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    浅谈煤矿企业能耗在线监测系统的设计

    2024-06-24 14:01:15  来源:安科瑞陈芳芳

    摘要:煤矿企业在为国民经济发展提供核心动力的同时也消耗着大量能源。“双碳”目标这一国家战略给煤矿企业生产提出了挑战,也为其技术升级、节能增效提供了机遇和驱动力。能耗“双控”是实现“双碳”目标的必由之路,而对煤矿企业能耗及碳排放情况进行在线监测、精细管理、科学决策是实现能耗“双控”、节能增效的基础。

    关键词:高能耗;能耗双控;大数据采集;能耗核算;数字化转型

    0、引言

    根据《国民经济和社会发展第十四个五年规划和 2035 年远景目标纲要》规划部署的碳达峰、碳中和路线,各行业相继提出碳达峰和碳中和的目标和实施方案,“30、 60”也成为了煤炭等能源生产企业的指导目标。

    《自然资源部煤炭行业绿色矿山建设规范》要求各矿企应建立矿山生产全过程能耗核算体系,通过采取节能减排措施,控制并减少单位产品能耗、物耗、水耗,减少“三 废”排放。陕西省发改委和生态环境厅也要求各矿企按照《陕西省绿色矿山管理办法》《关于推进用能单位能耗在线监测系统建设的通知》提升能源统计监测能力,健全能耗统计监测和计量体系,加强用能单位能耗在线监测系统建设。

    1、概况

    陕西煤业《“双碳”工作行动方案(暂行)》等文件中要求:各单位要提高节能管理信息化水平,要开展能耗在线监测系统的建设,应用信息化手段推动环保和能源 管理与节能降耗工作,深挖生产环节的节能减排空间,确保阶段性节能目标实现。

    结合陕西煤业要求,以行业发展现状为背景,以各矿需求为切入点,以切实解决问题为目标,同时响应国家相关政策,开发节能环保能耗在线监测管理平台,帮助企业对能耗情况进行在线监测、精细管理,对污染排放情况,及时进行污染预防,避免超标排放,满足各类环保要求,提高运维工作效率,逐步实现清洁生产。

    煤矿企业生产本身是一个复杂系统,生产链条长,耗能设备多,耗能种类多,产生的工业“三废”多。当前煤矿企业侧重于对生产环节进行智能化改造,对能耗监管投入略显不足。

    本文就是基于矿区实际情况,构建一套能耗监管系统,通过本系统的实施,对全矿区的所有能源数据进 行监测、计量、管理、分析、预测,构建全矿各部门、各能耗设备的水、电、热量、柴油等能源记录数据的历史数据库,并把相关数据上传至股份公司以及省市平台。

    2、研究方向及内容

    2.1 能耗单元的实时计量统计管理

    本研究将实时采集各级用能单位或高耗设备能耗信息,自动完成计量、记录、统计及定制报表等功能。对全矿区用能情况按照高耗能设备、重要工序、办公楼宇、各级用能单位进行分层管理。

    2.2 构建数据模型,实时预警

    重要设备、重要工序、各级用能单位,结合有效产出数据,构建数字化能耗以及能效模型,进行同比、环比及对标分析,实现能耗预警。

    2.3 建立节能技改数据支撑

    基于长期的能源能耗监测数据,终形成能源大数据诊断报告,结合全矿区生产工艺,为中长期节能技改方案提供强大的数据和决策支撑。

    2.4 建立能耗管理指标依据

    在精细管理、降耗提效的方针下,为煤矿企业管理建立健全能耗量化管理数据的依据。

    2.5 能耗管理决策分析

    通过一定时间的数据累积,从不同角度对能源消耗情况进行分析预测,提供防止能源浪费、降低能耗、合理规划使用能源的决策支持。

    2.6 系统管理与信息发布

    快速、准确地提供各种能耗数据信息,可通过智能化综合管控平台统一发布。

    2.7 各类平台对接

    可提供相对应接口,实现与省能管平台无缝对接。

    3 、系统功能体系结构设计

    3.1 系统设计原则

    系统采用分散采集、综合监控、集中管理的模式。系统设计遵循可靠性、兼容性、规范性、经济性、可扩展性等原则。

    能耗数据采集原则为:

