陳海遠(yuǎn)，顧雅青

(山東華宇工學(xué)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(huì)發(fā)展需要，電力行業(yè)也要與時(shí)俱進(jìn)，提高信息化水平。從電力行業(yè)實(shí)際發(fā)展來看，其生產(chǎn)過程中對(duì)資源的消耗及污染物的排放對(duì)環(huán)境造成了不良影響。為實(shí)現(xiàn)節(jié)能減排，電力行業(yè)需提高系統(tǒng)運(yùn)行效益，降低能源消耗，減少排放。電氣自動(dòng)化技術(shù)的應(yīng)用，可以較好地提高電力系統(tǒng)運(yùn)行效益。為促進(jìn)電力系統(tǒng)良好的運(yùn)行，促進(jìn)電能生產(chǎn)各項(xiàng)環(huán)節(jié)的優(yōu)化，我國電力系統(tǒng)逐漸探索運(yùn)用電氣自動(dòng)化技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了對(duì)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(shí)現(xiàn)了對(duì)電力系統(tǒng)實(shí)際運(yùn)行情況的有效監(jiān)測(cè)與管理，通過各項(xiàng)技術(shù)的運(yùn)用，實(shí)現(xiàn)了技術(shù)分析與控制，加強(qiáng)了對(duì)故障的及時(shí)診斷與處理，為電網(wǎng)安全運(yùn)行提供了保障。

1 電氣自動(dòng)化技術(shù)

自動(dòng)化技術(shù)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(yùn)行中發(fā)揮了重要作用，包括用電控制、用電監(jiān)測(cè)及安全管理等。自動(dòng)化技術(shù)已被應(yīng)用于電力系統(tǒng)中，包括技術(shù)改造、產(chǎn)品開發(fā)、設(shè)備安裝、調(diào)試、維護(hù)及技術(shù)管理等。電氣工程自動(dòng)化技術(shù)是多項(xiàng)技術(shù)的集合，包括智能仿真技術(shù)、電子信息技術(shù)、計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)等，符合我國電力工程智能化發(fā)展的要求，實(shí)現(xiàn)了電力系統(tǒng)運(yùn)行的自動(dòng)化、智能化。電力系統(tǒng)的運(yùn)行較為復(fù)雜，對(duì)各項(xiàng)工序的開展要求較高，要對(duì)電能生產(chǎn)的各項(xiàng)環(huán)節(jié)進(jìn)行有效控制與管理，因此自動(dòng)化技術(shù)在其中發(fā)揮著重要作用，推動(dòng)了發(fā)電、輸電、變電、用電等各項(xiàng)環(huán)節(jié)的穩(wěn)步運(yùn)行，促進(jìn)了優(yōu)質(zhì)電能的生產(chǎn)與消費(fèi)。

2 電氣自動(dòng)化技術(shù)對(duì)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(duì)電力系統(tǒng)的實(shí)際運(yùn)行情況進(jìn)行實(shí)時(shí)仿真分析，為系統(tǒng)的進(jìn)一步運(yùn)行提供數(shù)據(jù)支持，提升系統(tǒng)仿真分析效率。利用自動(dòng)化數(shù)據(jù)收集與分析，保證系統(tǒng)處于穩(wěn)定的運(yùn)行狀態(tài)，設(shè)計(jì)電力系統(tǒng)運(yùn)行同步實(shí)驗(yàn)，為系統(tǒng)運(yùn)行提供精準(zhǔn)數(shù)據(jù)分析模式，提升電力系統(tǒng)運(yùn)行的準(zhǔn)確性與精準(zhǔn)性。通過電氣自動(dòng)化技術(shù)對(duì)電力系統(tǒng)運(yùn)行情況進(jìn)行測(cè)試分析，提升了系統(tǒng)工作效率，促進(jìn)了電力系統(tǒng)的運(yùn)行優(yōu)化。

2.2 促進(jìn)電力服務(wù)智能化發(fā)展

社會(huì)發(fā)展對(duì)電力資源的需求逐漸多元化，這對(duì)電力系統(tǒng)運(yùn)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(gòu)建并優(yōu)化服務(wù)模式，更好地提升電力系統(tǒng)的安全性。將電力自動(dòng)化技術(shù)運(yùn)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(shè)計(jì)，令設(shè)備實(shí)際運(yùn)行情況與生產(chǎn)需求相結(jié)合，提升各項(xiàng)電力裝置運(yùn)行的精準(zhǔn)性，與傳統(tǒng)作業(yè)模式相比具有顯著的應(yīng)用優(yōu)勢(shì)，可及時(shí)發(fā)現(xiàn)電力系統(tǒng)運(yùn)行故障，并予以快速處理，提升電力系統(tǒng)運(yùn)行的穩(wěn)定性、精準(zhǔn)性與科學(xué)性，更好地滿足社會(huì)生產(chǎn)對(duì)電力資源的需求。

