船閘智能用電節(jié)能應(yīng)用分析

張雷

摘要：運(yùn)用科學(xué)技術(shù)和信息化手段，采用智能用電節(jié)能技術(shù)，實(shí)現(xiàn)船閘用電的智能化、精細(xì)化、規(guī)范化管理，避免能源浪費(fèi)，達(dá)到節(jié)能目的。

Abstract： By using scientific technology and informatization technology， the intelligent energy-saving technology is adopted to realize intelligent， refined and standardized management of ship locks， avoid energy waste and achieve energy-saving purposes.

關(guān)鍵詞：智能;用電;節(jié)能

Key words： intelligence;electricity consumption;energy saving

中圖分類號(hào)：TM76? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文章編號(hào)：1006-4311（2019）35-0164-02

0? 引言

江蘇省交通船閘擁有完整的工作與生活設(shè)施配套，辦公樓、宿舍、食堂、閘室內(nèi)與引航道照明等日常運(yùn)營(yíng)消耗電能較大，為響應(yīng)國(guó)家節(jié)能減排政策，營(yíng)造節(jié)約型社會(huì)，避免不必要的浪費(fèi)，節(jié)省船閘運(yùn)行維護(hù)經(jīng)費(fèi)，針對(duì)船閘用電實(shí)際狀況和節(jié)能需求進(jìn)行分析，研發(fā)并應(yīng)用了集計(jì)算機(jī)和無(wú)線設(shè)備的智能用電節(jié)能系統(tǒng)，以下以京杭運(yùn)河江蘇省徐州市藺家壩船閘為例具體說(shuō)明。藺家壩船閘位于京杭大運(yùn)河江蘇段最北端，為復(fù)線船閘，按二級(jí)航道標(biāo)準(zhǔn)建設(shè)，最大可供2000噸級(jí)船舶通過(guò)，設(shè)計(jì)年通過(guò)量為4000萬(wàn)噸。

1? 系統(tǒng)原理與組成

江蘇省交通船閘系統(tǒng)近年來(lái)的新建船閘和部分配電系統(tǒng)改造過(guò)的船閘均安裝了電力監(jiān)控系統(tǒng)，即在配電房?jī)?nèi)高低壓配電柜上的用電回路安裝上電力監(jiān)控模塊進(jìn)行用電量數(shù)據(jù)采集，為智能用電節(jié)能系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)提供了實(shí)際數(shù)據(jù)依據(jù)。

電力監(jiān)控系統(tǒng)是船閘配電房?jī)?nèi)的各電力參數(shù)監(jiān)控設(shè)備（電力測(cè)控單元、低壓智能無(wú)功補(bǔ)償控制器、ATS 控制器、溫控儀、發(fā)電機(jī)控制屏等）分別通過(guò) RS485 總線與通信管理機(jī)相連，通信管理機(jī)進(jìn)行協(xié)議轉(zhuǎn)換成 Ethernet 數(shù)據(jù)，然后由光纖收發(fā)器通過(guò)光纖與船閘監(jiān)控調(diào)度中心的監(jiān)控主機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)通信。船閘監(jiān)控調(diào)度中心的監(jiān)控主機(jī)采集配電房?jī)?nèi)各監(jiān)控設(shè)備電力參數(shù)信息等數(shù)據(jù)，以圖形方式實(shí)時(shí)顯示各配電設(shè)備工作狀態(tài)，對(duì)數(shù)據(jù)信息進(jìn)行分析、處理，并以此制定相應(yīng)控制方案，然后向配電房?jī)?nèi)各監(jiān)控設(shè)備發(fā)送各種數(shù)據(jù)信息或控制命令，保證船閘配電房供配電系統(tǒng)安全、可靠運(yùn)行，實(shí)現(xiàn)對(duì)配電房配電設(shè)備的遙測(cè)、遙信、遙控等功能，并把監(jiān)測(cè)到的數(shù)據(jù)和操作指令等以數(shù)據(jù)庫(kù)形式存放在數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器中，以備查詢調(diào)用，同時(shí)形成日?qǐng)?bào)、月報(bào)及年報(bào)表等。其監(jiān)控對(duì)象為船閘配電房變配電一次設(shè)備，包括高壓負(fù)荷開(kāi)關(guān)、低壓進(jìn)線斷路器、雙電源切換開(kāi)關(guān)、電容補(bǔ)償柜、低壓出線斷路器、變壓器（溫控儀）、發(fā)電機(jī)（控制屏）等。監(jiān)控策略是根據(jù)配電房設(shè)置情況及各類負(fù)荷供電要求，按分布式原則，集測(cè)控、遠(yuǎn)動(dòng)、通信功能為一體，自動(dòng)化硬件部分以電力測(cè)控單元為基礎(chǔ)，實(shí)現(xiàn)配電房的全分散監(jiān)控，同時(shí)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)變壓器、發(fā)電機(jī)組等設(shè)備的工作狀態(tài)，系統(tǒng)原理圖見(jiàn)圖1所示。