    各类能源总关口,即重要用能单位配置。

    在能耗统计分析中具有重要意义的用能单位或设备。在数据接口开放的情况下,计量数据尽量从现有系统中采集,降低投资成本。

    3.2 系统网络架构

    图 1 系统网络整体架构图

    能耗在线监测管理系统监测点分布在矿区范围内不同地点,分布范围广且分散。基于以上特点系统网络结构采用分布式结构,以光纤环网为骨干网(部分使用现有4G网络) 星型电气连接各个子系统,系统通过现场总线或I/0方式连接检测设备。

    系统采用B/S(浏览器/服务器)模式。管理层应用服务器通过以太网交换机与数据库服务器连接,通过与信息管理系统网络的联网,支持和股份公司能耗平台、省市监管平台,矿区综合管控平台无缝对接,支持远程客户浏览访问。

    系统管理层根据矿测能耗监测和管理需要,分别实现能源数据采集、存诸、分析、计算,提供能耗统计、能耗预警、同比/环比分析、能流图、能源看板、能源报表等业务功能模块,另外,还有系统管理、信息设置、能源系统建模等系统功能模块的开发,同时实现同股份公司平台以及省平台的无缝对接。

    3.3系体软件加构及功能

    图 2 系统软件体系架构图

    能耗在线监测管理子系统从全矿组织架构、各生产环节、能耗设备角度、分别进行能源数据采集、存储、分析、计算,为管理人员提供能耗统计、能耗预警、同比/环比分析、能耗分析、对标分析、能流图、能源看板、能源报表等业务功能模块,另外,还有系统管理、信息设置、能源系统建模等系统功能模块。

    边缘数据采集层:主要完成各类能耗数据和有效产出数据采集。边缘采集器向下需要支持常见的工业通信接口和协议,向上需要支持云平台数据通信协议。

    数据平台层:主要负责数据存储、分类、计算等。业务应用层:主要完成各种能源信息的统计、分析,包括能耗统计、能耗分析、能耗预警、对标分析、综合报表管理、数据查询等。

    4、系统主要功能

    4.1 信息管理层主要功能如下

    计划调度。实现生产计划、设备及备件计划管理。提供与陕煤股份层系统的接口,实现系统对接。

    能效管理。满足企业需求,实现能效管理。

    设备管理。满足企业需求,实现设备管理。主要包括生产设备及计量设备基础信息、运行信息、操作记录、预警、故障等管理。

    动力指标管理。主要包括动力控制指标的管理。

    综合报表管理。可以根据企业需求,自动生成所需的报表,也可根据自身需求定制页面和编辑报表。报表主要包括能源动力相关的各类制式报表,包括各类生产及消耗报表等。

    综合管理。主要包括平面管理、流程管理、制度管理、资料管理、用户管理、权限管理、交接班管理、生产管理、帮助管理等。

    WEB 发布。实现能源管理的信息共享。

    4.2 集中监控层主要功能如下:

    动态图形监控:设置动态工艺流程画面及单台主机流程画面, 图形动画显示,实时显示各工位号参数及设备运行状态,对于涉及面比较广的子系统,可以设置多个画面。

    实时数据监控:在工艺流程画面显示数据的基础上,实现栅格形式汇总实时显示各工艺参数,设备状态,栅格底色应根据所显示数据的归属分类不同而加以区别,做到一目了然,以便于操作人员集中监视系统状态。

    远程操作:对所有设备进行远程遥控操作,通过鼠标实现对现场设备(启/停)、电动阀(开/闭)进行操作,根据权限设密码保护。

    预警及报警功能:有关参数超限报警及设备故障报警,发出声光提示,可实时指令打印,有中文提示并自动记录。报警根据紧要程度、事故等级区别对待,通过不同的报警提示音和颜色加以区别。并设立维修模式,保障在维修、检测状态下,可以关闭自动报警功能。

    实时趋势图:实时显示各工艺参数的变化趋势,如流量、温度、压力、电流、频率等,有助运行操作人员和管理人员实时掌握生产工艺参数变化情况;

    报表: 设班报、日报、月报、年报,分别按分类报表及汇总报表并实时打印,报表设置可根据需求进行调整功能,可根据实际需要和临时变动,随时对报表数据的筛选和计算公式、函数参量进行调整。

    数据采集 诸存 记录和发布:系统具有各种工艺参数、设备状态、计量数据的采集、诸存、记录功能。各种信息按照不同功能要求分别写入实时历史数据库或管理数据库,供能源管理系统软件使用。系统监控画面和相关信息可以通过WEB方式发布,以便于管理人员通过网络访问和远程浏览。

