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基于用電規(guī)律的污染企業(yè)違規(guī)生產(chǎn)監(jiān)控方法分析

更新時間:2020-08-19 點擊次數(shù): 1611次

 

劉細(xì)鳳

安科瑞電氣股份有限公司 上海嘉定 201801

摘要:在霧霾嚴(yán)重時期,部分地方政fu會要求污染企業(yè)采取關(guān)停措施,以減少污染物的排放。但某些污染企業(yè)為追求經(jīng)濟利益,在被要求關(guān)停期間仍然違規(guī)生產(chǎn),由于其生產(chǎn)行為具有較高的隱蔽性,環(huán)保部門難以判定其是否在存在違規(guī)生產(chǎn)行為,同時也無法準(zhǔn)確掌握違規(guī)生產(chǎn)企業(yè)的生產(chǎn)時段,這嚴(yán)重阻礙了環(huán)保督查工作的開展。本文針對上述問題,給出了種污染企業(yè)違規(guī)生產(chǎn)監(jiān)控方法。該方法基于污染企業(yè)的日用電量與日用電大負(fù)荷,實現(xiàn)了對污染企業(yè)違規(guī)生產(chǎn)行為的研判。另外,該方法還基于污染企業(yè)的用電負(fù)荷數(shù)據(jù),實現(xiàn)了對污染企業(yè)生產(chǎn)時段的分類。該方法為相關(guān)部門準(zhǔn)確的掌握污染企業(yè)的生產(chǎn)規(guī)律提供了有效的技術(shù)手段。本文利用污染企業(yè)的用電負(fù)荷歷史數(shù)據(jù)對該方法進行了驗證,結(jié)果表明該方法有效可行。

關(guān)鍵詞:霧霾;污染企業(yè);用電規(guī)律;違規(guī)生產(chǎn);監(jiān)控方法

0引言

近年來,我中東部地區(qū)冬季霧霾頻發(fā),這對人體健康和交通運輸造成了極為不利的影響。研究表明,污染企業(yè)的排放物是導(dǎo)致霧霾形成的主要因素之,為減輕霧霾程度,多地政fu在霧霾嚴(yán)重時期均對污染企業(yè)采取了關(guān)停措施。但有部分污染企業(yè)為追求經(jīng)濟利益,在收到停產(chǎn)通知后,仍采用隱蔽的方式進行違規(guī)生產(chǎn)。由于在霧霾高發(fā)區(qū)域污染企業(yè)數(shù)量較多且其生產(chǎn)活動隱蔽性高,這給相關(guān)部門的環(huán)保督查工作造成了很大困難。

污染企業(yè)的用電規(guī)律可以較為直觀的反映其生產(chǎn)行為。目前,用電信息采集系統(tǒng)已經(jīng)實現(xiàn)了對電壓、電流、用電量等信息的采集與存儲,這為掌握污染企業(yè)的用電規(guī)律提供了數(shù)據(jù)基礎(chǔ)。本文基于污染企業(yè)的用電規(guī)律,提出了種污染企業(yè)生產(chǎn)行為監(jiān)控方法,通過該方法不但可以判斷污染企業(yè)生是否違規(guī)生產(chǎn),還能掌握其具體生產(chǎn)時間段,這為相關(guān)部門的環(huán)保督查工作提供了有力支撐。

1關(guān)停污染企業(yè)違規(guī)生產(chǎn)研判

當(dāng)污染企業(yè)被關(guān)停時,其用電量明顯低于正常生產(chǎn)期間的用電量。根據(jù)該規(guī)律,本文基于污染企業(yè)的日用電量與日用電量設(shè)定閾值定義其用電量系數(shù)如(1)式所示。

(1)式中,Ed為該污染企業(yè)在被要求關(guān)停期間某天的用電量;Eset為日用電量設(shè)定閾值,其定義如(2)式所示。

Eset=aEavg

(2)式中,Eavg為某污染企業(yè)在正常生產(chǎn)期間的日均用電量,其計算方法如(3)式所示;a為取值范圍為(0,1)的常數(shù),其取值越小則用電量系數(shù)k越大。

(3)式中為正常生產(chǎn)期間該污染企業(yè)在統(tǒng)計周期內(nèi)第天的用電量,為統(tǒng)計周期的天數(shù),般統(tǒng)計周期取30天。

當(dāng)污染企業(yè)在被關(guān)停期間某天的用電量系數(shù)k滿足(4)式時,即其當(dāng)天的用電量超過設(shè)定閾值E 時,則判定其違規(guī)生產(chǎn),且k值越大則說明該污染企業(yè)違規(guī)生產(chǎn)的可能性越大。

K> 1

在被關(guān)停期間,有些污染企業(yè)的日用電量雖然不大,但其在短時間的用電負(fù)荷仍然較大,如圖1所示,顯然此時只采用(4)式來判斷其是否違規(guī)生產(chǎn)已經(jīng)不夠合理。

