變電站自動(dòng)化技術(shù)在電解鋁整流系統(tǒng)中的應(yīng)用及分析

張磊

（七冶安裝工程有限責(zé)任公司第八分公司貴州貴陽550000）

變電站自動(dòng)化技術(shù)在電解鋁整流系統(tǒng)中的應(yīng)用及分析

張磊

（七冶安裝工程有限責(zé)任公司第八分公司貴州貴陽550000）

現(xiàn)如今，科學(xué)技術(shù)發(fā)展迅速，變電站自動(dòng)化技術(shù)也在不斷進(jìn)步。目前變電站自動(dòng)化技術(shù)已經(jīng)被廣泛應(yīng)用于電解鋁整流系統(tǒng)中，對此本文首先對變電站自動(dòng)化技術(shù)進(jìn)行了介紹，然后對電解鋁整流系統(tǒng)的組成進(jìn)行了分析，并且對變電站自動(dòng)化技術(shù)在電解鋁整流系統(tǒng)中的應(yīng)用策略進(jìn)行了詳細(xì)探究。

電解鋁整流系統(tǒng)；自動(dòng)化技術(shù)；應(yīng)用

1 引言

整流變電站是鋁冶煉企業(yè)十分重要的生產(chǎn)環(huán)節(jié)，其運(yùn)行質(zhì)量能夠直接影響鋁電解生產(chǎn)能否順利進(jìn)行。現(xiàn)如今，變電站自動(dòng)化技術(shù)已經(jīng)被逐漸應(yīng)用于電解鋁企業(yè)整流系統(tǒng)中，運(yùn)行專業(yè)技術(shù)人員從傳統(tǒng)運(yùn)行模式轉(zhuǎn)變?yōu)槲C(jī)監(jiān)控運(yùn)行模式，已經(jīng)積累了一定的工作經(jīng)驗(yàn)，但是在自動(dòng)化技術(shù)的應(yīng)用方面還存在一定的問題。因此，對自動(dòng)化技術(shù)的應(yīng)用進(jìn)行詳細(xì)探究意義重大。

2 變電站自動(dòng)化技術(shù)分析

2.1 變電站自動(dòng)化的內(nèi)涵

隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，變電站自動(dòng)化技術(shù)應(yīng)用越來越廣泛。變電站中最重要的系統(tǒng)就是變電站自動(dòng)化系統(tǒng)，它對維護(hù)電網(wǎng)的安全運(yùn)行起到重要的作用。變電站監(jiān)控系統(tǒng)、采集電量設(shè)備、保護(hù)電網(wǎng)設(shè)備等都屬于變電站自動(dòng)化系統(tǒng)中的一部分。變電站自動(dòng)化技術(shù)將二次設(shè)備進(jìn)行優(yōu)化重組，利用先進(jìn)技術(shù)以達(dá)到對系統(tǒng)中的所有設(shè)備進(jìn)行監(jiān)控、保護(hù)及傳遞信息的目的。采用變電站自動(dòng)化技術(shù)可以更好的保證變電站安全穩(wěn)定運(yùn)行水平、降低運(yùn)行維護(hù)成本、提高經(jīng)濟(jì)效益、向用戶提供高質(zhì)量的電能。

2.2 變電站自動(dòng)化技術(shù)的現(xiàn)狀

RTU保護(hù)模式是目前變電站自動(dòng)化系統(tǒng)中普遍采用的一種模式，它能達(dá)到對系統(tǒng)進(jìn)行繼電保護(hù)的目的，并且維護(hù)相關(guān)設(shè)備的正常運(yùn)行。通過采集變電站內(nèi)的電壓、電流等相關(guān)信息，對變電站的運(yùn)行進(jìn)行控制，及時(shí)記錄下相關(guān)設(shè)備運(yùn)行時(shí)的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)。變電站自動(dòng)化系統(tǒng)的應(yīng)用減少了技術(shù)人員的工作時(shí)間，在變電站自動(dòng)化系統(tǒng)出現(xiàn)故障時(shí)，自動(dòng)化系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)與相關(guān)人員進(jìn)行溝通，而實(shí)時(shí)記錄的數(shù)據(jù)信息則為技術(shù)人員分析故障原因提供了充足的條件。但是，變電站自動(dòng)化系統(tǒng)在應(yīng)用時(shí)仍然會(huì)出現(xiàn)一些問題，無法達(dá)到人們對電量的需求，變電站自動(dòng)化系統(tǒng)急需完善。

