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        電氣自動化技術在電力系統(tǒng)中的應用

        2022-10-07 13:58:02陳海遠顧雅青
        黑龍江科學 2022年18期
        關鍵詞:調(diào)度情況模塊

        陳海遠,顧雅青

        (山東華宇工學院,山東 德州 253034)

        我國很多行業(yè)向信息化、智能化方向發(fā)展。為滿足社會發(fā)展需要,電力行業(yè)也要與時俱進,提高信息化水平。從電力行業(yè)實際發(fā)展來看,其生產(chǎn)過程中對資源的消耗及污染物的排放對環(huán)境造成了不良影響。為實現(xiàn)節(jié)能減排,電力行業(yè)需提高系統(tǒng)運行效益,降低能源消耗,減少排放。電氣自動化技術的應用,可以較好地提高電力系統(tǒng)運行效益。為促進電力系統(tǒng)良好的運行,促進電能生產(chǎn)各項環(huán)節(jié)的優(yōu)化,我國電力系統(tǒng)逐漸探索運用電氣自動化技術,實現(xiàn)了對系統(tǒng)信息元的定向控制,利用其數(shù)據(jù)采集及分析功能,實現(xiàn)了對電力系統(tǒng)實際運行情況的有效監(jiān)測與管理,通過各項技術的運用,實現(xiàn)了技術分析與控制,加強了對故障的及時診斷與處理,為電網(wǎng)安全運行提供了保障。

        1 電氣自動化技術

        自動化技術不斷發(fā)展,已經(jīng)形成了較為穩(wěn)定成熟的發(fā)展模式,在電力系統(tǒng)運行中發(fā)揮了重要作用,包括用電控制、用電監(jiān)測及安全管理等。自動化技術已被應用于電力系統(tǒng)中,包括技術改造、產(chǎn)品開發(fā)、設備安裝、調(diào)試、維護及技術管理等。電氣工程自動化技術是多項技術的集合,包括智能仿真技術、電子信息技術、計算機網(wǎng)絡技術等,符合我國電力工程智能化發(fā)展的要求,實現(xiàn)了電力系統(tǒng)運行的自動化、智能化。電力系統(tǒng)的運行較為復雜,對各項工序的開展要求較高,要對電能生產(chǎn)的各項環(huán)節(jié)進行有效控制與管理,因此自動化技術在其中發(fā)揮著重要作用,推動了發(fā)電、輸電、變電、用電等各項環(huán)節(jié)的穩(wěn)步運行,促進了優(yōu)質(zhì)電能的生產(chǎn)與消費。

        2 電氣自動化技術對電力系統(tǒng)的作用

        2.1 優(yōu)化電力系統(tǒng)數(shù)據(jù)收集與仿真工作

        對電力系統(tǒng)的實際運行情況進行實時仿真分析,為系統(tǒng)的進一步運行提供數(shù)據(jù)支持,提升系統(tǒng)仿真分析效率。利用自動化數(shù)據(jù)收集與分析,保證系統(tǒng)處于穩(wěn)定的運行狀態(tài),設計電力系統(tǒng)運行同步實驗,為系統(tǒng)運行提供精準數(shù)據(jù)分析模式,提升電力系統(tǒng)運行的準確性與精準性。通過電氣自動化技術對電力系統(tǒng)運行情況進行測試分析,提升了系統(tǒng)工作效率,促進了電力系統(tǒng)的運行優(yōu)化。

        2.2 促進電力服務智能化發(fā)展

        社會發(fā)展對電力資源的需求逐漸多元化,這對電力系統(tǒng)運行效率提出了更高的要求,要求電力系統(tǒng)作業(yè)過程中不斷構建并優(yōu)化服務模式,更好地提升電力系統(tǒng)的安全性。將電力自動化技術運用到電力系統(tǒng)智能化管理模式中,能夠不斷優(yōu)化系統(tǒng)設計,令設備實際運行情況與生產(chǎn)需求相結合,提升各項電力裝置運行的精準性,與傳統(tǒng)作業(yè)模式相比具有顯著的應用優(yōu)勢,可及時發(fā)現(xiàn)電力系統(tǒng)運行故障,并予以快速處理,提升電力系統(tǒng)運行的穩(wěn)定性、精準性與科學性,更好地滿足社會生產(chǎn)對電力資源的需求。

        3 電氣自動化技術在電力系統(tǒng)中的應用

        將電氣自動化技術應用于電力系統(tǒng)中,可不斷改進原有工作方式,促進電力系統(tǒng)高效運行。

        3.1 電力系統(tǒng)裝置速度控制

        對電力系統(tǒng)裝置運行情況進行必要的管理控制,從加速、勻速、減速3個不同階段進行分析,考慮水平、垂直和左右3個不同方向上的運動情況,將運動控制重點放在水平方向控制方面。采用S型曲線調(diào)速方法,保證運行過程的平穩(wěn)性。采用變極調(diào)速、變頻調(diào)速兩種調(diào)速方式,具有傳統(tǒng)調(diào)速技術無可比擬的應用優(yōu)勢,在運用過程中將各項參數(shù)輸入其中,利用變頻器進行運行處理,其中各項參數(shù)數(shù)值設置如表1。