2? 用電統(tǒng)計(jì)分析

電力監(jiān)控硬件設(shè)施安裝完成后，應(yīng)在電力監(jiān)控主機(jī)上編制數(shù)據(jù)采集分析軟件，主要包括高壓系統(tǒng)、低壓系統(tǒng)、網(wǎng)絡(luò)拓?fù)?、?bào)警等功能。系統(tǒng)經(jīng)過(guò)開(kāi)發(fā)、調(diào)試完成后，對(duì)藺家壩船閘共21個(gè)回路用電情況進(jìn)行數(shù)據(jù)采集和統(tǒng)計(jì)分析，用電量最大前兩位分別是宿舍食堂用電量占37.83%，辦公樓占33.14%，兩者在占白天用電量總量的71%。用電量大的分別是空調(diào)、電熱水器和電茶爐等設(shè)備，其中辦公室及食堂落地式空調(diào)6臺(tái)、壁掛式空調(diào)41臺(tái)，大功率的電茶爐3臺(tái);職工宿舍熱水器25臺(tái)，壁掛式空調(diào)25臺(tái)。日常工作中，經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)工作人員因?yàn)楣ぷ鞣泵Χ涥P(guān)空調(diào)或者熱水器的情況，辦公樓的茶爐也是經(jīng)常每天24小時(shí)不斷電運(yùn)行。通過(guò)統(tǒng)計(jì)出的數(shù)據(jù)表明，如需用電節(jié)能，則應(yīng)主要從辦公、食堂和宿舍等用電量大的設(shè)備進(jìn)行節(jié)能。

3? 智能節(jié)電措施

為真正節(jié)約能源，把節(jié)能節(jié)電落實(shí)到實(shí)處，經(jīng)本人和有關(guān)技術(shù)人員深入調(diào)研、分析和論證后，在省內(nèi)率先研發(fā)了船閘智能用電節(jié)能系統(tǒng)，如圖2所示。

系統(tǒng)由硬件系統(tǒng)和軟件系統(tǒng)兩部分組成，硬件系統(tǒng)包括計(jì)算機(jī)、智能無(wú)線控制電控箱、智能無(wú)線控制模塊、溫濕度傳感器、紅外激光感應(yīng)器;軟件系統(tǒng)有包括節(jié)能計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)、嵌入式終端控制系統(tǒng)。系統(tǒng)主要從以下三個(gè)用電使用區(qū)域進(jìn)行節(jié)能：

