发布时间：2014-08-14所属分类：科技论文浏览：1次
摘 要： 论文摘要：从2008年7月1日开始实施的电价文件中，可以看到大工业用电基本电费的计费单价，在浙江、江苏及安徽地区的工厂，只要将最大需量控制到73.68%以下，就可以获得收益。若某工厂的变压器容量为15000KVA，经过控制之后达到9450KW(即变压器总容量的63%)。
论文摘要：从2008年7月1日开始实施的电价文件中，可以看到大工业用电基本电费的计费单价，在浙江、江苏及安徽地区的工厂，只要将最大需量控制到73.68%以下，就可以获得收益。若某工厂的变压器容量为15000KVA，经过控制之后达到9450KW(即变压器总容量的63%)。之前基本电费是28*15000=420000元，按照最大需量交费后，电费是38*9450=359100，相当于立即获得6万多元的收益。为了对最大需量进行稳定的控制，需要一套精准、可靠的电力自动化系统，该系统包括现场控制和指示设备，总调度控制设备，后台信息发布服务器，同时还需要有正常的检测和维护服务。
一、用电最大需量智能控制系统效果
电力公司对大工业用电实行两部制电价，也就是电费由基本电价、电度电价两部份构成。
基本电费的计费方式有两种：1.按变压器容量计算基本电费方式，基本电费=计费容量*基本电价。2.按最大需量计算基本电费方式，基本电费=计费需量*基本电价。目前国内厂家普遍采用变压器容量计费方式，厂家按照工厂内所有设备最大功率之和，加上一定的冗余量来配置变压器容量，有时由于变压器规格的原因，需要选择更大容量的变压器。工厂生产过程中，由于各设备之间的工作配合或工作交叉，在绝大部分时间里，整个工厂的总功率都在变压器容量的60%以下(有的甚至都达不到50%)，偶尔才会达到较高的功率。在不影响生产的情况下，对所有用电设备进行协调安排，很容易将整个工厂的每一个时间段的平均功率稳定控制在63%以下，甚至达到50%。这里所说的平均功率就是指最大需量，即基本电费计费的一种方式依据。
企业需要满足以下三个条件：1.企业用电采用最大需量计费方式(或可以更改成最大需量计费方式)。2.企业月平均最大需量在10000KW以上。3.企业中的大负荷用电设备可以控制功率或允许短时间内暂停工作。可以为企业测算出以最节约最适合企业的计费方式，在测算之前，需要提供相关用电数据:用户变压器的装机容量;用户实际使用量;大负荷用电器的功率及数量;当地基本容量计费单价;当地最大需量计费单价。
二、JK-PMC需量控制系统的组成
JK-PMC需量控制系统是一套包括中央控制系统、在windows下运行的用户界面以及对用户用电进行实时监控的装置。该装置由信号采集终端、系统主控制器、总线通讯系统和PC服务器系统组成。在本系统的设计上，利用了最先进的电子软硬件技术，融合国际最前沿的设计思想。
1.系统主控制器。采用无风扇设计，CPU芯片选用CORTEX-M3的32位微控制器，具有每秒八千万次速度的运算能力。该芯片多用于航空航天、医疗设备及变电站保护控制系统中。
电路设计。完全遵循电磁兼容理论，核心电路与外围通讯线路、外围设备控制线路之间采用了电源隔离技术。
2.软件设计。上嵌入了专业实时高稳定性操作系统，在此基础上设计的“趋势分析”软件，集中体现了系统的先进性。它每一秒钟都在计算、预测和调整企业的用电状况。通过功率改变，功率延时，功率切除对负荷进行调节。
3.数据保存年限。长达20年，主控器制器可保存200个月最大需量记录及调节控制事件。
4.双RS485通讯线路。保证了通讯线路的可靠性运行。避免了因工作现场意外拉断线缆而发生通讯故障。
5.集散式锁定功能。是本公司产品独有功能，更是我们多年来在现场应用过程中不断求索的成果，也是对客户应用的贴心设计。
三、JK-PMC需量控制系统效果
国家电力公司针对变压器容量在315 KVA以上的大工业用户，规定其基本电费的计算方式可以按照变压器容量或者最大需量两种方式进行(两部制电价);这两种计费方式会直接影响基本电费的大小，具体方法分别为：
1)按照固定的变压器容量计算，
基本电费(月)=变压器容量(kVA)容量电价(元/kVA);
2)按照用户每月实际的最大需量计算，
基本电费(月)=当月需量计费值(kW)基本电费需量电价(元/kW);
四、Cortex-M3内核的电力负荷实时需量监控器设计
企业在公司前期试运行期间，采用(2)的计价方式会比较有优势，尤其是在选用变压器容量较大的情况下这种效果会很突出。但是电力公司对用户超过需量核准值的5%以上部分，会加倍收取基本电费，客户苦不堪言，有些公司客户碰到了这样的情况，每月最大需量总是会超过和供电局约定值，因此每月都会被加倍收取基本电费。Cortex-M3内核的电力负荷实时需量监控器，该产品在实时监测用户负荷的前提下，可以利用其I/O(开关量输入/输出)模块与接触器配合实现负荷的监控/预警/控制功能，从而保证系统运行时不超需量运行，提高系统运行的稳定性。
1.芯片介绍 STM32F103R8T6(32位)采用先进的Cortex-M3内核和哈佛结构，拥有单周期乘法指令和硬件除法指令;外围端口资源丰富，内部RAM可达48K，FLASH最大可达512K，内核运行速度可达60M，最多可带9个定时器，多路PWM输出资源，多个SCI、SPI、IIC接口，拥有12通道DMA控制器;IO口可以承受5V电压输入，内部还带有多种运行功耗模式，非常适合嵌入式产品的开发。
2.电压、电流信号的采集 国内低压电力系统电压等级一般为0.4kV，按照电压等级设计电压取样信号，采用PT(2mA/2mA)电阻分压的方式进行，分压电阻RA1/RA2/RA3取100K欧，取样电阻为690欧，按照400V电压考虑。
3.液晶驱动电路 监控器采用字段式液晶显示，驱动芯片采用HT1622,该芯片性能稳定，EMC可靠性高，MCU数据可以成块写入驱动，数据交换速度快、效率高。液晶背光是有一定使用寿命的，图3中BG_CS是MCU液晶背光的控制脚，通过该控制脚实现液晶延时关闭背光。
4.开关量驱动电路 继电器属于功率器件，三极管左边的R204和C202是用来吸收DO1引脚上的抖动毛刺，当DO1为高电平时，三极管Q202开通，发射极和集电极压差很小，继电器RL202线圈中有电流流过，触点闭合，DO1+、DO1-连通;当DO1为低电平时，三极管Q202关断，发射极和集电极压差接近5V，但此时继电器RL202线圈中还存在瞬时电流，根据楞次定律，会产生反向电动势，将通过D202续流耗尽;随后触点可靠断开。
结束语
工厂用电实行最大需量监视和控制是计划用电和节约用电的一项重要措施。从目前来看,电力公司为了限制用户的尖峰负荷,一般采取两部电价制。经验表明,使用最大需量监控器有助于提高用电管理水平,改善负荷率,达到合理用电的目的。
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