        表1 電力系統(tǒng)裝置速度參數(shù)設置情況Tab.1 Speed parameter setting of power system device

        3.2 控制系統(tǒng)設計

        優(yōu)化電氣系統(tǒng)設備設計,采用西門子S7 1518-4 PN/DP作為電氣控制系統(tǒng)主控器件,具有百兆級背板總線,確保極端響應時間,具備良好的通信溝通能力。CPU本體具有3個以太網(wǎng)網(wǎng)段,對運行數(shù)據(jù)具有125us PROFINET數(shù)據(jù)刷新時間,能夠?qū)崿F(xiàn)對大量信息數(shù)據(jù)的有效處理與應用。系統(tǒng)運行過程中具備PROFIBUS-DP、PROFINE兩種不同的控制網(wǎng)絡架構,顯著提升了數(shù)據(jù)運算能力與響應速度。電力系統(tǒng)子站控制箱采用西門子ET200S系列產(chǎn)品,利用IM151-3PN網(wǎng)關將數(shù)據(jù)接入PROFINET網(wǎng)絡,包括條碼識別器、變頻器、操作員終端操作數(shù)據(jù)等。采用空開接觸器控制模式,完成升降臺及升降輸送機升降部作業(yè),在控制箱內(nèi)安裝控制器件。對于其他部分則運用24V控制卡進行數(shù)據(jù)運行管理,通過以太網(wǎng)接口的運用,實現(xiàn)調(diào)度計算機與電控系統(tǒng)之間的數(shù)據(jù)通信管理。

        3.3 控制系統(tǒng)配置

        對電力系統(tǒng)運行構建相應的配置方式,將自動化技術運用其中,優(yōu)化控制系統(tǒng)分布式I/O模塊、主控制柜、智能設備控制器、配電柜、控制接口組件布置與分析。對于現(xiàn)場電源采用三級供電管理方式,結合電力系統(tǒng)運行情況設置相應的管理方式,分別為第一級到第三級。電力傳輸過程中進行必要的保護,設置獨立的接地保護線。作業(yè)過程中對此構建重復使用方式,避免出現(xiàn)保護線斷線的現(xiàn)象。

        3.3.1 配電柜

        配電柜采用380 V AC動力電源配電的運行方式,在電力系統(tǒng)作業(yè)中采用50 Hz±1 Hz、380 VAC±38 VAC的用三相五線制作業(yè)方式。對系統(tǒng)運行標出相應的電路電纜參數(shù),保證各路開關狀態(tài)運行良好,設置不同的隔離開關,安裝電流表、電壓表,對電力系統(tǒng)的實際運行情況進行監(jiān)測分析,從而及時監(jiān)測系統(tǒng)運行過程中可能出現(xiàn)的一些故障與問題,并及時予以處理。

        3.3.2 主控制柜

        設置單開門結構的主控制柜,電源柜輸入380 V動力電,其中電路中輸出一路轉化為24 V直流電源,為電力系統(tǒng)中的其他設備提供電力支持。三相動力電源的運用能夠為電機、變頻器的運行提供發(fā)展助力,通過電動輥筒控制,將三相380 V電源通過三相開關電源轉變?yōu)?4 V直流,并采集系統(tǒng)運行中的各項數(shù)據(jù)。系統(tǒng)控制中心為控制柜內(nèi)PLC主控制器,能夠采集并分析系統(tǒng)運行中的各項數(shù)據(jù),對各項數(shù)據(jù)進行有效管理與輸出。

        將得到的各項數(shù)據(jù)與調(diào)度計算機、終端、子站模塊進行共享,分析系統(tǒng)運行中的信號是否正常,進行故障檢測、診斷與分析。對電源控制開關進行必要的保護,并設置電源指示、急停按鈕、故障指示等,構建自動化運行管理與維護方式。加強對動力電路的編號管理,同時對系統(tǒng)運行情況進行擴展作業(yè),對電壓等級進行排序管理。通過接線端子引出系統(tǒng)的外部設備接線,保證設備運行過程中接地。對PLC供電過程中,對電源運行設計獨立的變壓裝置,避免運行過程中受到電網(wǎng)波動干擾。

        3.3.3 現(xiàn)場控制箱

        加強電力系統(tǒng)現(xiàn)場控制箱的有效運行管理,在系統(tǒng)中適當安放現(xiàn)場控制箱,對系統(tǒng)運行構建自動化運行維護方式。在控制箱內(nèi)部設置ET200S系列I/O模塊,利用IM151-3PN網(wǎng)關實現(xiàn)不同信號之間的有效接入與管理,包括主控制器與PROFINET總線數(shù)據(jù)。由此實現(xiàn)對現(xiàn)場設備實際運行情況的有效監(jiān)控與管理,促進系統(tǒng)設備的有效安裝與維護。對系統(tǒng)運行構建分散控制管理方式,利用I/O模塊設置,加強對設備實際運行情況的有效檢測、分析與維護,如光電開關、接地開關等,實現(xiàn)對現(xiàn)場實際運行情況的自動監(jiān)測。