    系统管理:统一管理操作人员、维护工程师、能源管理人员等相关人员的安全操作权限,以保证本系统的安全保密性,防止非法用户对生产控制和重要数据的侵害;

    能源管理系统通过开放的以太网OPC标准接口实现与其它管理系统的集成。

    5、安科瑞企业能源管控系统概述

    安科瑞企业能源管控系统采用自动化、信息化技术和集中管理模式,对企业的生产、输配和消耗环节实行集中扁平化的动态监控和数据化管理,监测企业电、水、燃气、蒸汽及压缩空气等各类能源的消耗情况,通过数据分析、挖掘和趋势分析,帮助企业针对各种能源需求及用能情况、能源质量、产品能源单耗、各工序能耗、工艺、车间、产线、班组、重大能耗设备等的能源利用情况等进行能耗统计、同环比分析、能源成本分析、碳排分析,为企业加强能源管理,提高能源利用效率、挖掘节能潜力、节能评估提供基础数据和支持。

    6、应用场所

    钢铁、石化、冶金、有色金属、采矿、医药、水泥、煤炭、造纸、化工、物流、食品、水厂、电厂、供热站、轨道交通、航空工业、木材、工业园区、医院、学校、酒店、写字楼以及汽车制造、机电设备、电器产品、工器具制造等离散制造业。

    7、系统结构

    现场通过厂区局域网和平台通讯,平台搭建在客户自己配置的服务器上。搭建完成之后,客户可以在任意能与局域网联通的地方,通过有权限的账号登陆网页以及手机APP查看各处的运行情况。

    系统可分为三层:即现场设备层、网络通讯层和平台管理层。

    现场设备层:主要是连接于网络中用于水、电、气等参量采集测量的各类型的仪表等,也是构建该配电、耗水、耗气系统必要的基本组成元素。肩负着采集数据的重任,这些设备可为本公司各系列带通讯网络电力仪表、温湿度控制器、开关量监测模块以及合格供应商的水表、气表、冷热量表等。

    网络通讯层:包含现场智能网关、网络交换机等设备。智能网关主动采集现场设备层设备的数据,并可进行规约转换,数据存储,并通过网络把数据上传至搭建好的数据库服务器,智能网关可在网络故障时将数据存储在本地,待网络恢复时从中断的位置继续上传数据,保证服务器端数据不丢失。

    平台管理层:包含应用服务器、WEB服务器和数据服务器,一般应用服务器和WEB服务器可以合一配置。

    平台采用分层分布式结构进行设计,详细拓扑结构如下:

    8、系统功能

    平台采用自动化、信息化技术和集中管理模式,对企业的生产、输配和消耗环节实行集中扁平化的动态监控和数据化管理。实时监测企业各类能源的消耗情况,通过数据分析、挖掘和趋势分析,帮助企业加强能源管理,提高能源利用效率和节能潜力,为节能改造提供数据依据。

    8.1平台登录

    在浏览器打开云平台链接、输入账户名和权限密码,进行登录,防止未授权人员浏览有关信息。

    8.2大屏展示

    用户登录成功之后进入大屏展示页面,展示企业及各区域的能耗折标、产值、异常、排名、占比、通讯情况,点击区域展示该区域的分类能耗、产值等相关信息。

    8.3首页

    首页展示峰谷平用电、变压器情况、年能耗趋势、单耗趋势、分类能耗等企业级统计数据。

    8.4数据监控

    对企业各点位的能源使用、报警等情况进行实时的监控。以便企业用户能够实时的监测各个点位的运作情况,同时能更快的掌握点位的报警,并为企业削峰填谷、调整负载等技改措施提供数据支撑。

    • 能源实时监控:对于水、电、气等能源消耗进行实时监测,确保用能环节的持续稳定运行,显示配电图、能流图、能源平衡网络图、能源计量网络图等功能。
      • 能流图:需要在能流图上对水、电、气的消耗情况进行实时展示;当能源参数越限报警,可提供报警重要性等级分类,同时支持APP推送、手机短信、邮件、钉钉、语音播报、系统弹窗报警提示等;
      • 配电图:将配电房真实情况画入配电图,实时展示接入的门禁、水浸、电水气等仪表的实时参数、门禁水浸状态及能耗数据。
      • 实时统计:实时统计工厂、车间、工序、设备的当年、季度、月、周、日、班次等能耗值;
      • 数据展示:通过实时曲线和历史曲线展示不同区域、不同设备的不同的能耗参数;
    • 检测:对能源报警信息进行集中显示,可以对报警阈值信息进行相关处理操作,可以对报警参数进行在线设置,当能源参数越限报警,可提供报警重要性等级分类,具备APP推送、手机短信、邮件、钉钉、语音播报、系统弹窗等报警提示;

