電力直接交易平臺在礦井中的推廣應用

盧建強　孫玉明　冀樹明　劉林春　張華洪

摘要：根據地方政府相關政策、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。此系統建設完成后可以提高供電質量，方便礦井用電監(jiān)測，實現科學用電，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，每月交易電量預計為320萬千瓦時，每月峰谷平交易電量按照省內相關政策進行浮動，平均每月預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，每年直接經濟效益66.432萬元。

二、方案的設計及應用

1.設計說明

1.1設計目標

電力需求側管理平臺系統是應用物聯網技術、信息化技術、數據挖潛診斷分析技術和智能電網理念結合現代電力需求側電能管理思想為企業(yè)構建的電能管理系統。其目標是讓企業(yè)通過電能管理系統科學管理電能，實現“安全、可靠、經濟、高效、潔凈”的用電目標和電能管理的用電全過程數字化、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、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。

最終承擔社會責任，實現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)轉型升級，作出自己的貢獻。

1.2功能概述

電力需求側管理平臺是在電力用戶的主要配用電設備上安裝多功能電能監(jiān)測儀，通過計算機與通訊網絡在線監(jiān)測各配用電設備的電力、電量和電能質量數據，將實測的數據保存到數據庫中，通過一定時間的數據積累，對數據進行分析，準確報告實際能耗、電能質量、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，包括電壓、電流、負荷、電量、電能質量等。通過多個模塊，從多角度進行分析統計。

2.歷史查詢：從電量電費、電能質量、電力指標三部分出發(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，科學及充分的反映了配用電設備的電能消耗情況。且便于操作，查看歷史數據。

3.設備比較：單臺配用電設備不同時間段內的電能指標差異的比較，及同一時間段內同類配用電設備的電能指標差異的比較，指導電力用戶進行電能使用的管理。

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

5.安全預警：通過設定每路出線及設備用電的負荷高低限及標準值，對配電網絡及設備進行安全預警防護，達到報警或超限時提出安全警示，并提供相應的分析數據，達到設備及配網的安全，高效運行。

6.數據上傳：通過系統數據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)測儀是需求側電能監(jiān)測用的重要監(jiān)測儀設備之一，主要安裝于用電需求側各用戶內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量以及用電安全情況。

技術參數如下：

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、功率因數等。可測量尖、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0.5級。

電能質量分析：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。

數據/參數存儲：內置斷電保存的存儲器，用于數據和參數存儲可存儲7天標配。

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導軌安裝，方便現場安裝。

2.2通信服務器

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）網絡接口，可以把分散的串行設備、主機等通過網絡集中管理，簡易、方便。應用中可通過Serial 程序組對其進行設置、軟件升級，支持TCP、UDP、ARP、ICMP 和DHCP 協議，支持Windows Native COM 和網絡中斷自動恢復連接功能。在TCP Server模式下，提供了IP及TCP/Ip網絡上的端口地址。允許主機與串行設備建立連接和獲取數據，支持32個連接，多臺主機可以同時對同一個設備采集數據。在UDP模式下，可以將串行設備的數據多路廣播給多個主機，串行設備可以接受到多路主機發(fā)出的數據。

用于連接站內設備。安裝無須設置開關跳線，維護簡單性能穩(wěn)定可靠，完全勝任連續(xù)不關機應用場合。支持眾多常見的操作系統。

支持TCP/IP網絡協議、RS-232串口協議。作為以前多用戶卡的擴展，具有比多用戶卡更廣泛的應用，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內存，512K緩存區(qū)，保障數據及時穩(wěn)定傳輸。作為獨立的設備，不占用主機的系統資源。

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品，集成度高、技術先進，支持GPRS/CDMA和以太網兩種上行通信方式。是數據采集系統的中心設備，是連通主站和能效采集終端或者電能表的橋梁，可實現數據自動采集、保存、上傳等功能。

3.結構設計

3.1數據采集結構

收集分布在電力用戶配網中的電能數據，將電壓、電流、溫度的模擬信號轉換成數字信號，將電能數據傳輸到數據主站;主要設備有電能監(jiān)測儀、485通信服務器、485通信網絡、TCP/IP通信網絡及專用千兆以太網等，系統將所有電能監(jiān)測儀互聯成網絡與主站系統連接。

3.2電力需求側平臺架構

整個平臺架構采用C/S+B/S模式，包括數據采集主站系統、數據采集及存儲系統和數據處理與信息發(fā)布系統：

△數據主站系統：接收電力用戶傳感器采集的數據進行解析及存儲，同時向電力用戶傳感器發(fā)布指令，請求所需要的數據。

△數據采集及存儲系統：存儲電力用戶電能指標數據和數據處理系統的處理結果;并把這些結果存儲并形成簡單的邏輯應用。

△數據處理系統：完成電力用戶電能數據加工。系統包括應用服務器、數據采集服務器、數據分析模型、信息展示模型、智能用電模型、智能自設計報表、智能設備維護。

△信息發(fā)布系統：將電力用戶管理信息發(fā)布到Web服務器，電力用戶通過登陸互聯網獲取電能管理信息。系統包括Web服務器、Web應用、信息安全系統等。

3.3布點結構

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

3.3.1二級監(jiān)測設備：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)測設備：電力用戶的出線回路電源關口及主要用電設備，覆蓋達100%。

四、效益分析

（1）間接經濟效益

通過電力需求側管理平臺建設，可以在能源計量、統計管理、負控管理、電能質量管理、監(jiān)測系統故障信息、提高用電水平、保證產品質量與安全生產上節(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，系統建成后年間接經濟效益可達50萬元左右。

（2）直接經濟效益

每月交易電量預計為320萬千瓦時，每月峰谷平交易電量按照山西省相關政策進行浮動，平均每月預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。