3 電解鋁整流系統(tǒng)組成

3.1 整流系統(tǒng)設(shè)計(jì)原則

①高可靠性原則：穩(wěn)定可靠的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，元器件干擾能力較強(qiáng)。②易用性及擴(kuò)展性原則：操作便捷，擴(kuò)展空間大，后臺(tái)軟件操作人性化。③結(jié)構(gòu)分散式、單元獨(dú)立化：各個(gè)單元相互獨(dú)立，系統(tǒng)內(nèi)各個(gè)單元均由各自的監(jiān)控單元、保護(hù)單元以及智能通訊單元所構(gòu)成，模塊標(biāo)準(zhǔn)化以及單元之間能夠相互轉(zhuǎn)換；數(shù)據(jù)處理能力比較強(qiáng)，具備實(shí)時(shí)控制功能；網(wǎng)絡(luò)寬帶大，能夠支持多個(gè)通訊規(guī)約；系統(tǒng)連接方式便捷，報(bào)表、數(shù)據(jù)以及界面實(shí)用性強(qiáng)。

3.2 電解鋁整流系統(tǒng)的監(jiān)控

整流系統(tǒng)以及監(jiān)控系統(tǒng)的主要工作任務(wù)是對數(shù)據(jù)進(jìn)行采集、處理和分析，具體包括以下幾點(diǎn)：交流電壓以及交流電流的采集；直流電壓、電流的采樣；一次設(shè)備的狀態(tài)采樣；二次設(shè)備信息的處理；自耦變壓器油溫、整流器冷卻水水溫等溫度的采樣。由監(jiān)控系統(tǒng)所采集的數(shù)據(jù)，可以通過模擬屏幕以及后臺(tái)監(jiān)控畫面顯示出來，在此過程中，模擬屏的作用是放大的后臺(tái)監(jiān)控畫面監(jiān)控系統(tǒng)，其控制功能主要體現(xiàn)在以下幾點(diǎn)：①采用遠(yuǎn)控／手控的方式就地切換：操作人員可以運(yùn)用計(jì)算機(jī)實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程控制；操作人員可以直接操作監(jiān)控設(shè)備控制按鈕；通過一次設(shè)備控制按鈕實(shí)現(xiàn)手動(dòng)控制。②總調(diào)／分調(diào)切換：總調(diào)位置時(shí)，可以對多個(gè)設(shè)備進(jìn)行調(diào)節(jié)；分調(diào)位置時(shí)，可以分別對各個(gè)設(shè)備進(jìn)行調(diào)節(jié)。③通過調(diào)節(jié)ADAM，對飽和電抗器進(jìn)行控制。

3.3 微機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)的組成

整流系統(tǒng)的微機(jī)監(jiān)控具有畫面顯示、數(shù)據(jù)采集、通信管理、輔助運(yùn)行管理等多個(gè)功能，另外，整流系統(tǒng)的模塊化程度高，組屏靈活、方便，因此適用性比較廣泛。在實(shí)際應(yīng)用中，鋁廠整流系統(tǒng)的各個(gè)測控單元都能夠進(jìn)行數(shù)據(jù)采集、處理、分析和控制?？偪貑卧粌H能夠與測控單元之間保持?jǐn)?shù)據(jù)通信，而且還能夠與多個(gè)智能設(shè)備進(jìn)行數(shù)據(jù)通信，包括模擬屏、電度表等等。監(jiān)控微機(jī)后臺(tái)采用監(jiān)控系統(tǒng)，能夠接收實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)，并對數(shù)據(jù)進(jìn)行有效處理，同時(shí)，還可以顯示圖表和畫面，并且對設(shè)備進(jìn)行有效控制。

4 監(jiān)控系統(tǒng)應(yīng)用中的新特點(diǎn)

4.1 關(guān)于電壓、電流的突變控制

在電解鋁過程中，電解槽可能會(huì)出現(xiàn)電壓突然增加或者電流突然減小的情況，如果出現(xiàn)上述現(xiàn)象，則電壓和電流的顯示值就會(huì)出現(xiàn)變化，對此，操作人員可以對變壓器檔位進(jìn)行及時(shí)調(diào)節(jié)和控制，這樣才能夠確保電流恒定。當(dāng)上述電壓、電流變化情況消失時(shí)，操作人員可以根據(jù)顯示值變化情況對變壓器檔位進(jìn)行調(diào)節(jié)。為了有效減輕操作人員工作負(fù)擔(dān)，提高操作便捷性，可以在監(jiān)控系統(tǒng)中增加電力系統(tǒng)故障錄波功能。

4.2 大電流對設(shè)備電磁屏蔽的要求

電解鋁的直流電流比較大，額定電流最高可達(dá)240kA。較大電流所產(chǎn)生的巨大恒定磁場，會(huì)對監(jiān)控系統(tǒng)造成一定的干擾?，F(xiàn)場不僅需要對控制室進(jìn)行屏蔽，而且還需要對各個(gè)控制柜采用具有一定屏蔽功能的金屬外殼，另外，監(jiān)控微機(jī)系統(tǒng)還應(yīng)該采用加厚金屬外殼避免受到強(qiáng)磁場干擾。但是，在強(qiáng)磁場作用下，普通CRT顯示器可能會(huì)出現(xiàn)磁化現(xiàn)象，進(jìn)而造成底色發(fā)生變化。對此，可以采用屏蔽措施，有效提高顯示畫面質(zhì)量。