    8.5视频监控

    接入摄像头,实时掌控企业内实际情况。

    8.6变压器监控

    展示各电压器的负载情况,从而可以为变压器配备情况进行科学合理的规划。通过各种运行参数状态下用电效能的对比分析,找出更好的运行模式。根据运行模式调整负载,从而降低用电单耗,使电能损失降低。

    8.8仪表实时监控

    展示各个水电气仪表的实时参数变化,以曲线图的方式展示。

    8.8能源中控

    将所有有关能源的能源参数集中在一个看板中,能从多个维度对比分析,实现各个产业线的对比,帮助领导掌控整个工厂的能源消耗,能源成本,标煤排放等的情况。

    8.9用能统计

    从能源使用种类、监测区域、车间、生产工艺、工序、工段时间、设备、班组、分项等维度,采用曲线、饼图、直方图、累积图、数字表等方式对企业用能统计、同比、环比分析、实绩分析,折标对比、单位产品能耗、单位产值能耗统计,找出能源使用过程中的漏洞和不合理地方,从而调整能源分配策略,减少能源使用过程中的浪费。

    8.10成本分析

    统计各个监测节点(工厂、车间)的当年、季度、月、周、日各类能源消耗费用,其中电包括峰电量、峰电费、谷电量、谷电费以及平均电量和平均电费。

    8.11产品单耗统计

    与企业MES系统对接,通过产品产量以及系统采集的能耗数据,在产品单耗中生成产品单耗趋势图,并进行同比和环比分析。同时将产品单耗与行业/国家/国际指标对标,以便企业能够根据产品单耗情况来调整生产工艺,从而降低能耗。

    8.12绩效分析

    对各类能源使用、消耗、转换,按班组、区域、车间,产线、工段、设备等进行日、周、月、年、指定时段绩效统计按照能源计划或定额制定的绩效指标进行KPI比较考核,帮助企业了解内部能效水平和节能潜力,评定能源消耗是否合理。

    8.13运行监测

    系统对区域、工段、设备能源消耗进行数据采集,监测设备及工艺运行状态,如温度、湿度、流量、压力、速度等,并支持变配电系统一次运行监视。可直接从动态监测平面图快速浏览到所管理的能耗数据,支持按能源种类、车间、工段、时间等维度查询相关能源用量。

    8.14自定义能耗报表

    用户可通过自定义报表头与列,灵活生产各种报表,查看企业各个节点的能耗,单耗,成本,综合能耗等信息,并同比、环比报表,支持导出报表。

    8.15同比、环比

    提供能耗成本的图形对比分析,包括分时段(日、月、年)的同比、环比分析,分类、分时段、分项(地点、机构、设备)统计图形对比分析(柱状图、饼图、堆积图等)。

    同比

    环比

    8.16分析报告

    以年、月、日对企业的能源利用情况、线路损耗情况、设备运行情况、运维情况等进行仔细的统计分析,让用户更加了解系统的运行情况,并为用户提供数据基础,方便用户发现设备异常,从而找出改善点,以及针对用能情况挖掘节能潜力。

    8.18能耗设备用能

    监控耗能设备运行、停机及异常状态,及时解决设备故障停运导致无法正常生产。

    8.18线损分析

    根据节点、能源分类,查询各个节点线路上的能源损耗数据,及时发现能量在使用过程中的跑冒滴漏和异常用能等浪费的问题,提醒用户及时进行干预。

    8.19碳排放管理

    按照区域对碳排放总量的变化趋势进行统计,并进行同环比分析。对单位产值碳排放量进行计算,并结合减排指标实现超标预警,提升区域减排水平,促进碳达峰目标实现。

    8.20电能质量监测

    实时监测谐波含量、三相不平衡度、功率因数等,确保功率因数不低于供电局考核指标,避免被罚款和设备出现故障。

    8.21运维管理

    系统支持设备日常巡检计划、派工、消缺、报修、派工等设备运维管理,方便运行管理人员的制定巡检计划、派工,巡检人员执行巡检、完成工单、巡检发现问题消缺,进行故障报修、跟进维修进度,满足日常巡检、设备维修保养需要。