3 電氣自動(dòng)化技術(shù)在電力系統(tǒng)中的應(yīng)用

將電氣自動(dòng)化技術(shù)應(yīng)用于電力系統(tǒng)中，可不斷改進(jìn)原有工作方式，促進(jìn)電力系統(tǒng)高效運(yùn)行。

3.1 電力系統(tǒng)裝置速度控制

對(duì)電力系統(tǒng)裝置運(yùn)行情況進(jìn)行必要的管理控制，從加速、勻速、減速3個(gè)不同階段進(jìn)行分析，考慮水平、垂直和左右3個(gè)不同方向上的運(yùn)動(dòng)情況，將運(yùn)動(dòng)控制重點(diǎn)放在水平方向控制方面。采用S型曲線調(diào)速方法，保證運(yùn)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(shù)無可比擬的應(yīng)用優(yōu)勢(shì)，在運(yùn)用過程中將各項(xiàng)參數(shù)輸入其中，利用變頻器進(jìn)行運(yùn)行處理，其中各項(xiàng)參數(shù)數(shù)值設(shè)置如表1。

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

3.2 控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)

優(yōu)化電氣系統(tǒng)設(shè)備設(shè)計(jì)，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(jí)背板總線，確保極端響應(yīng)時(shí)間，具備良好的通信溝通能力。CPU本體具有3個(gè)以太網(wǎng)網(wǎng)段，對(duì)運(yùn)行數(shù)據(jù)具有125us PROFINET數(shù)據(jù)刷新時(shí)間，能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)大量信息數(shù)據(jù)的有效處理與應(yīng)用。系統(tǒng)運(yùn)行過程中具備PROFIBUS-DP、PROFINE兩種不同的控制網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)，顯著提升了數(shù)據(jù)運(yùn)算能力與響應(yīng)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(guān)將數(shù)據(jù)接入PROFINET網(wǎng)絡(luò)，包括條碼識(shí)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(tái)及升降輸送機(jī)升降部作業(yè)，在控制箱內(nèi)安裝控制器件。對(duì)于其他部分則運(yùn)用24V控制卡進(jìn)行數(shù)據(jù)運(yùn)行管理，通過以太網(wǎng)接口的運(yùn)用，實(shí)現(xiàn)調(diào)度計(jì)算機(jī)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(duì)電力系統(tǒng)運(yùn)行構(gòu)建相應(yīng)的配置方式，將自動(dòng)化技術(shù)運(yùn)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(shè)備控制器、配電柜、控制接口組件布置與分析。對(duì)于現(xiàn)場(chǎng)電源采用三級(jí)供電管理方式，結(jié)合電力系統(tǒng)運(yùn)行情況設(shè)置相應(yīng)的管理方式，分別為第一級(jí)到第三級(jí)。電力傳輸過程中進(jìn)行必要的保護(hù)，設(shè)置獨(dú)立的接地保護(hù)線。作業(yè)過程中對(duì)此構(gòu)建重復(fù)使用方式，避免出現(xiàn)保護(hù)線斷線的現(xiàn)象。

3.3.1 配電柜

配電柜采用380 V AC動(dòng)力電源配電的運(yùn)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(duì)系統(tǒng)運(yùn)行標(biāo)出相應(yīng)的電路電纜參數(shù)，保證各路開關(guān)狀態(tài)運(yùn)行良好，設(shè)置不同的隔離開關(guān)，安裝電流表、電壓表，對(duì)電力系統(tǒng)的實(shí)際運(yùn)行情況進(jìn)行監(jiān)測(cè)分析，從而及時(shí)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)運(yùn)行過程中可能出現(xiàn)的一些故障與問題，并及時(shí)予以處理。

