电力集控在铜矿中的应用

2022-04-17周祥初琪杨波赵恩龙马心伟

消费电子 2022年10期

周祥初琪杨波赵恩龙马心伟

引言

电力集控技术在整体电力系统的运作管理中已经具备了广泛的应用，在铜矿开采工作进行时，原先铜矿供电系统相对简单，在现有的有色金属开采企业中具备较少的普及度，而随着近年来，我国工业体系铜矿年产量的逐渐上升，铜矿开采过程中，整体的供电系统已经发生了转变，从以往的单一变电站供电模式进行了扩展，转变为现有多个变电站同时参与供电供能，这也可以得出我国现今铜矿产业过程中，基于铜矿的产量提升，生产规模扩大，单独的变电站供电已经难以满足产业发展，而多样化的运营系统供电也对相关操作人员的管理素养和技能水平提出了一定的挑战，管理人员操作不当，或监管不到位，会对矿井的日常运作和生产过程埋下一定的安全隐患。因此，基于铜矿生产规模的扩大化，功能系统规模的扩张和生产水平的不断提升，需要采取一定的措施来保证铜矿生产过程中供电系统能安全可靠运行，电力集控中心的建设和电力集控技术的应用能帮助改善目前铜矿供电系统过程中由于变电站规模扩大和管理人员素质差异而造成的相关问题。

一、对某有色金属企业铜矿生产供电现状介绍

某公有色金属公司电力系统建设了1座110kV变电站，设2台80MVA主变，有110kV、35kV及10kV三个电压等级；分别在3660工业场地和尾矿库库区建设了1座35kV变电站。根据电力系统的分级调度管理体制，110kV变电站110kV电压等级由供电局地调度中心调度，其他电压等级及2座35kV变电站和6kV以上变配电室自行管理。

工程达产最大负荷约76.7MW，最大负荷利用小时数约5476小时，年均用电量约4.5亿kWh。为了满足以电为主的用能需求，确保能源供应和用能质量，需要对目前的电力系统及主要用能设备进行全过程、全数据的集中监测、控制和统一调度，帮助电力调度和专业管理人员实时掌握系统状态，及时发现和处理供电故障、及时了解真实的能耗情况，确保能源供给最佳运行。

二、电力集控系统的组成

在相关企业进行电力运作和电力稳定调控过程中，电力远程集控系统起到了至关重要的操控和管理作用，其运作核心是集控自动化系统，该系统的建立和完善需要多台设备的组成支撑，在系统的准备和起始阶段，需要设定设备运行的正常状态，以便在后期对设备进行状态调控时能区分设备的工作状态是否正常，因此，在系统的准备和起始阶段需要将设备正常运行时相关数据信息录入系统中。在系统的运作过程中，当某设备发生故障时，系统终端操控集控系统，通过对比实时状态下的设备运行时的信息输入和工作状态，发现设备的运行状态不再维稳，发生了变化，就能自动判断该故障的起始设备位置，甚至可以通过对比具体的运行数据差异，判断具体的故障状态和相关原因，通过该分析指导和帮助有关人员开展维修工作，若本身故障造成的影响较小，或者故障本身属于非急性故障，那么可以通过系统自动化的状态调整或者数据信息调控进行自动维修，若是在发生较大故障的状况下，则需要相关维修人员介入[1]，进行抢修和帮助恢复生产。电力系统集控技术既可用于单独的电力供应企业进行相关的电力技术操作，也可用于部分企业内部的生产过程中，对于有色金属公司的运作体系而言，在铜矿生产过程中，相关电力系统运作的复杂化和变电站设备运作数目的增加，其应当具备与电力集控系统集成运作的功能性。除此以外，电力集控系统同时包括数据平台，显示系统与人员监控数据采集系统等，数据平台是整体电力系统运作的平台支撑，通过相关平台能统领整体的设备运行状态，当出现运行故障时，有关人员首先需从数据平台入手进行初步的勘察和故障判断，快速找出事故原因，试图进行生产的恢复；而显示系统则能实现实时的设备运作状态监控和数据信息的直观展现过程，体现设备的正常运行状态，帮助管理人员对相关设备进行管理和监测，显示系统的功能，就其目的性而言，与实时监控系统存在互补性和互通性；监控数据采集系统同样能帮助有关人员实现快速准确的设备监测和运行过程。