3.1 辦公區(qū)域

智能用電節(jié)能系統(tǒng)能夠自動(dòng)采集每間辦公室（會(huì)議室）的實(shí)時(shí)溫度，并自動(dòng)控制空調(diào)的供電回路。在夏季，當(dāng)室內(nèi)溫度高于設(shè)定值時(shí)，自動(dòng)開(kāi)通空調(diào)的線路供電，室內(nèi)工作人員手動(dòng)開(kāi)啟空調(diào)降溫，當(dāng)溫度低于另一設(shè)定值時(shí)，空調(diào)供電線路自動(dòng)切斷，空調(diào)不能使用;在冬季，當(dāng)實(shí)時(shí)溫度低于設(shè)定值時(shí)，自動(dòng)開(kāi)通空調(diào)的線路供電，室內(nèi)工作人員可開(kāi)啟空調(diào)取暖，而當(dāng)溫度高于另一設(shè)定值時(shí)，空調(diào)供電線路自動(dòng)切斷，空調(diào)不能使用，從而達(dá)到節(jié)電目的;非工作時(shí)間時(shí)，系統(tǒng)自動(dòng)切斷辦公區(qū)域的空調(diào)用電;系統(tǒng)會(huì)考慮到工作的特殊情況，如某個(gè)辦公室在非工作時(shí)間需持續(xù)或間隙性供電，系統(tǒng)也支持遠(yuǎn)程手動(dòng)開(kāi)啟或者關(guān)斷供電，不受溫控邏輯限制;系統(tǒng)的冬季、夏季溫度設(shè)定值均可在電腦設(shè)定，操作簡(jiǎn)便。

3.2 宿舍

船閘智能用電節(jié)電系統(tǒng)首先通過(guò)紅外傳感器自動(dòng)判斷宿舍內(nèi)是否有人，以及人員數(shù)量，自動(dòng)采集宿舍內(nèi)的溫度和濕度，當(dāng)宿舍內(nèi)無(wú)人員活動(dòng)時(shí)，系統(tǒng)自動(dòng)關(guān)斷空調(diào)和電熱水器的供電線路;當(dāng)宿舍內(nèi)有人員活動(dòng)時(shí)，宿舍內(nèi)的空調(diào)線路供電控制方式與辦公室空調(diào)的供電控制方式相同，但熱水器供電始終接通;當(dāng)人員全部離開(kāi)了宿舍后，系統(tǒng)30秒后自動(dòng)斷開(kāi)空調(diào)和熱水器的供電，防止電熱水器24小時(shí)不間斷反復(fù)運(yùn)行，以達(dá)到節(jié)電目的。宿舍還保留一路應(yīng)急電源插座，用于手機(jī)充電等。

3.3 電茶爐

電茶爐節(jié)能控制相對(duì)較簡(jiǎn)單，系統(tǒng)在工作人員上班時(shí)間前1小時(shí)自動(dòng)接通茶爐供電，下班1小時(shí)后關(guān)斷茶爐供電，以確保工作時(shí)間內(nèi)的開(kāi)水供應(yīng)，既避免了工作人員喝千沸水問(wèn)題，又有效地節(jié)約了能源。

4? 系統(tǒng)特點(diǎn)和使用效果

整個(gè)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)、安裝、使用及維護(hù)均遵從智能化、人性化、便利化的原則，系統(tǒng)設(shè)計(jì)采用模塊化結(jié)構(gòu)，每個(gè)信息處理功能塊相互獨(dú)立，又有機(jī)連接，功能塊設(shè)計(jì)均基于成熟的技術(shù)，這一特性決定了整個(gè)系統(tǒng)的穩(wěn)定可靠;系統(tǒng)投入運(yùn)行正常后，無(wú)人值守，節(jié)能措施由計(jì)算機(jī)按設(shè)定程序自動(dòng)完成，智能化程度較高;系統(tǒng)數(shù)據(jù)鏈基于無(wú)線傳輸，無(wú)需布線，安裝與維護(hù)簡(jiǎn)便;系統(tǒng)采用模塊化結(jié)構(gòu)易于擴(kuò)展，如擴(kuò)展，則只需增加終端控制單元即可，數(shù)量不限。船閘智能用電節(jié)電系統(tǒng)投入運(yùn)行后，通過(guò)系統(tǒng)投入前后夏冬季相同月份比較，節(jié)能約在25%左右，節(jié)電效果較明顯，真正達(dá)到了節(jié)能的實(shí)際效果，該系統(tǒng)可廣泛應(yīng)用在辦公、宿舍、學(xué)校等場(chǎng)所，具有較強(qiáng)的智能用電節(jié)能推廣價(jià)值。

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