3.3.2 主控制柜

設(shè)置單開門結(jié)構(gòu)的主控制柜，電源柜輸入380 V動(dòng)力電，其中電路中輸出一路轉(zhuǎn)化為24 V直流電源，為電力系統(tǒng)中的其他設(shè)備提供電力支持。三相動(dòng)力電源的運(yùn)用能夠?yàn)殡姍C(jī)、變頻器的運(yùn)行提供發(fā)展助力，通過電動(dòng)輥筒控制，將三相380 V電源通過三相開關(guān)電源轉(zhuǎn)變?yōu)?4 V直流，并采集系統(tǒng)運(yùn)行中的各項(xiàng)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(yùn)行中的各項(xiàng)數(shù)據(jù)，對(duì)各項(xiàng)數(shù)據(jù)進(jìn)行有效管理與輸出。

將得到的各項(xiàng)數(shù)據(jù)與調(diào)度計(jì)算機(jī)、終端、子站模塊進(jìn)行共享，分析系統(tǒng)運(yùn)行中的信號(hào)是否正常，進(jìn)行故障檢測(cè)、診斷與分析。對(duì)電源控制開關(guān)進(jìn)行必要的保護(hù)，并設(shè)置電源指示、急停按鈕、故障指示等，構(gòu)建自動(dòng)化運(yùn)行管理與維護(hù)方式。加強(qiáng)對(duì)動(dòng)力電路的編號(hào)管理，同時(shí)對(duì)系統(tǒng)運(yùn)行情況進(jìn)行擴(kuò)展作業(yè)，對(duì)電壓等級(jí)進(jìn)行排序管理。通過接線端子引出系統(tǒng)的外部設(shè)備接線，保證設(shè)備運(yùn)行過程中接地。對(duì)PLC供電過程中，對(duì)電源運(yùn)行設(shè)計(jì)獨(dú)立的變壓裝置，避免運(yùn)行過程中受到電網(wǎng)波動(dòng)干擾。

3.3.3 現(xiàn)場(chǎng)控制箱

加強(qiáng)電力系統(tǒng)現(xiàn)場(chǎng)控制箱的有效運(yùn)行管理，在系統(tǒng)中適當(dāng)安放現(xiàn)場(chǎng)控制箱，對(duì)系統(tǒng)運(yùn)行構(gòu)建自動(dòng)化運(yùn)行維護(hù)方式。在控制箱內(nèi)部設(shè)置ET200S系列I/O模塊，利用IM151-3PN網(wǎng)關(guān)實(shí)現(xiàn)不同信號(hào)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(shí)現(xiàn)對(duì)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備實(shí)際運(yùn)行情況的有效監(jiān)控與管理，促進(jìn)系統(tǒng)設(shè)備的有效安裝與維護(hù)。對(duì)系統(tǒng)運(yùn)行構(gòu)建分散控制管理方式，利用I/O模塊設(shè)置，加強(qiáng)對(duì)設(shè)備實(shí)際運(yùn)行情況的有效檢測(cè)、分析與維護(hù)，如光電開關(guān)、接地開關(guān)等，實(shí)現(xiàn)對(duì)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際運(yùn)行情況的自動(dòng)監(jiān)測(cè)。

3.4 電力計(jì)算機(jī)系統(tǒng)設(shè)計(jì)

電力計(jì)算機(jī)系統(tǒng)運(yùn)行過程中，設(shè)置自動(dòng)化數(shù)據(jù)存儲(chǔ)與調(diào)度模式，加強(qiáng)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(tái)進(jìn)行數(shù)據(jù)互通，下端運(yùn)行則與設(shè)備實(shí)時(shí)運(yùn)行相連接。接收并管理系統(tǒng)運(yùn)行中的各項(xiàng)數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)各種物料的集中統(tǒng)一管理與精準(zhǔn)調(diào)度，更好地滿足當(dāng)前電力系統(tǒng)的自動(dòng)化運(yùn)行需求。構(gòu)建自動(dòng)化存儲(chǔ)和出入庫自動(dòng)化設(shè)備，實(shí)現(xiàn)各項(xiàng)物料的統(tǒng)一搬運(yùn)與有效調(diào)度，實(shí)現(xiàn)對(duì)倉庫信息的集中統(tǒng)一管理，包括各種表計(jì)的存儲(chǔ)、管理、周轉(zhuǎn)等，從而在系統(tǒng)內(nèi)部構(gòu)建統(tǒng)一的物流管理運(yùn)行方式。將管理的各項(xiàng)數(shù)據(jù)與電力生產(chǎn)調(diào)度平臺(tái)進(jìn)行數(shù)據(jù)對(duì)接，構(gòu)建計(jì)量資產(chǎn)倉儲(chǔ)與輸送過程的自動(dòng)化運(yùn)行方式，從而提升各項(xiàng)作業(yè)的運(yùn)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(gòu)建目的是對(duì)系統(tǒng)中的電能生產(chǎn)物料與倉庫構(gòu)建整體的信息化運(yùn)行管理方式，實(shí)現(xiàn)物料與倉庫貨位之間的有效對(duì)接管理，實(shí)現(xiàn)貨物的自動(dòng)化入庫，從而精準(zhǔn)反映出貨物運(yùn)行的各種狀態(tài)，包括出入庫情況、使用情況、庫存情況等。對(duì)物料的實(shí)際使用情況構(gòu)建自動(dòng)化管理機(jī)制，及時(shí)監(jiān)測(cè)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(yùn)行提供精準(zhǔn)的數(shù)據(jù)支持。數(shù)據(jù)管理模塊運(yùn)行過程中，設(shè)置多種存取策略與接口管理方式，構(gòu)建針對(duì)物流體系的支持平臺(tái)。