三、系统建设方案

其一，要求提升电力系统的供电运行水平，减少由于能源供应短缺而造成的停电现象，减少停电次数和单次停电耗费的时间，并降低其对于电力系统运作和铜矿开采过程中出现的一系列生产损失，在电力系统运作过程中，要求实现故障的自动隔离和分类处理，进而减小企业生产范围内的停电故障影响，在电能供应故障区域需及时有效处理故障问题，尽快恢复供电，弱化停电问题对于非故障区域的运作影响。

其二，在电力系统运作过程中，对于相关实时的电力调控数据需要及时收集，在企业系统范围内实现数据的共享和设备的互补，帮助实现电力调节和控制的一体化运作。

其三，在供电系统运作过程中需要实时进行数据监测，帮助改善电压的运作平稳度，实现电压供能的安全性，同时需要实现整体电力系统运作的稳定性。

其四，为帮助实现公司电力系统的电能损耗问题，在电力系统运作过程中，通过对整体的变电系统进行实时的调控和运作，优化供电系统运作结构，进行实时的运作配置影响，从源头尽可能降低本身的电力集控过程的能源消耗。

其五，电力系统运作过程中，需要实现对于供电系统进行配置的优化和管理的细化，需要提升各变电站的运作性能，进而细化提升各单位的供电设备的利用率和运作有效性，降低故障发生率，提升运行效率，实现供电系统的集约化和有效性运作。

其六，在某有色金属公司运作过程中通过对实时的变电站供电运作进行调节和监控，同时也通过对整体的电力系统运作进行系统的优化和细化管理，搜集相关运行数据，反馈到领导的电力系统运作决策上，进而完成科学的设备配备工作，供能配比和配电系统的规划工作，为整体企业的建设做出数据支撑和决策服务[2]。

其七，在某有色金属公司成功开展上述工作和达到相应目标的基础上，通过对整体的电力系统进行科学合理的规划和有效的配比调控工作，帮助其实现科技型企业创新，通过对供电系统开展自动化管理，真正提升企业的现代化管理水平，实现管理过程的有效性，进而将管理水平和调控技术的提升反馈到企业的经济效益问题上，以提升公司的各项生产效益和经济收益。

其八，在某有色金属公司的电力系统调控过程中，通过对整体的电力系统调控工作，实现设备的智能化调控和整体化运作，进而可以实现远程办公和监控，在管理人员进行数据浏览和数据监控工作时，完全能够在不受地理限制的情况下，远程对数据和电力情况进行收集和调控工作，同时该目标的实现也较好地保障了管理人员的人身安全问题，降低了相关工作时的意外事件发生概率。管理人员在远程终端就电力系统的运作状况对系统进行访问，查看实时监控画面，相关人员可以通过手机或是电脑查询供电系统运作过程中的各项参数，进而判断供电系统运作是否正常、平稳和有序，实时了解变电站运营状况。

其九，信息收发功能，对于相关系统各部分的运作进行调控时，需要实现关键数据分门别类、发送和调节，将重要的数据信息发送到不同的管理人员终端，实现远程监控功能，同时也帮助实现了管理的及时性和细致化，提升了公司的管理水平。