 

圖1 某污染企業(yè)日負(fù)荷曲線

為避免上述現(xiàn)象,基于污染企業(yè)的日用電大負(fù)荷與用電負(fù)荷設(shè)定閾值定義其用電負(fù)荷系數(shù)I,如(5)式所示。

 

(5)式中,Pm為該污染企業(yè)在被要求關(guān)停期間某天的用電負(fù)荷zui大值;Pset為用電負(fù)荷設(shè)定閾值,其定義如(6)式所示。

Pset=ßPmax

(6)式中,Pmax為某污染企業(yè)在正常生產(chǎn)期間的zui大用電負(fù)荷,其計算方法如(7)式所示;ß為取值范圍為(0,1)的常數(shù),其取值越小則用電負(fù)荷系數(shù)I 越大。

Pmax=max(P1,P2 ,PN

(7)式中,Pi為正常生產(chǎn)期間該污染企業(yè)在統(tǒng)計周期內(nèi)第1天的zui大用電負(fù)荷;P2為正常生產(chǎn)期間該污染企業(yè)在統(tǒng)計周期內(nèi)第2天的zui大用電負(fù)荷;PN為正常生產(chǎn)期間該污染企業(yè)在統(tǒng)計周期內(nèi)第N天的大用電負(fù)荷,般統(tǒng)計周期取30天。

當(dāng)污染企業(yè)在被關(guān)停期間某天的用電負(fù)荷系數(shù)l滿足(8)式時,即其當(dāng)天的大用電負(fù)荷超過設(shè)定閾值Pset時,則判定其違規(guī)生產(chǎn),且l值越大則說明該污染企業(yè)違規(guī)生產(chǎn)的可能性越大。

l>1

在被關(guān)停期間,有些污染企業(yè)的用電負(fù)荷雖然較低,但其生產(chǎn)時間長導(dǎo)致日用電量仍然較大,如圖 2所示,顯然此時只采用(8)式來判斷其是否違規(guī)生產(chǎn)已經(jīng)不夠合理。

 

圖2某污染企業(yè)日負(fù)荷曲線

綜上所述,本文將(4)式與(8)式相結(jié)合,來判斷污染企業(yè)是否在被關(guān)停期間違規(guī)生產(chǎn),即當(dāng)某污染企業(yè)在某日的用電量系數(shù)K與用電負(fù)荷系數(shù)L滿足(9)式時,則判定該污染企業(yè)在當(dāng)日違規(guī)生產(chǎn)。

K>1或l>1

2生產(chǎn)時段類型分析

本節(jié)根據(jù)違規(guī)生產(chǎn)污染企業(yè)的用電負(fù)荷特征將其生產(chǎn)時段類型分為白天生產(chǎn)型、夜間生產(chǎn)型以及不確定型三類,以便于相關(guān)部門更為準(zhǔn)確的掌握污染企業(yè)的違規(guī)生產(chǎn)規(guī)律。

定義尹為違規(guī)生產(chǎn)污染企業(yè)的晝夜用電量比值,如(10)所示,

 

(10)式中,Pi為用電信息采集系統(tǒng)在白天第i個采集時刻所采集的某污染企業(yè)用電負(fù)荷值;Pj為用電信息采集系統(tǒng)在夜間第j個采集時刻所采集的該污染企業(yè)用電負(fù)荷值;Nd為用電信息采集系統(tǒng)在白天采集用電負(fù)荷的次數(shù);Nn為用電信息采集系統(tǒng)在夜間采集用電負(fù)荷的次數(shù)。般情況下用電信息采集系統(tǒng)在每個整點時刻采集次用電負(fù)荷,即每天采集24次用電負(fù)荷。本文將6時30分-17時30分之間定義為白天,其余時間段定義為夜間,因此,N為11,N值為13。

當(dāng)求得某違規(guī)生產(chǎn)污染企業(yè)的晝夜用電量比值P后,可根據(jù)表1確定該污染企業(yè)的生產(chǎn)時段類型。

表1生產(chǎn)時段類型劃分

晝夜用電量比值p

生產(chǎn)時段類型

(2,﹢∞)

白天生產(chǎn)型

[1/2,2]

不確定型

(0,1/2)

夜間生產(chǎn)型

白天生產(chǎn)型污染企業(yè)的大部分用電量發(fā)生在白天,即其違規(guī)生產(chǎn)行為大部分發(fā)生在白天。夜間生產(chǎn)型污染企業(yè)則相反,其違規(guī)生產(chǎn)行為大部分發(fā)生在夜間。不確定型污染企業(yè)的違規(guī)生產(chǎn)行為在白天和夜間均有定比例,且相差不明顯。3種類型污染企業(yè)的典型日負(fù)荷曲線如圖3-5所示。

