火電廠智能配電系統(tǒng)的應(yīng)用

□王大任

我國(guó)是一個(gè)煤炭資源大國(guó)，這就為我國(guó)成為一個(gè)以火電為主要能源供應(yīng)來(lái)源的國(guó)情提供了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。多年以來(lái)，火電行業(yè)為我國(guó)國(guó)民經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展提供了有力的保障，為國(guó)家的工業(yè)和民生提供了大部分的電力。據(jù)統(tǒng)計(jì)，2010 年，我國(guó)的電力能源結(jié)構(gòu)為火電占據(jù)75%的份額，水電占據(jù)了22%的份額，核電約占1.5%，風(fēng)力和太陽(yáng)能占據(jù)了剩余的1.5%。雖然火電有著很多明顯的缺點(diǎn)，比如污染大，不可再生和轉(zhuǎn)化率低等，但是十幾年內(nèi)我國(guó)不可能改變這一現(xiàn)狀。因此，針對(duì)火電廠的配電系統(tǒng)的技術(shù)研究和改革就具有了很強(qiáng)的實(shí)際意義。當(dāng)前，隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)和信息化技術(shù)等先進(jìn)電子技術(shù)的大發(fā)展，整個(gè)人類(lèi)社會(huì)已經(jīng)進(jìn)入了自動(dòng)化和智能化的時(shí)代，將這些高科技的控制系統(tǒng)運(yùn)用到火電廠的配電系統(tǒng)中，必然能夠起到十分良好的作用。

一、智能配電系統(tǒng)的概念

所謂的智能配電系統(tǒng)，指的是按用戶的需求，遵循配電系統(tǒng)的標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范而二次開(kāi)發(fā)的一套具有專(zhuān)業(yè)性強(qiáng)、自動(dòng)化程度高、易使用、高性能、高可靠等特點(diǎn)的適用于低壓配電系統(tǒng)的電能管理系統(tǒng)，又稱(chēng)IPDS(Intelligent Power Distribution System)智能配電系統(tǒng)。

在火電廠中運(yùn)用智能配電系統(tǒng)，就是在電網(wǎng)中加入一些智能電器元件，通過(guò)遙測(cè)和遙控進(jìn)行合理的調(diào)配負(fù)荷，實(shí)現(xiàn)優(yōu)化運(yùn)行，有效節(jié)約電能，并有高峰與低谷用電記錄，從而為能源管理提供了一種新的簡(jiǎn)便的思路。

二、智能配電系統(tǒng)的應(yīng)用特點(diǎn)

事實(shí)上，智能電網(wǎng)系統(tǒng)并不是一個(gè)新鮮的事物，美國(guó)電科院(EPRI)早在2001 年就提出發(fā)展“Intelligrid”(智能電網(wǎng))技術(shù)并進(jìn)行了相關(guān)研究，近年來(lái)智能電網(wǎng)更是被提到了國(guó)家發(fā)展戰(zhàn)略的高度。我國(guó)也于2009 年6 月在天津大學(xué)舉辦了“第一屆智能電網(wǎng)研究學(xué)術(shù)論壇”，從智能電網(wǎng)的基本理念、技術(shù)組成、設(shè)備需求等多個(gè)角度對(duì)中國(guó)智能電網(wǎng)的建設(shè)和發(fā)展進(jìn)行了探討。目前，智能化配電系統(tǒng)在我國(guó)的火電廠中已經(jīng)占有了相當(dāng)?shù)谋壤?，隨著能源技術(shù)的改革和社會(huì)對(duì)于能源企業(yè)的要求越來(lái)越高，社會(huì)對(duì)于智能化配電系統(tǒng)的要求也越來(lái)越高。未來(lái)的智能配電系統(tǒng)應(yīng)該朝著以下幾個(gè)方面發(fā)展。