    8.22报警管理

    针对于电气正常开展、限电和能耗双控,实现电参量异常报警、电气火灾隐患报警、能耗超标报警、限电报警等,帮助企业提前预警,避免发生火灾事故和被罚款导致用能成本过高。支持分级分类报警,可对报警进行派发与闭环处理。

    8.23能耗抄表

    可自定义时间段抄仪表的抄表值以及差值,可自定义抄表的分类分项。

    8.24能耗分析自定义时间抄表

    可自定义时间段内各个拓扑节点的能耗值,可自定义抄表能耗值的的分类分项。

    8.25容需量报表

    提供容需量报表,实时展示容量需量价格的变化情况,帮助企业实现容改需,降低基本电费。

    8.26复费率报表

    对尖、峰、平、谷用电量及成本费用进行统计分析,为企业分时用电,优化成本效益提供数据支持。

    8.28文档管理

    对国标、能源管理制度、能源指标体系等文件进行归档,可快速查询相关文档。对仪表台账进行系统管理,支持文件的上传和下载。

    8.28 3D可视化大屏

    对场景进行虚拟仿真,展示各区域运行及能源消耗情况,可实现分层预览、转场展示、风格切换、智能巡检等效果,支持模型与监测点位的自定义绑定。

    8.29 3D子系统

    对各动力子系统进行虚拟仿真,展示子系统的动力管线、设备的实时状态及能源消耗情况,可实现动态的能源流向效果。

    8.30工业组态

    可通过图形化的编辑方式自定义组态图,展示设备运行状态及能源消耗情况,可上传自定义素材及绑定监测数据。

    8.31自定义驾驶舱

    可通过图形化的操作方式自定义驾驶舱,以折线图、饼图、表格等图形展示采集数据及各类统计数据,数据源包括API、数据库查询、MQTT、Excel等方式。

    8.32基础数据管理

    对系统的项目、探测器、设备型号、电参量、节点、能源、公示、及相关参数进行配置、修改、删除等管理、进行用户添加和授权管理、合同管理。

    8.33手机APP

    APP支持Android、iOS操作系统,方便用户按能源分类、区域、车间、工序、班组、设备等不同维度掌握企业能源消耗、产线比对、效率分析、同环比分析、能耗折标、事件记录、运行监视、异常报警、配电图、工艺流程图、能流图。

    8.34知识产权证书

    9、系统硬件配置

    应用场景

    型号

    图 片

    保护功能

    企业能源管控平台

    Acrel-8000

    安科瑞企业能源管控平台采用自动化、信息化技术和集中管理模式,对企业的生产、输配和消耗环节实行集中扁平化的动态监控和数据化管理,监测企业电、水、燃气、蒸汽及压缩空气等各类能源的消耗情况。

    智能网关

    Anet-2E8S1

    8路RS485串口,光耦隔离,2路以太网接口,支持ModbusRtu、ModbusTCP、DL/T645-1998、DL/T645-2008、CJT188-2004、OPC UA等协议的数据接入,ModbusTCP(主、从)、104(主、从)、建筑能耗、SNMP、MQTT 等协议上传,支持不同协议向多平台转发数据;输入电源:AC/DC 220V,导轨式安装。

    ANet-2E4SM

    4路RS485 串口,光耦隔离,2路以太网接口,支持ModbusRtu、ModbusTCP、DL/T645-1998、DL/T645-2008、CJT188-2004、OPC UA、ModbusTCP(主、从)、104(主、从)、建筑能耗、SNMP、MQTT;(主模块)输入电源:DC 12 V ~36 V 。支持4G扩展模块,485扩展模块。

    ANet-485

    M485模块:4路光耦隔离RS485

    ANet-M4G

    M4G模块:支持4G全网通

    35kV/10kV/6kV进线

    AM5SE-F

    三段式过流保护、反时限过流保护、两段式零序101过流/反时限过流保护、两段式零序102过流/反时限过流保护、重合闸、后加速过流保护、过负荷保护、PT断线告警、控制回路故障告警、频率保护、FC闭锁、失压跳闸、逆功率保护、过电压保护、零序过压保护;断路器遥控分/合闸操作;故障录波;独立的操作回路;检同期;U、I、P、Q、Ep、Eq等电参量测量。