3具體流程

本文所提出的污染企業(yè)違規(guī)生產(chǎn)監(jiān)控方法具體流程如圖6所示。

 

圖3 白天生產(chǎn)型污染企業(yè)典型日負(fù)荷曲線

 

圖4 夜間生產(chǎn)型污染企業(yè)典型日負(fù)荷曲線

 

圖5 不確定污染企業(yè)典型日負(fù)荷曲線

 

圖6流程圖

4方法驗證

本文用以往核查出的違規(guī)生產(chǎn)污染企業(yè)的歷史數(shù)據(jù)對本方法進行驗證(a均取0• 2),結(jié)果表明本方法的準(zhǔn)確率可達86%以上,可見本方法有效可行,具有推廣應(yīng)用價值。

造成本方法有定誤判率的主要原因是:某些污染企業(yè)關(guān)停后,仍會存在部分生活用電,從而造成本方法將其誤判為違規(guī)產(chǎn)品。

5 安科瑞環(huán)保用電監(jiān)管云平臺介紹

5.1 概述

家推進打贏藍天保衛(wèi)戰(zhàn),打好碧水保衛(wèi)戰(zhàn),打勝凈土保衛(wèi)戰(zhàn),加快生態(tài)環(huán)境保護、建設(shè)美麗中,各省市結(jié)合物聯(lián)網(wǎng)和大數(shù)據(jù)政策,也相繼頒布有關(guān)污染治理設(shè)施用電監(jiān)管平臺等相關(guān)政策。針對企業(yè)內(nèi)的環(huán)保設(shè)施、設(shè)備運行狀況作出檢測控制,發(fā)揮環(huán)保設(shè)備的作用,提高使用效率,并為政fu部門能夠動態(tài)掌握治污治理執(zhí)行情況和異常預(yù)警提供支持,安科瑞憑借監(jiān)控領(lǐng)域里多年的技術(shù)力量和豐富經(jīng)驗,創(chuàng)新研發(fā)了Acrel-3000環(huán)保設(shè)施用電監(jiān)管云平臺,依托快速發(fā)展的物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)、電力參數(shù)傳感技術(shù),實時采集企業(yè)總用電、工藝生產(chǎn)設(shè)備用電、污染治理設(shè)施設(shè)備用電等數(shù)據(jù),通過設(shè)施運行停車分析、越限分析、停/限產(chǎn)分析、工藝關(guān)聯(lián)分析等,及時發(fā)現(xiàn)環(huán)保治理設(shè)施、設(shè)備等未開啟、空轉(zhuǎn)、減速、降頻以及異常關(guān)閉等未正常工作的情況;同時,通過數(shù)據(jù)分析,還可以實時監(jiān)控限產(chǎn)和停產(chǎn)整治企業(yè)運行狀態(tài)。

5.2 平臺結(jié)構(gòu)

 

5.3 平臺主要功能

5.3.1平臺登錄

在瀏覽器打開云平臺鏈接、輸入賬戶名和權(quán)限密碼,進行登錄,防止未授權(quán)人員瀏覽有關(guān)信息。

5.3.2平臺頁

平臺頁顯示企業(yè)概況,用電統(tǒng)計,產(chǎn)污設(shè)施運行柱狀圖,治污設(shè)施運行柱狀圖,如圖所示:

 

企業(yè)概況

顯示接入的企業(yè)數(shù),設(shè)備數(shù)和監(jiān)測點位數(shù),治污設(shè)備的當(dāng)前運行狀況和停產(chǎn)限產(chǎn)的異常狀況等信息。

用電統(tǒng)計

以曲線圖的方式展示企業(yè)昨日和今日用電情況。

產(chǎn)污設(shè)施運行柱狀圖

顯示昨日和今日產(chǎn)污設(shè)施按小時運行數(shù)的柱狀圖。

治污設(shè)施運行柱狀圖

顯示昨日和今日治污設(shè)施按小時運行數(shù)的柱狀圖。 

5.3.3 實時監(jiān)控

采集現(xiàn)場用電信號,可以查看企業(yè)、車間設(shè)備、監(jiān)測點各級的統(tǒng)計情況,包括生產(chǎn)狀態(tài)、設(shè)備狀態(tài)、電流、電壓、用電、功率等,默認(rèn)顯示昨日/今日曲線,可選擇具體的時間并生成曲線,其中用電和功率曲線中包含設(shè)置的設(shè)備啟停閥值,企業(yè)整體用電中顯示企業(yè)停產(chǎn)的閾值。

根據(jù)設(shè)置的啟停閾值,判斷生產(chǎn)時間和治污設(shè)施運行時間是否吻合,與停產(chǎn)限產(chǎn)計劃是否有時間沖突,如圖所示:

 