對(duì)系統(tǒng)運(yùn)行設(shè)置相應(yīng)的接口管理模塊，實(shí)現(xiàn)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)與其他相關(guān)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(tái)等，對(duì)電力系統(tǒng)運(yùn)行中的生產(chǎn)調(diào)度系統(tǒng)構(gòu)建相應(yīng)的管理方式，包括檢定計(jì)劃、出入庫單據(jù)管理、表計(jì)基礎(chǔ)信息管理等，為生產(chǎn)調(diào)度系統(tǒng)運(yùn)行提供相應(yīng)的反饋信息，實(shí)現(xiàn)電力系統(tǒng)運(yùn)行各項(xiàng)信息的自動(dòng)流轉(zhuǎn)，對(duì)系統(tǒng)信息進(jìn)行有效追蹤與管理。

3.6 調(diào)度控制模塊

對(duì)電力系統(tǒng)的實(shí)際運(yùn)行情況構(gòu)建相應(yīng)的調(diào)度控制管理模塊，以此連接物流管理層與設(shè)備執(zhí)行層。對(duì)電力系統(tǒng)運(yùn)行下達(dá)作業(yè)任務(wù)，并對(duì)具體的作業(yè)任務(wù)進(jìn)行分解，構(gòu)建統(tǒng)一的調(diào)度管理流程，對(duì)各項(xiàng)物流環(huán)節(jié)進(jìn)行有效監(jiān)控與管理，通過對(duì)象轉(zhuǎn)換插件的方法，對(duì)不同設(shè)備構(gòu)建相應(yīng)的管理方式，構(gòu)建集中控制運(yùn)行管理模式，實(shí)現(xiàn)對(duì)電力系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)的有效監(jiān)控與管理，包括設(shè)備運(yùn)行情況的監(jiān)控、報(bào)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(jié)合收集到的各項(xiàng)信息進(jìn)行集中分析，得出系統(tǒng)運(yùn)行的接入庫指令，并對(duì)各項(xiàng)任務(wù)內(nèi)容進(jìn)行集中管理與控制，包括出入庫指令的管理及設(shè)備執(zhí)行命令的下達(dá)等。實(shí)現(xiàn)對(duì)設(shè)備實(shí)際運(yùn)行情況的監(jiān)測(cè)與分析，結(jié)合得到的各項(xiàng)數(shù)據(jù)分析任務(wù)執(zhí)行情況，對(duì)管理人員開通相應(yīng)的管理權(quán)限，優(yōu)化日志管理方式。調(diào)度監(jiān)控管理中，對(duì)設(shè)備運(yùn)行中間區(qū)域的設(shè)備進(jìn)行有效布局與分析，提升對(duì)錯(cuò)誤信息的甄別能力、操作能力。對(duì)系統(tǒng)設(shè)備的實(shí)際執(zhí)行情況構(gòu)建相應(yīng)的管理與運(yùn)行方式，鼠標(biāo)移動(dòng)至窗口位置即能夠自動(dòng)顯示該模塊的運(yùn)行情況，必要情況下可以一直顯示該項(xiàng)內(nèi)容，優(yōu)化系統(tǒng)調(diào)度管理。

4 結(jié)語

電氣自動(dòng)化技術(shù)的運(yùn)用能夠有效提升電力系統(tǒng)運(yùn)行效果，為社會(huì)運(yùn)行提供穩(wěn)定的電力資源，為電力行業(yè)的進(jìn)一步發(fā)展創(chuàng)造良好的經(jīng)濟(jì)效益。