    35kV/10kV/6kV馈线

    配电变压器

    AM5SE-T

    三段式过流保护、反时限过流保护、两段式零序101过流保护、两段式零序102过流保护、101反时限过流保护、102反时限过流保护、过负荷保护、PT断线告警、控制回路故障告警、非电量保护、FC 闭锁;断路器遥控分/合闸操作;故障录波;独立的操作回路;U、I、P、Q、Ep、Eq等电参量测量。

    电动机(2000KW以下)

    AM5SE-M

    过流一段保护(启动中、已运行)、过流二段

    保护、反时限过流保护、两段式负序过流/负序

    反时限过流保护、两段式零序过流保护、热过载保护、过负荷保护、堵转保护、启动时间过长保护、低电压保护、非电量保护、PT断线告警、控制回路故障告警、零序过压告警、FC闭锁、电压不平衡保护、相序保护、电压断相保护、过电压保护;断路器遥控分/合闸操作;故障录波;独立的操作回路;U、I、P、Q、Ep、

    Eq等电参量测量。

    35kV/10kV/6kV母联

    AM5SE-B

    两段式过流保护、反时限过流保护、后加速过流保护、进线备投/母联备投/联切备投/自适应备投、PT断线告警、控制回路故障告警、母线充电保护;断路器遥控分/合闸操作;故障录波;独立的操作回路检同期。

    35KV/10kV/6kV电容器

    AM5SE-C

    两段式定时限过流保护、反时限过流保护、两段式零序过流保护、欠电压保护、过电压保护、零序过电压保护、不平衡电压保护、不平衡电流保护、非电量保护、PT断线告警、控制回路故障告警;断路器遥控分/合闸操作;故障录波;独立的操作回路;U、I、P、Q、Ep、Eq等电参量测量。

    主变

    AM5SE-D2

    两圈变差动速断保护、比率制动差动保护

    主变

    AM5SE-TB

    三段式过流保护(带复合电压、带方向闭锁)、反时限过流保护、零序过流保护、间隙零序电流保护、零序电压保护、过负荷保护、启动通风、闭锁有载调压、断路器遥控分合闸、故障录波、全电量测量、独立操作回路、遥控升档/降档/急停、变压器档位测量;U、1、P、Q、Ep、Eq等电参量测量。

    PT并列监测

    AM5SE-UB

    PT并列、低电压告警、PT断线告警、过电压告警、零序过压告警

    大功率异步电机

    AM5SE-MD

    电机差动速断保护、比率差动保护、启动中过流一段保护、已运行定时限过流保护、过负荷保护、零序过流保护、过热保护、堵转保护、低电压保护、断路器遥控分合闸、独立操作回路、故障录波、全电量测量;U、I、P、Q、Ep、Eq等电参量测量。

    主变保护

    AM5SE-D3

    三圈变差动速断保护、比率制动差动保护

    主变公共测控、进线公共测控

    AM5SE-K

    20路遥信、10路开出、遥测

    35kV/10kV/6kV 弧光保护

    ARB5-M

    测量所有的常用电力参数,如三相电流、电压,有功、无功功率,电度,谐波等,并具备完善的通信联网功能,非常适合于实时电力监控系统。

    ARB5-E

    DIN35mm导轨式安装结构,体积小巧,能测量电能及其他电参量,可进行时钟、费率时段等参数设置,精度高、可靠性好、性能指标符合国标GB/T18215-2002、GB/T18883-1999和电力行业标准DL/T614-2008对电能表的各项技术要求,并且具有电能脉冲输出功能;可用RS485通讯接口与上位机实现数据交换。

    ARB5-S

    三相全电量测量,剩余电流、2-63次谐波,支持付费率,量值、电缆温度,可选2G/4G通讯。

    35kV/10kV/6kV进线柜电能质量在线监测

    APView500

    相电压电流+零序电压零序电流,电压电流不平衡度,有功无功功率及电能、事件告警及故障录波,谐波(电压/电流 63 次谐波、50 组间谐波、35 组高次谐波、谐波含有率、谐波功率、谐波畸变率、K因子)、波动/闪变、电压暂升、电压暂降(故障源定位)、电压中断、冲击电流、1024点波形采样、定时录波、电能质量合格率统计,波形实时显示及故障波形查看,内存32G,16DO+22DI,2RS485+1RS232+1GPS,+3以太网接口+1WiFi+1USB接口支持U盘到处数据,支持61850协议。

