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摘 要： 論文摘要：從2008年7月1日開始實施的電價文件中，可以看到大工業(yè)用電基本電費的計費單價，在浙江、江蘇及安徽地區(qū)的工廠，只要將最大需量控制到73.68%以下，就可以獲得收益。若某工廠的變壓器容量為15000KVA，經(jīng)過控制之后達到9450KW(即變壓器總容量的63%)。
論文摘要：從2008年7月1日開始實施的電價文件中，可以看到大工業(yè)用電基本電費的計費單價，在浙江、江蘇及安徽地區(qū)的工廠，只要將最大需量控制到73.68%以下，就可以獲得收益。若某工廠的變壓器容量為15000KVA，經(jīng)過控制之后達到9450KW(即變壓器總容量的63%)。之前基本電費是28*15000=420000元，按照最大需量交費后，電費是38*9450=359100，相當于立即獲得6萬多元的收益。為了對最大需量進行穩(wěn)定的控制，需要一套精準、可靠的電力自動化系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括現(xiàn)場控制和指示設備，總調度控制設備，后臺信息發(fā)布服務器，同時還需要有正常的檢測和維護服務。
一、用電最大需量智能控制系統(tǒng)效果
電力公司對大工業(yè)用電實行兩部制電價，也就是電費由基本電價、電度電價兩部份構成。
基本電費的計費方式有兩種：1.按變壓器容量計算基本電費方式，基本電費=計費容量*基本電價。2.按最大需量計算基本電費方式，基本電費=計費需量*基本電價。目前國內廠家普遍采用變壓器容量計費方式，廠家按照工廠內所有設備最大功率之和，加上一定的冗余量來配置變壓器容量，有時由于變壓器規(guī)格的原因，需要選擇更大容量的變壓器。工廠生產(chǎn)過程中，由于各設備之間的工作配合或工作交叉，在絕大部分時間里，整個工廠的總功率都在變壓器容量的60%以下(有的甚至都達不到50%)，偶爾才會達到較高的功率。在不影響生產(chǎn)的情況下，對所有用電設備進行協(xié)調安排，很容易將整個工廠的每一個時間段的平均功率穩(wěn)定控制在63%以下，甚至達到50%。這里所說的平均功率就是指最大需量，即基本電費計費的一種方式依據(jù)。
企業(yè)需要滿足以下三個條件：1.企業(yè)用電采用最大需量計費方式(或可以更改成最大需量計費方式)。2.企業(yè)月平均最大需量在10000KW以上。3.企業(yè)中的大負荷用電設備可以控制功率或允許短時間內暫停工作。可以為企業(yè)測算出以最節(jié)約最適合企業(yè)的計費方式，在測算之前，需要提供相關用電數(shù)據(jù):用戶變壓器的裝機容量;用戶實際使用量;大負荷用電器的功率及數(shù)量;當?shù)鼗救萘坑嬞M單價;當?shù)刈畲笮枇坑嬞M單價。
二、JK-PMC需量控制系統(tǒng)的組成
JK-PMC需量控制系統(tǒng)是一套包括中央控制系統(tǒng)、在windows下運行的用戶界面以及對用戶用電進行實時監(jiān)控的裝置。該裝置由信號采集終端、系統(tǒng)主控制器、總線通訊系統(tǒng)和PC服務器系統(tǒng)組成。在本系統(tǒng)的設計上，利用了最先進的電子軟硬件技術，融合國際最前沿的設計思想。
1.系統(tǒng)主控制器。采用無風扇設計，CPU芯片選用CORTEX-M3的32位微控制器，具有每秒八千萬次速度的運算能力。該芯片多用于航空航天、醫(yī)療設備及變電站保護控制系統(tǒng)中。
電路設計。完全遵循電磁兼容理論，核心電路與外圍通訊線路、外圍設備控制線路之間采用了電源隔離技術。
2.軟件設計。上嵌入了專業(yè)實時高穩(wěn)定性操作系統(tǒng)，在此基礎上設計的“趨勢分析”軟件，集中體現(xiàn)了系統(tǒng)的先進性。它每一秒鐘都在計算、預測和調整企業(yè)的用電狀況。通過功率改變，功率延時，功率切除對負荷進行調節(jié)。
