火电厂智能配电系统的应用

2015-03-18王大任

产业与科技论坛 2015年3期

□王大任

我国是一个煤炭资源大国，这就为我国成为一个以火电为主要能源供应来源的国情提供了坚实的基础。多年以来，火电行业为我国国民经济的快速发展提供了有力的保障，为国家的工业和民生提供了大部分的电力。据统计，2010 年，我国的电力能源结构为火电占据75%的份额，水电占据了22%的份额，核电约占1.5%，风力和太阳能占据了剩余的1.5%。虽然火电有着很多明显的缺点，比如污染大，不可再生和转化率低等，但是十几年内我国不可能改变这一现状。因此，针对火电厂的配电系统的技术研究和改革就具有了很强的实际意义。当前，随着计算机技术和信息化技术等先进电子技术的大发展，整个人类社会已经进入了自动化和智能化的时代，将这些高科技的控制系统运用到火电厂的配电系统中，必然能够起到十分良好的作用。

一、智能配电系统的概念

所谓的智能配电系统，指的是按用户的需求，遵循配电系统的标准规范而二次开发的一套具有专业性强、自动化程度高、易使用、高性能、高可靠等特点的适用于低压配电系统的电能管理系统，又称IPDS(Intelligent Power Distribution System)智能配电系统。

在火电厂中运用智能配电系统，就是在电网中加入一些智能电器元件，通过遥测和遥控进行合理的调配负荷，实现优化运行，有效节约电能，并有高峰与低谷用电记录，从而为能源管理提供了一种新的简便的思路。

二、智能配电系统的应用特点

事实上，智能电网系统并不是一个新鲜的事物，美国电科院(EPRI)早在2001 年就提出发展“Intelligrid”(智能电网)技术并进行了相关研究，近年来智能电网更是被提到了国家发展战略的高度。我国也于2009 年6 月在天津大学举办了“第一届智能电网研究学术论坛”，从智能电网的基本理念、技术组成、设备需求等多个角度对中国智能电网的建设和发展进行了探讨。目前，智能化配电系统在我国的火电厂中已经占有了相当的比例，随着能源技术的改革和社会对于能源企业的要求越来越高，社会对于智能化配电系统的要求也越来越高。未来的智能配电系统应该朝着以下几个方面发展。

(一)智能化。智能化是本配电管理系统的一个最突出的特点，根据一些测量仪表或者传感器得出的数据进行联网分析，通过相关软件进行分析，将这些数据进行整理、分析和呈现，从而帮助火电厂的工作人员进行电力的调度。智能化的第二个作用是对电厂配电系统进行实时的监控，通过人为的设计阈值等来进行预警提示。比如在配电的多个支路中有一个支路负荷过大，或者某一个输电元件出现了故障等。智能配电管理系统能够根据自身掌握的信息进行故障的排查和标明，为工作人员解决问题赢得宝贵的时间，保障了电厂的正常运行。对于一些简单的问题，比如一条支路的功率超过多大时启用备用的线路等，通过对智能系统的设置都是可以自动实现的。更有甚者，在很多对于未来智能配电网络的设想当中，都将自愈功能设定为了智能配电系统的一个重要功能。如果一个子区域发生故障，系统根据自己的判断，在进行报警的同时，运用先进的计算模型对当前整个厂区配电输出和输入数据的分析，自动运算出合适的替代方案，并且可以实现自主控制，通过对电器元件的自动控制实现对故障区域的隔离，并且运用其他的配电系统完成对故障部位的暂时替代，保障整个电厂配电系统的正常功能。

(二)安全性。安全是一切工业生产的基础，我们进行任何的生产得到任何的成绩都不足以令我们对安全产生丝毫的懈怠。在安全方面，火电厂智能配电网络主要依靠“遥感、遥测和遥控”这三个特点来进行人员和设备安全的保障。第一代的智能配电系统通常使用带有通讯接口的数字开关实现对整个电网的监测和控制，这就比传统的人工测量精确得多，也安全得多。事实上，过去的火电厂中，作业工人在对现场进行安全排查或者对相关数据进行收集时，由于种种原因而致命的事件已经发生了很多。随着科技的进步，目前新一代的智能配电系统更加倾向于用可编程控制器来完成信息的收集和处理，这在更大程度上将人从生产现场分离出来，更大限度地保障了人员的安全。对于配电系统而言，之所以可编程序控制器的方案更好，是基于一些客观原因的。例如运用可编程控制器，一次和二次可以分开，减少强电对弱电的干扰;易于实现多种开关之间的互锁，可编程控制器技术已十分成熟，安全系数更高。

安全的第二点指的是设备的安全，设备就是生产工具，随着设备运行时间的增长，设备的本身损耗、电子器件的老化等都成为故障产生的重要原因。因此，在智能配电系统中专门有一个功能就是对系统中各个设备各个元件的安装时间、型号、使用年限、目前状态以及维修历史等进行详细的记录，当这些参数接近于某一阈值时，系统会自动进行提示。例如，当一个控制器中的电磁元件的使用时间已经接近于其设计的寿命时，系统提前将这个信息报告给相关的维修人员，这样就有足够的时间进行电子元件的采购、相关网络的安全评估和安排维修的时间等。安全的第三点指的是社会的用电安全，也就是在运用智能配电系统之后，火电厂能够为区域内的工业和生活提供电力在数量和质量上的安全。尤其是在现代社会中，我们已经很难想象在缺乏电力保障中的生活是什么样子了。智能化使得配电网络更加优化，提升了配电的效率并且能够有效降低配电过程中自身的消耗，为用电安全提供了更加有力的保障。

(三)人性化。信息智能本身就是为了能够在火电实际控制过程中将人类分离出来，同时又加强了人们对电场运行和配电控制的一套系统。因此，一个系统的背后逻辑和设计界面是否人性化就成为了一套电厂智能配电系统的重要考量。尤其是在当今社会，火电厂的发展呈现出集群化和联动化的特点，如何使相关操作人员和管理人员更方便快捷地对配电系统进行配电的超控，成为了一个令程序工程师们深思的问题。智能控制虽然偏向了自动检测和自动控制，但是管理者对整个控制系统必须有着十分的了解和绝对的掌握。一是智能配电系统必须有着人性化的交互界面，使管理人员能够简单明了地知道整个火电厂或者火电厂集群的现实运行状况以及主要参数。一般而言，火电厂的运行是十分复杂的，涉及到很多的数据和参数，那么对于重点的数据和参数就应该能够重点呈现，符合人体工程学。二是对于系统访问必须设有不同的权限。不同的子系统需要不同的人员进行操作，例如设备管理员能够进入到设备管理子系统中进行相关数据的查询和修正，而发电量统计人员可以轻松进入到发电量统计系统中去查询发电总量和各支线输出量的电量，以进行公司业务的核准;经理一级可以进入本发电厂的所有系统中去，而总经理可以进入整个火电厂集群中的任何一个系统中去。不同层次和不同岗位的人都有自己的权限，在一定程度上也保证了火力发电厂的信息安全。