(一)智能化。智能化是本配電管理系統(tǒng)的一個(gè)最突出的特點(diǎn)，根據(jù)一些測(cè)量?jī)x表或者傳感器得出的數(shù)據(jù)進(jìn)行聯(lián)網(wǎng)分析，通過(guò)相關(guān)軟件進(jìn)行分析，將這些數(shù)據(jù)進(jìn)行整理、分析和呈現(xiàn)，從而幫助火電廠的工作人員進(jìn)行電力的調(diào)度。智能化的第二個(gè)作用是對(duì)電廠配電系統(tǒng)進(jìn)行實(shí)時(shí)的監(jiān)控，通過(guò)人為的設(shè)計(jì)閾值等來(lái)進(jìn)行預(yù)警提示。比如在配電的多個(gè)支路中有一個(gè)支路負(fù)荷過(guò)大，或者某一個(gè)輸電元件出現(xiàn)了故障等。智能配電管理系統(tǒng)能夠根據(jù)自身掌握的信息進(jìn)行故障的排查和標(biāo)明，為工作人員解決問(wèn)題贏得寶貴的時(shí)間，保障了電廠的正常運(yùn)行。對(duì)于一些簡(jiǎn)單的問(wèn)題，比如一條支路的功率超過(guò)多大時(shí)啟用備用的線路等，通過(guò)對(duì)智能系統(tǒng)的設(shè)置都是可以自動(dòng)實(shí)現(xiàn)的。更有甚者，在很多對(duì)于未來(lái)智能配電網(wǎng)絡(luò)的設(shè)想當(dāng)中，都將自愈功能設(shè)定為了智能配電系統(tǒng)的一個(gè)重要功能。如果一個(gè)子區(qū)域發(fā)生故障，系統(tǒng)根據(jù)自己的判斷，在進(jìn)行報(bào)警的同時(shí)，運(yùn)用先進(jìn)的計(jì)算模型對(duì)當(dāng)前整個(gè)廠區(qū)配電輸出和輸入數(shù)據(jù)的分析，自動(dòng)運(yùn)算出合適的替代方案，并且可以實(shí)現(xiàn)自主控制，通過(guò)對(duì)電器元件的自動(dòng)控制實(shí)現(xiàn)對(duì)故障區(qū)域的隔離，并且運(yùn)用其他的配電系統(tǒng)完成對(duì)故障部位的暫時(shí)替代，保障整個(gè)電廠配電系統(tǒng)的正常功能。

(二)安全性。安全是一切工業(yè)生產(chǎn)的基礎(chǔ)，我們進(jìn)行任何的生產(chǎn)得到任何的成績(jī)都不足以令我們對(duì)安全產(chǎn)生絲毫的懈怠。在安全方面，火電廠智能配電網(wǎng)絡(luò)主要依靠“遙感、遙測(cè)和遙控”這三個(gè)特點(diǎn)來(lái)進(jìn)行人員和設(shè)備安全的保障。第一代的智能配電系統(tǒng)通常使用帶有通訊接口的數(shù)字開(kāi)關(guān)實(shí)現(xiàn)對(duì)整個(gè)電網(wǎng)的監(jiān)測(cè)和控制，這就比傳統(tǒng)的人工測(cè)量精確得多，也安全得多。事實(shí)上，過(guò)去的火電廠中，作業(yè)工人在對(duì)現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行安全排查或者對(duì)相關(guān)數(shù)據(jù)進(jìn)行收集時(shí)，由于種種原因而致命的事件已經(jīng)發(fā)生了很多。隨著科技的進(jìn)步，目前新一代的智能配電系統(tǒng)更加傾向于用可編程控制器來(lái)完成信息的收集和處理，這在更大程度上將人從生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)分離出來(lái)，更大限度地保障了人員的安全。對(duì)于配電系統(tǒng)而言，之所以可編程序控制器的方案更好，是基于一些客觀原因的。例如運(yùn)用可編程控制器，一次和二次可以分開(kāi)，減少?gòu)?qiáng)電對(duì)弱電的干擾;易于實(shí)現(xiàn)多種開(kāi)關(guān)之間的互鎖，可編程控制器技術(shù)已十分成熟，安全系數(shù)更高。

安全的第二點(diǎn)指的是設(shè)備的安全，設(shè)備就是生產(chǎn)工具，隨著設(shè)備運(yùn)行時(shí)間的增長(zhǎng)，設(shè)備的本身?yè)p耗、電子器件的老化等都成為故障產(chǎn)生的重要原因。因此，在智能配電系統(tǒng)中專(zhuān)門(mén)有一個(gè)功能就是對(duì)系統(tǒng)中各個(gè)設(shè)備各個(gè)元件的安裝時(shí)間、型號(hào)、使用年限、目前狀態(tài)以及維修歷史等進(jìn)行詳細(xì)的記錄，當(dāng)這些參數(shù)接近于某一閾值時(shí)，系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)進(jìn)行提示。例如，當(dāng)一個(gè)控制器中的電磁元件的使用時(shí)間已經(jīng)接近于其設(shè)計(jì)的壽命時(shí)，系統(tǒng)提前將這個(gè)信息報(bào)告給相關(guān)的維修人員，這樣就有足夠的時(shí)間進(jìn)行電子元件的采購(gòu)、相關(guān)網(wǎng)絡(luò)的安全評(píng)估和安排維修的時(shí)間等。安全的第三點(diǎn)指的是社會(huì)的用電安全，也就是在運(yùn)用智能配電系統(tǒng)之后，火電廠能夠?yàn)閰^(qū)域內(nèi)的工業(yè)和生活提供電力在數(shù)量和質(zhì)量上的安全。尤其是在現(xiàn)代社會(huì)中，我們已經(jīng)很難想象在缺乏電力保障中的生活是什么樣子了。智能化使得配電網(wǎng)絡(luò)更加優(yōu)化，提升了配電的效率并且能夠有效降低配電過(guò)程中自身的消耗，為用電安全提供了更加有力的保障。