4.3 對測量精度的要求

在一般的電力系統(tǒng)中，對于測量精度的要求一般低于0.5級。但是，在電解鋁行業(yè)中，由于電解槽串聯(lián)運(yùn)行，并且電解槽電壓一般在4V左右，因此，要求測量精度不僅必須低于0.5級，而且測量絕對誤差也應(yīng)該控制在4V以內(nèi)。另外，對于電解直流電流精度也有一定的要求，直流電流會(huì)直接影響鋁廠經(jīng)濟(jì)效益。如果電流相對于額定值不斷減小，則鋁廠生產(chǎn)成本將不斷增加、因此，還需要采取有效措施對直流電流測量點(diǎn)誤差和偏差進(jìn)行有效控制。

4.4 對模擬調(diào)節(jié)的要求

電解鋁對于恒流有一定的要求，因此在整流設(shè)備中需要采用飽和電抗器。對于飽和電抗器的調(diào)節(jié)，可以采用ADAM模調(diào)裝置，ADAM模調(diào)的輸出波形為階梯狀，并不是平滑連續(xù)的，因此會(huì)對直流電流穩(wěn)定性造成影響。對此，在進(jìn)行模擬調(diào)試過程中，應(yīng)該適當(dāng)延長ADAM電流變化時(shí)間，同時(shí)，在ADAM電流變化并聯(lián)電容，這樣能夠有效平緩輸出波形。

5 變電站自動(dòng)化技術(shù)應(yīng)用優(yōu)化措施

（1）為了提升系統(tǒng)抗干擾能力，應(yīng)該采取有效措施優(yōu)化通訊軟件。在設(shè)計(jì)過程中，必須綜合考慮鋁電解生產(chǎn)的強(qiáng)磁強(qiáng)電環(huán)境，由于磁場環(huán)境比較差，因此，通訊可能會(huì)受到干擾，對此，應(yīng)該盡量選用光纖通訊的方式。另外，在屏蔽雙絞線兩端，還可以并聯(lián)100Ω電阻以，以此提升通訊抗干擾能力。

（2）采用科學(xué)合理的接地方式，有效屏蔽干擾。對此，不僅需要做好中性點(diǎn)的工作地、防雷保護(hù)地，而且還需要加強(qiáng)安全保護(hù)以及屏蔽地。尤其需要注意的是，綜合自動(dòng)化控制系統(tǒng)中必須嚴(yán)格遵守“一點(diǎn)地”的原則，這樣才能夠有效排除接地環(huán)路以及電位差所形成的干擾。

（3）在選購相關(guān)設(shè)備時(shí)，應(yīng)該盡量選擇同一公司的監(jiān)控設(shè)備、雙通訊接口，這樣才能夠有效統(tǒng)一通訊規(guī)約，提升系統(tǒng)安全性和兼容性。

（4）在對系統(tǒng)進(jìn)行安裝調(diào)試過程中，對于不同的信號，需要進(jìn)行分類處理，采用不同聲響、顏色等進(jìn)行區(qū)別，便于值班人員確認(rèn)，縮短事故處理時(shí)間。對于同類信號，可以合并上傳。

（5）加強(qiáng)員工培訓(xùn)，定期安排專業(yè)技術(shù)人員進(jìn)行演講和操作示范，使得員工能夠及時(shí)掌握新技術(shù)和新知識，提升設(shè)備維護(hù)操作技能。同時(shí)，單位還應(yīng)該引進(jìn)專業(yè)技術(shù)人才，建立一支高素質(zhì)專業(yè)隊(duì)伍。

6 結(jié)語

綜上所述，隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，變電站自動(dòng)化技術(shù)越來越成熟，將其應(yīng)用于電解鋁行業(yè)中，能夠有效提升企業(yè)生產(chǎn)水平，提高企業(yè)經(jīng)濟(jì)效益，實(shí)現(xiàn)穩(wěn)步發(fā)展。

[1]胡傳文.分散式變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)在電解鋁行業(yè)中的應(yīng)用及可靠性分析[J].城市建設(shè)與商業(yè)網(wǎng)點(diǎn)，2009（03）：36～37.

[2]楊世勇.數(shù)字化變電站在電解鋁廠中的應(yīng)用[J].輕金屬，2014（06）：79～80.

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1004-7344（2016）28-0254-02

2016-9-18