīng)濟效益66.432萬元。

二、方案的設(shè)計及應(yīng)用

1.設(shè)計說明

1.1設(shè)計目標(biāo)

電力需求側(cè)管理平臺系統(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)通過電能管理系統(tǒng)科學(xué)管理電能，實現(xiàn)“安全、可靠、經(jīng)濟、高效、潔凈”的用電目標(biāo)和電能管理的用電全過程數(shù)字化、可視化、智能化。

通過電能管理的“可視化”運用，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)社會責(zé)任，實現(xiàn)以較低的電力消費增長創(chuàng)造更多工業(yè)增加值，促進我省工業(yè)轉(zhuǎn)型升級，作出自己的貢獻。

1.2功能概述

電力需求側(cè)管理平臺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)測儀，通過計算機與通訊網(wǎng)絡(luò)在線監(jiān)測各配用電設(shè)備的電力、電量和電能質(zhì)量數(shù)據(jù)，將實測的數(shù)據(jù)保存到數(shù)據(jù)庫中，通過一定時間的數(shù)據(jù)積累，對數(shù)據(jù)進行分析，準(zhǔn)確報告實際能耗、電能質(zhì)量、電力污染和電能效率的情況。

平臺的的主要功能如下：

1.在線監(jiān)測：實時查看各監(jiān)測點的多種電力指標(biāo)，包括電壓、電流、負(fù)荷、電量、電能質(zhì)量等。通過多個模塊，從多角度進行分析統(tǒng)計。

2.歷史查詢：從電量電費、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：單臺配用電設(shè)備不同時間段內(nèi)的電能指標(biāo)差異的比較，及同一時間段內(nèi)同類配用電設(shè)備的電能指標(biāo)差異的比較，指導(dǎo)電力用戶進行電能使用的管理。

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

5.安全預(yù)警：通過設(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，對配電網(wǎng)絡(luò)及設(shè)備進行安全預(yù)警防護，達到報警或超限時提出安全警示，并提供相應(yīng)的分析數(shù)據(jù)，達到設(shè)備及配網(wǎng)的安全，高效運行。

6.數(shù)據(jù)上傳：通過系統(tǒng)數(shù)據(jù)和省平臺的交互使用，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，增強多方互動。

2.主材選型

2.1多功能電能監(jiān)測儀

電能監(jiān)測儀是需求側(cè)電能監(jiān)測用的重要監(jiān)測儀設(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)點上，用于監(jiān)測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/無功功率、有功/無功電量計示度、功率因數(shù)等?？蓽y量尖、峰、平、谷電量。

測量精度：電流、電壓0.5級，有/無功功率、電量1級，功率因數(shù)0.5級。

電能質(zhì)量分析：監(jiān)測儀可測量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，無線電臺等通信方式擴展。

實時時鐘：走時精度小于1S/天，斷電保持。

數(shù)據(jù)/參數(shù)存儲：內(nèi)置斷電保存的存儲器，用于數(shù)據(jù)和參數(shù)存儲可存儲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)測儀的消耗功率小于3VA。

工作溫度范圍：-25～+55℃。

安裝方式：監(jiān)測儀支持DIN35導(dǎo)軌安裝，方便現(xiàn)場安裝。

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、主機等通過網(wǎng)絡(luò)集中管理，簡易、方便。應(yīng)用中可通過Serial 程序組對其進行設(shè)置、軟件升級，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。允許主機與串行設(shè)備建立連接和獲取數(shù)據(jù)，支持32個連接，多臺主機可以同時對同一個設(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)多路廣播給多個主機，串行設(shè)備可以接受到多路主機發(fā)出的數(shù)據(jù)。

用于連接站內(nèi)設(shè)備。安裝無須設(shè)置開關(guān)跳線，維護簡單性能穩(wěn)定可靠，完全勝任連續(xù)不關(guān)機應(yīng)用場合。支持眾多常見的操作系統(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展，具有比多用戶卡更廣泛的應(yīng)用，更強的功能。具有32個 RS-232串口，每個串口都有15KV的浪涌保護，CUP為32位處理器，8M內(nèi)存，512K緩存區(qū)，保障數(shù)據(jù)及時穩(wěn)定傳輸。作為獨立的設(shè)備，不占用主機的系統(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的新一代終端產(chǎn)品，集成度高、技術(shù)先進，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，可實現(xiàn)數(shù)據(jù)自動采集、保存、上傳等功能。

3.結(jié)構(gòu)設(shè)計

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、溫度的模擬信號轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號，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)平臺架構(gòu)

整個平臺架構(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)進行解析及存儲，同時向電力用戶傳感器發(fā)布指令，請求所需要的數(shù)據(jù)。

△數(shù)據(jù)采集及存儲系統(tǒng)：存儲電力用戶電能指標(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)果存儲并形成簡單的邏輯應(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)計報表、智能設(shè)備維護。

△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布點結(jié)構(gòu)

3.3.1一級監(jiān)測設(shè)備：電力用戶電源關(guān)口位置100%安裝電力能效監(jiān)測終端

3.3.1二級監(jiān)測設(shè)備：電力用戶的主要出線回路100%安裝電力能效監(jiān)測終端

3.3.3三級監(jiān)測設(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100%。

四、效益分析

（1）間接經(jīng)濟效益

通過電力需求側(cè)管理平臺建設(shè)，可以在能源計量、統(tǒng)計管理、負(fù)控管理、電能質(zhì)量管理、監(jiān)測系統(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（70萬-105萬kwh），按照每度電“峰、谷、平”段平均值0.5元計算，系統(tǒng)建成后年間接經(jīng)濟效益可達50萬元左右。

（2）直接經(jīng)濟效益

每月交易電量預(yù)計為320萬千瓦時，每月峰谷平交易電量按照山西省相關(guān)政策進行浮動，平均每月預(yù)計能夠減少電費投入5.536萬元，平均每年能夠節(jié)約電費66.432萬元。

共計116萬元左右。