能源管理系统在老区电力系统中的应用

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，以实现生产全过程节能、降耗的目标。 南钢的电力管理系统已有很多年了，但这套RTU系统不可靠，没有效率，软件保守而且不能很好地优化电能的利用，数据的实时性不强且经常性的失真。随着南钢的发展，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，以促进电力系统能源管理上新台阶。 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通过以太网实现系统管理。如图1所示。 系统功能 体系结构开放，采用标准商用数据库；支持第三方软件开发；通过和监控系统通信完成对现场变电站有功、无功、电压、电流、有功电能、无功电能、谐波、频率、开关状态等各种数据的采集；通过多窗口界面进行数据显示。可将历史数据进行保存，以供需要时进行分析。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；具有完备的报表功能，可以取代值班员的日常抄表；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，便于客户自行维护和扩充系统；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、可靠性分析和系统模拟等功能；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；具备系统管理员功能；分配用户名和密码及用户权限；根据登录的用户名来识别用户，从而提供（禁止）相应的功能；遥测更新周期<5s，事故时信号传送时间<1s。 画面设计 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，而且能显示每条线路的规格、长度、保护定值等参数。 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（见图2），最长可保存1年，可显示瞬间电压、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土5％和±10％时，系统出现电能质量超标时，系统就会报警。 能源管理软件RSEnergyMetrix设计 RSEnergyMetrix是模块化可扩展、基于Web和服务器／客户机结构的能源信息与管理系统，将能源信息数据保存干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。 强大的曲线趋势数据查询为电力调度带来方便。南京电力缺口巨大，在用电高峰期间，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并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，并详细制订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地生产，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15min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。 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设置功能。 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、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。 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。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。 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：①画面电量数据和开关变位刷新能够准确反映电力系统的运行状态。②电能质量检测包括电网谐波量、不平衡电压、功率因数等。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。在总降的月报表中能够正确统计出每个回路的一个月的用电量，并能够统计出每回路的分时电量值。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。