(三)人性化。信息智能本身就是為了能夠在火電實(shí)際控制過(guò)程中將人類(lèi)分離出來(lái)，同時(shí)又加強(qiáng)了人們對(duì)電場(chǎng)運(yùn)行和配電控制的一套系統(tǒng)。因此，一個(gè)系統(tǒng)的背后邏輯和設(shè)計(jì)界面是否人性化就成為了一套電廠智能配電系統(tǒng)的重要考量。尤其是在當(dāng)今社會(huì)，火電廠的發(fā)展呈現(xiàn)出集群化和聯(lián)動(dòng)化的特點(diǎn)，如何使相關(guān)操作人員和管理人員更方便快捷地對(duì)配電系統(tǒng)進(jìn)行配電的超控，成為了一個(gè)令程序工程師們深思的問(wèn)題。智能控制雖然偏向了自動(dòng)檢測(cè)和自動(dòng)控制，但是管理者對(duì)整個(gè)控制系統(tǒng)必須有著十分的了解和絕對(duì)的掌握。一是智能配電系統(tǒng)必須有著人性化的交互界面，使管理人員能夠簡(jiǎn)單明了地知道整個(gè)火電廠或者火電廠集群的現(xiàn)實(shí)運(yùn)行狀況以及主要參數(shù)。一般而言，火電廠的運(yùn)行是十分復(fù)雜的，涉及到很多的數(shù)據(jù)和參數(shù)，那么對(duì)于重點(diǎn)的數(shù)據(jù)和參數(shù)就應(yīng)該能夠重點(diǎn)呈現(xiàn)，符合人體工程學(xué)。二是對(duì)于系統(tǒng)訪問(wèn)必須設(shè)有不同的權(quán)限。不同的子系統(tǒng)需要不同的人員進(jìn)行操作，例如設(shè)備管理員能夠進(jìn)入到設(shè)備管理子系統(tǒng)中進(jìn)行相關(guān)數(shù)據(jù)的查詢和修正，而發(fā)電量統(tǒng)計(jì)人員可以輕松進(jìn)入到發(fā)電量統(tǒng)計(jì)系統(tǒng)中去查詢發(fā)電總量和各支線輸出量的電量，以進(jìn)行公司業(yè)務(wù)的核準(zhǔn);經(jīng)理一級(jí)可以進(jìn)入本發(fā)電廠的所有系統(tǒng)中去，而總經(jīng)理可以進(jìn)入整個(gè)火電廠集群中的任何一個(gè)系統(tǒng)中去。不同層次和不同崗位的人都有自己的權(quán)限，在一定程度上也保證了火力發(fā)電廠的信息安全。

三、結(jié)語(yǔ)

火力發(fā)電在未來(lái)的十幾年甚至更長(zhǎng)的時(shí)間內(nèi)，仍然占據(jù)著十分重要的位置。針對(duì)火電廠而設(shè)計(jì)的智能配電系統(tǒng)的發(fā)展也必須遵循一定的規(guī)律和科學(xué)性，從而為我國(guó)火電行業(yè)的發(fā)展提供更好的保障。相信經(jīng)過(guò)各界專(zhuān)業(yè)人士的共同努力，一定能夠?qū)⑽覈?guó)的火電行業(yè)打造成一個(gè)先進(jìn)的、智能的和人性化的產(chǎn)業(yè)平臺(tái)。

［1］王成山，王守相，郭力.我國(guó)智能配電技術(shù)展望［J］.南方電網(wǎng)技術(shù)，2010

［2］郭云鵬，劉偉佳，文福拴.智能配電系統(tǒng)的發(fā)展現(xiàn)狀與展望［J］.華北電力大學(xué)學(xué)報(bào)，2014

［3］江勁松.智能化配電系統(tǒng)的設(shè)計(jì)［J］.工程設(shè)計(jì)與建設(shè)，2003