    35kV/10kV/6kV间隔智能操控、节点测温

    ASD500

    液晶屏显示一次回路动态模拟图、弹簧储能指示、高压带电显示及闭锁、验电、核相、3路温湿度控制及显示、远方/就地、分合闸、储能旋钮、预分预合闪光指示、分合闸完好指示、分合闸回路电压测量、人体感应、柜内照明控制、1路以太网、2路RS485、1路USB接口、GPS对时、高压柜内电气接点无线测温、全电参量测温、脉冲输出、4~20mA输出

    35kV/10kV/6kV传感器

    ATE400

    合金片固定,CT感应取电,启动电流大于5安培,测温范围-50-125℃,测量精度±1℃;传输距离空旷150米

    35kV/10kV/6kV间隔

    电参量测量

    APM810

    三相(I、U、kW、kvar、kWh、kvarh、Hz、cosΦ),零序电流In,四象限电能,实时及需量,本月和上月峰值,电流、电压不平衡度,66种报警类型及外部事件(SOE)各16条事件记录,支持SD卡扩展记录,2-63次谐波,2DI+2DO,RS485/Modbus,LCD显示

    低压进线

    APM810

    三相(I、U、kW、kvar、kWh、kvarh、Hz、cosΦ),零序电流In;四象限电能;实时及需量;本月和上月峰值;电流、电压不平衡度;负载电流柱状图显示;66种报警类型及外部事件(SOE)各16条事件记录,支持SD卡扩展记录;2-63次谐波;2DI+2DO RS485/Modbus;LCD显示

    AEM96

    三相电参量U、I、P、Q、S、PF、F测量,总正反向有功电能统计,正反向无功电能统计;2-31次分次谐波及总谐波含量分析、分相谐波及基波电参量(电压、电流、功率);电流规格3×1.5(6)A,有功电能精度0.5S级,无功电能精度2级

    0.4kV无功补偿

    ARC

    测量I、U、Hz、cosΦ,具备过电压保护、欠流锁定、电网谐波过大保护功能,可控制电容器的投切,RS485/Modbus协议

    APM810

    三相(I、U、kW、kvar、kWh、kvarh、Hz、cosΦ),零序电流In,四象限电能,实时及需量,本月和上月峰值,电流、电压不平衡度,66种报警类型及外部事件(SOE)各16条事件记录,支持SD卡扩展记录,2-63次谐波,2DI+2DO,RS485/Modbus,LCD显示

    ANSVC

    ANSVC低压无功功率补偿装置并联在整个供电系统中,能根据电网中负载功率因数的变化控制电力电容器投切进行补偿,具有多种补偿形式,可根据电网的实际情况,合理选用补偿形式。

    0.4kV有源滤波

    AnSin-□-M

    Ⅰ型

    采用DSP+FPGA全数字控制方式,并联在系统中,兼补谐波和无功;可对2~51次谐波进行全补偿或指定特定次谐波进行补偿;具备完善的桥臂过流保护、直流过压保护、装置过温保护功能;基于谷歌Fliutter框架构建的遥信、遥控软件平台,具备远程服务与数据处理功能;支持IOS、安卓、PC多平台交互;具备超前和滞后的功率因数校正功能,可将三相不平衡负荷调整至平衡;具备动态过温降载功能,较大限度的保证滤波器的持续运行;具备智能风扇转速控制功能,根据负荷率和环境温度智能控制风扇转速,降低损耗;具备动态扩容功能。

    0.4kV出线

    AEM82

    三相电参量U、I、P、Q、S、PF、F测量,总正反向有功电能统计,正反向无功电能统计;2-31次分次谐波及总谐波含量分析、分相谐波及基波电参量(电压、电流、功率);电流规格3×1.5(6)A,有功电能精度0.5S级,无功电能精度2级

    ARD3M

    ARD3智能电动机保护器适用于额定电压至AC690V、额定电流至AC800A、额定频率为50/60Hz的电动机,可与接触器、电动机起动器等电器元件构成电动机控制保护单元,有远程自动控制、现场直接控制、面板指示、信号报警、现场总线通信等功能。

    ANHPD300

    对用电设备产生的随机高次谐波、脉冲尖峰、电涌等具有吸收作用,能滤除电压尖峰杂波、矫正畸变的电压波形,对谐波噪声进行消化和吸收,防止保护装置误跳闸,保证用电设备正常运行。

    DTSD1352

    三相电参量U、I、P、Q、S、PF、F测量,分相正向有功电能统计,总正反向有功电能统计,总正反向无功电能统计;红外通讯;电流规格:经互感器接入3×1(6)A,直接接入3×10(80)A,有功电能精度0.5S级,无功电能精度2级