        3.4 電力計算機系統(tǒng)設計

        電力計算機系統(tǒng)運行過程中,設置自動化數(shù)據(jù)存儲與調(diào)度模式,加強上端與下端數(shù)據(jù)之間的有效聯(lián)合與溝通,上端數(shù)據(jù)與電力生產(chǎn)調(diào)度平臺進行數(shù)據(jù)互通,下端運行則與設備實時運行相連接。接收并管理系統(tǒng)運行中的各項數(shù)據(jù),實現(xiàn)各種物料的集中統(tǒng)一管理與精準調(diào)度,更好地滿足當前電力系統(tǒng)的自動化運行需求。構建自動化存儲和出入庫自動化設備,實現(xiàn)各項物料的統(tǒng)一搬運與有效調(diào)度,實現(xiàn)對倉庫信息的集中統(tǒng)一管理,包括各種表計的存儲、管理、周轉等,從而在系統(tǒng)內(nèi)部構建統(tǒng)一的物流管理運行方式。將管理的各項數(shù)據(jù)與電力生產(chǎn)調(diào)度平臺進行數(shù)據(jù)對接,構建計量資產(chǎn)倉儲與輸送過程的自動化運行方式,從而提升各項作業(yè)的運行效率。

        3.5 電能生產(chǎn)倉庫管理模塊

        電能生產(chǎn)倉庫管理模塊的構建目的是對系統(tǒng)中的電能生產(chǎn)物料與倉庫構建整體的信息化運行管理方式,實現(xiàn)物料與倉庫貨位之間的有效對接管理,實現(xiàn)貨物的自動化入庫,從而精準反映出貨物運行的各種狀態(tài),包括出入庫情況、使用情況、庫存情況等。對物料的實際使用情況構建自動化管理機制,及時監(jiān)測并反映物料使用情況,分析物料使用過程中是否出現(xiàn)擠壓或短缺現(xiàn)象,從而為企業(yè)生產(chǎn)運行提供精準的數(shù)據(jù)支持。數(shù)據(jù)管理模塊運行過程中,設置多種存取策略與接口管理方式,構建針對物流體系的支持平臺。

        對系統(tǒng)運行設置相應的接口管理模塊,實現(xiàn)計算機系統(tǒng)與其他相關系統(tǒng)的有效集成,包括檢定系統(tǒng)、上位生產(chǎn)調(diào)度平臺等,對電力系統(tǒng)運行中的生產(chǎn)調(diào)度系統(tǒng)構建相應的管理方式,包括檢定計劃、出入庫單據(jù)管理、表計基礎信息管理等,為生產(chǎn)調(diào)度系統(tǒng)運行提供相應的反饋信息,實現(xiàn)電力系統(tǒng)運行各項信息的自動流轉,對系統(tǒng)信息進行有效追蹤與管理。

        3.6 調(diào)度控制模塊

        對電力系統(tǒng)的實際運行情況構建相應的調(diào)度控制管理模塊,以此連接物流管理層與設備執(zhí)行層。對電力系統(tǒng)運行下達作業(yè)任務,并對具體的作業(yè)任務進行分解,構建統(tǒng)一的調(diào)度管理流程,對各項物流環(huán)節(jié)進行有效監(jiān)控與管理,通過對象轉換插件的方法,對不同設備構建相應的管理方式,構建集中控制運行管理模式,實現(xiàn)對電力系統(tǒng)運行狀態(tài)的有效監(jiān)控與管理,包括設備運行情況的監(jiān)控、報警情況的顯示、日志信息內(nèi)容的記錄等。

        調(diào)度控制系統(tǒng)結合收集到的各項信息進行集中分析,得出系統(tǒng)運行的接入庫指令,并對各項任務內(nèi)容進行集中管理與控制,包括出入庫指令的管理及設備執(zhí)行命令的下達等。實現(xiàn)對設備實際運行情況的監(jiān)測與分析,結合得到的各項數(shù)據(jù)分析任務執(zhí)行情況,對管理人員開通相應的管理權限,優(yōu)化日志管理方式。調(diào)度監(jiān)控管理中,對設備運行中間區(qū)域的設備進行有效布局與分析,提升對錯誤信息的甄別能力、操作能力。對系統(tǒng)設備的實際執(zhí)行情況構建相應的管理與運行方式,鼠標移動至窗口位置即能夠自動顯示該模塊的運行情況,必要情況下可以一直顯示該項內(nèi)容,優(yōu)化系統(tǒng)調(diào)度管理。

        4 結語

        電氣自動化技術的運用能夠有效提升電力系統(tǒng)運行效果,為社會運行提供穩(wěn)定的電力資源,為電力行業(yè)的進一步發(fā)展創(chuàng)造良好的經(jīng)濟效益。

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