3.數(shù)據(jù)保存年限。長達20年，主控器制器可保存200個月最大需量記錄及調節(jié)控制事件。
4.雙RS485通訊線路。保證了通訊線路的可靠性運行。避免了因工作現(xiàn)場意外拉斷線纜而發(fā)生通訊故障。
5.集散式鎖定功能。是本公司產(chǎn)品獨有功能，更是我們多年來在現(xiàn)場應用過程中不斷求索的成果，也是對客戶應用的貼心設計。
三、JK-PMC需量控制系統(tǒng)效果
國家電力公司針對變壓器容量在315 KVA以上的大工業(yè)用戶，規(guī)定其基本電費的計算方式可以按照變壓器容量或者最大需量兩種方式進行(兩部制電價);這兩種計費方式會直接影響基本電費的大小，具體方法分別為：
1)按照固定的變壓器容量計算，
基本電費(月)=變壓器容量(kVA)容量電價(元/kVA);
2)按照用戶每月實際的最大需量計算，
基本電費(月)=當月需量計費值(kW)基本電費需量電價(元/kW);
四、Cortex-M3內核的電力負荷實時需量監(jiān)控器設計
企業(yè)在公司前期試運行期間，采用(2)的計價方式會比較有優(yōu)勢，尤其是在選用變壓器容量較大的情況下這種效果會很突出。但是電力公司對用戶超過需量核準值的5%以上部分，會加倍收取基本電費，客戶苦不堪言，有些公司客戶碰到了這樣的情況，每月最大需量總是會超過和供電局約定值，因此每月都會被加倍收取基本電費。Cortex-M3內核的電力負荷實時需量監(jiān)控器，該產(chǎn)品在實時監(jiān)測用戶負荷的前提下，可以利用其I/O(開關量輸入/輸出)模塊與接觸器配合實現(xiàn)負荷的監(jiān)控/預警/控制功能，從而保證系統(tǒng)運行時不超需量運行，提高系統(tǒng)運行的穩(wěn)定性。
1.芯片介紹 STM32F103R8T6(32位)采用先進的Cortex-M3內核和哈佛結構，擁有單周期乘法指令和硬件除法指令;外圍端口資源豐富，內部RAM可達48K，F(xiàn)LASH最大可達512K，內核運行速度可達60M，最多可帶9個定時器，多路PWM輸出資源，多個SCI、SPI、IIC接口，擁有12通道DMA控制器;IO口可以承受5V電壓輸入，內部還帶有多種運行功耗模式，非常適合嵌入式產(chǎn)品的開發(fā)。
2.電壓、電流信號的采集 國內低壓電力系統(tǒng)電壓等級一般為0.4kV，按照電壓等級設計電壓取樣信號，采用PT(2mA/2mA)電阻分壓的方式進行，分壓電阻RA1/RA2/RA3取100K歐，取樣電阻為690歐，按照400V電壓考慮。
3.液晶驅動電路 監(jiān)控器采用字段式液晶顯示，驅動芯片采用HT1622,該芯片性能穩(wěn)定，EMC可靠性高，MCU數(shù)據(jù)可以成塊寫入驅動，數(shù)據(jù)交換速度快、效率高。液晶背光是有一定使用壽命的，圖3中BG_CS是MCU液晶背光的控制腳，通過該控制腳實現(xiàn)液晶延時關閉背光。
4.開關量驅動電路 繼電器屬于功率器件，三極管左邊的R204和C202是用來吸收DO1引腳上的抖動毛刺，當DO1為高電平時，三極管Q202開通，發(fā)射極和集電極壓差很小，繼電器RL202線圈中有電流流過，觸點閉合，DO1+、DO1-連通;當DO1為低電平時，三極管Q202關斷，發(fā)射極和集電極壓差接近5V，但此時繼電器RL202線圈中還存在瞬時電流，根據(jù)楞次定律，會產(chǎn)生反向電動勢，將通過D202續(xù)流耗盡;隨后觸點可靠斷開。
結束語
工廠用電實行最大需量監(jiān)視和控制是計劃用電和節(jié)約用電的一項重要措施。從目前來看,電力公司為了限制用戶的尖峰負荷,一般采取兩部電價制。經(jīng)驗表明,使用最大需量監(jiān)控器有助于提高用電管理水平,改善負荷率,達到合理用電的目的。