    变压器绕组温度检测

    ARTM-8

    8路温度巡检,热电阻信号输入,RS485接口,2路继电器输出,预埋PT100

    变压器接头测温

    低压进出线柜接头测温

    ARTM-Pn-E

    可以嵌入式安装低压柜面板上,每台装置可以接收60个无线传感器的数据。装置带有一路485接口,可将采集到的温度数据上传到监控。2路告警出口,全电参量测量

    ATE400

    合金片固定,CT感应取电,启动电流大于5(A),测温范围-50-125℃,测量精度±1℃;传输距离空旷150米

    配套附件

    AKH-0.66

    测量型互感器,采集交流电流信号

    AKH-0.66L

    剩余电流互感器,采集剩余电流信号。

    柜内环境温湿度

    AHE

    无线温湿度传感器,温度精度:±1℃,湿度精度:±百分之3RH,发射频率:5min,传输距离:200m,电池寿命:≥3年(可更换)

    ATC600

    两种工作模式:终端、中继。ATC600-Z做中继透传,ATC600-Z到ATC600-C的传输距离空旷1000m,ATC600-C可接收AHE传输的数据,1路485,2路报警出口。

    智能远传水表

    物联网水表 LXSY-O-M/NB

    电子直读式,高清晰液晶显示,具备误差自动修正功能;各参数可设;断电后数据可保存10年以上;可根据需要扩展远程控制阀门开关功能;可在120℃下长期工作,水解稳定;抗酸碱腐蚀性强不易被腐蚀,阻燃性能好;水资源免遭二次污染

    智能远传

    燃气表

    燃气表

    直接读取燃气表的窗口值,无累计误差;电子部分平时可不工作,可在读表瞬间工作;直读燃气表无需初始化;表计地址可以灵活设定

    冷热量表

    冷热量表

    流量计量无机械齿轮,无磁传感器,耐磨、耐腐蚀、防攻击;电压低或受到攻击破坏时自动报警;温度传感器断路、短路时自动报警;流量和温度分段,准确度高;温度的冷热端采用数字方法修正和校准,误差接近于0;根据流速智能降耗;数据多重备份自动纠错技术;低功耗

    10、结论

    本系统基于矿区现有相关能耗数据和增加新的能耗采集点,结合大数据分析平台,以低碳发展为目标,以智慧矿山建设为导向,构建了一套能耗及碳排放监管系统。填补数据服务于现场现场能耗监测的空白,充分挖掘煤矿海量数据的价值,起到数字化转型示范作用。符合国家煤矿数字化转型发展规划,是典型的数字化转型案例。

    同时通过一套完善的能管系统,运用目前的数据采集技术,把各个区域的能耗数据串联起来,综合监测、综合分析、综合管控,综合管理。实现节能减排、实现国家2030“碳达峰”战略性政策目标。主要体现在以下几点:

    在接入现有电力计量系统的基础上,对公司的用电情况按照高耗能设备、重要工序、办公楼宇、各级用能单位进行分层监管。

    将各类锅炉的用电、烧煤燃气情况,以及胶轮车的耗油量纳入监管系统。尽管水、压空、蒸汽作为含能工质折成标准煤后占比相对较小,但为了分析供排水、压风、锅炉等系统的能效,也对其进行采集计量。

    对生产过程中附带产生的煤矸石、矿井水、瓦斯、二氧化碳等工业“三废”进行监测,并综合考虑地面绿化对二氧化碳的吸收情况,对矿业公司整体碳排放量进行核算。

    面向重要设备、重要工序、各级用能单位构建数字化能耗及碳排放模型,进行同比、环比及对标分析,实现适时预警。

    结合有效产出数据,为重要设备、重要工序构建能效模型,分析设备运行状态,为矿业公司经济运行提供依据。

    利用监管系统积累的大数据,对矿业公司更多层级的能耗、能效及碳排放情况进行预测,为管理部门决策提供参考。

    参考文献

    1. 陈永光.邢涵.王鹏.基于矿区的能耗在线监测研究[J].工程建设.2023.6(9):126-128
    2. 廖大强.数据采集技术[M].北京:清华大学出版社,2022.
    3. 安科瑞企业微电网设计与选型手册.2022.05版.
    4. 安科瑞企业能源管控平台.2020.08版.

    作者简介:陈芳芳,女,安科瑞电气股份有限公司,主要研究方向为工业能源管理系统。


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    陈芳芳
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