5.3.4異常實時報警

通過關(guān)聯(lián)分析、超限分析、啟停時間分析,及時發(fā)現(xiàn)環(huán)保治理設(shè)備未開啟、異常關(guān)閉及減速、空轉(zhuǎn)、降頻等異常情況,同時通過數(shù)據(jù)分析還可以實時監(jiān)控限產(chǎn)和停產(chǎn)企業(yè)整治企業(yè)運行狀態(tài),如圖所示:

 

5.3.5統(tǒng)計分析

產(chǎn)污分析

統(tǒng)計企業(yè)/行業(yè)在某個時間段內(nèi)的產(chǎn)污數(shù)量。

減產(chǎn)減排分析

統(tǒng)計企業(yè)在污染日、非污染日的負(fù)荷對比,以小時為單位展示功率曲線。

企業(yè)用電監(jiān)控

可查詢企業(yè)/行業(yè)的日功率曲線,默認(rèn)是今日/昨日對比,可選擇對比的日期。能耗報

表統(tǒng)計企業(yè)/行業(yè)在某個時間段內(nèi)的用電量,可按日/月/年進行統(tǒng)計和分析。

 

5.3.6移動端APP

環(huán)保用電監(jiān)管云平臺支持Android、ios系統(tǒng)APP,方便用進行行業(yè)/企業(yè)查詢、報警、

故障查詢,實時監(jiān)控數(shù)據(jù)查詢,分閘操作,探測器詳細(xì)信息查詢等功能。

5.4產(chǎn)品選型

 

 

 

 

名稱

型號

功能

附加功能

備注

環(huán)保監(jiān)測模塊

ADW400-D10

-1S

N(N為2、3、4)路三相回路全電參量測量;電壓、電流總諧波及分次諧波;有功電能精度1級,無功電能精度2級。

 

 

-C:1路485

-K:4路DI輸入

-F:復(fù)費率,zui;

-H:電壓、電流總諧波及31次分次諧波;

-LR:Lora無線通訊(搭配環(huán)保平臺*)

 

配套N組Φ10孔徑開口式互感器,電流規(guī)格1.5(6)A(每組3個互感器,N為2、3、4)

-2S

-3S

-4S

ADW400-D16

-1S

配套N組Φ16孔徑開口式互感器,電流規(guī)格20(100)A(每組3個互感器,N為2、3、4)

-2S

-3S

-4S

ADW400-D24

-1S

配套N組Φ24孔徑開口式互感器,電流規(guī)格40(200)A(每組3個互感器,N為2、3、4)

-2S

-3S

-4S

ADW400-D36

-1S

配套N組Φ36孔徑開口式互感器,電流規(guī)格80(400)A、120(600)A(每組3個互感器,N為2、3、4)

-2S

-3S

-4S

穿刺夾

ADW400-C4

四個帶連接線的穿刺夾,可輔助穿刺取電

/

組含四只,可分別穿刺四個電纜
(用于有源DI接線)

ADW400-C3

三個帶連接線的穿刺夾,可輔助穿刺取電

/

組含3只穿刺夾根N線,可分別接火線與線
(用于A、B、C、N電壓接線)

磁鋼線

ADW-CG8-1M

磁鋼體積8*8*10組4個,線長1米,黃綠紅組+黑根

/

磁鋼端可吸附在開關(guān)樁頭上,另端接在儀表端子上。

6 結(jié)語

本文基于污染企業(yè)的用電規(guī)律,提出了種污染企業(yè)違規(guī)生產(chǎn)監(jiān)控方法通過該方法不但可以判斷企業(yè)出污染企業(yè)是否違規(guī)生產(chǎn)行為,而且還能給出違規(guī)生產(chǎn)污染企業(yè)的生產(chǎn)時段本文利用歷史數(shù)據(jù)對本算法進行了驗證,結(jié)果表明該方法有效可行可為相關(guān)部門的環(huán)保督查工作提供有力支撐。接下來,將根據(jù)實際應(yīng)用效果對該方法進行改進,以進步提升其準(zhǔn)確性和實用性。

【參考文獻】

  • 甄泉,方治,王雅晴,等.霧霾空氣中細(xì)菌特征及對健康的潛在影響[J].生態(tài)學(xué)報,2019,39(06):1-11.
  • 王立斌,王雨帆,馬浩,張晶,康之增,李杰琳,李夢宇.種基于用電規(guī)律的污染企業(yè)違規(guī)生產(chǎn)監(jiān)控方法.電力大數(shù)據(jù),2019.
  • 安科瑞企業(yè)微電網(wǎng)設(shè)計與應(yīng)用手冊.2020.6版.

 

作者介紹:劉細(xì)鳳,女,現(xiàn)任職于安科瑞電氣股份有限公司,主要從事工業(yè)絕緣監(jiān)測的研發(fā)與應(yīng)用。

 

 

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