四、方案建设细则

（一）方案的架构工作

根据对公司的运作状况和管理水平进行的排查和调研工作，在本方案设计过程中，考虑采用开放式系统进行运作，同时采取具备分布式可集约化的网络结构，进行系统的细化工作。

电力系统的整体结构需要多种硬件设备支持，在硬件的接口要求上，必须符合国际相关标准，实现工作的标准化。而就供电系统的数据服务器和数据采集相关设备的等重要结构单元而言，需要采取冗余网络架构进行配置，在整体电力系统正常运作时，各结构单元需要帮助电力系统实现符合的分摊和均摊化，因此就相关服务器设备而言，整体服务器应无主次要求分别。当其中一台服务器设备出现故障时，或者部分服务器设备出现整体运营停滞状况时，要求将故障服务器设备的负责功能板块和收集到的相关数据进行分摊传送和整体维护，将数据信息传输到其他可以正常运作的服务器设备上，保障系统的有序运作，不至于由于一台服务器故障而造成整体的系统运作停滞。若是出现整体的服务器瘫痪或者是负责数据采集功能的服务器全部发生运作故障时，相关服务器节点中的数据信息能够有序转移到其他的运作节点中，避免系统瘫痪，保证有效运行[3]。

在整体的系统运作过程中，网络结构的构建工作实现了细节化，应用双重网络架构，在设备的负载运营工作中帮助实现平衡和细致化调节，在此过程中，单一的网络故障问题将通过设备的分载和调控，帮助将故障问题的影响降至最低，将系统的实时转换提升至较高水平，由此可知，单一的网络故障将不再影响到系统的整体运作水平，而在面对复杂系统的运作流程问题时，网络结构也需实现调整和转换，通过对相关设备进行有取舍的分压和负载操作来降低故障的影响。

在整体的电力系统运作过程中，需要考虑采用具备开放式的系统结构，保证系统与供电系统内部的相关系统能进行有效的联系和通讯便利性，同时也需要允许电力系统外相关终端对于系统本身的访问操作，实现整体系统的开放性。

在整体的系统运作过程中，网络构建需要具备一定的扩容体系，便于在系统中进行深化和细化，避免系统在后续工作过程中，产生软件系统需要时，由于容量问题而影响工作进程，包括由于时间同步和人员管理层面的调控体系等构成的集控中心硬件架构网络，同时也包括集控主站，变电站子端，网络传输通道等部分，帮助实现整体供电供能系统的合理有序运行。

（二）系统主站硬件设备一览

系统主站硬件设备主要由以下几部分组成，其一，具备中心主站设备，中心主站设备主要包括如采集服务器，数据库服务器和SCADA服务器等系统设备；其二，具备常态化监控设备以及操作支撑设备，上述设备也需要支持数据的维修反馈和报表支撑工作等；其三，维稳设备，包括网络安全设备以及局域网服务器等；其四，光纤接入设备；其五；具备可持续性的电源供能系统。电力系统由上述设备组成的前提下，需要具备跨平台安装和操作的能力，因此需要有LINUX系统的支撑，利用LINUX系统的高安全性和高便捷性，来满足供电系统工作过程中的一系列操作需要，提升操作成效，而在实际的操作流程中，相关设备需要实现冗余配置化，保证单一故障的发生不会影响到系统的正常运行，各项操作流程和系统运作过程都需要满足电力二次系统的相关安全规范，由此保证工作人员的安全和系统运行的稳态性；最后，电力系统设备需要具备远程的监控和操作功能，相关管理人员基于时间、空间限制难以进行实时的操作转换和维护维稳，因此需要具备远程操作功能来保证整体电力系统能正常运作。

（三）系统操作的实施细则

在对SCADA系统数据进行操控和数据处理工作时，在除去实时的监控信息板块后，需要对相关信息进行储存，以便后续的报表处理和数据查询操作，相关储存的数据也可用于领导层的决策工作，SCADA系统能帮助实现数据信息的存储和查询功能，实现数据信息的实时化操控。

在电力集控系统的运行过程中，对一系列供电系统内各对象实行管辖责任制度，对相关节点进行权限操控，对相关属性实施衡量和操控，在各个级别层面，用户需要对有限的节点范围实行分对象操作和分区域操作，对不同的网络区域进行操作的细化，同时要对用户设置访问级别和限定相关访问权限，各级别用户仅能在其职责和权限范围内对电力集控系统进行访问和开展相关操作，对于不同的操作人员，应针对不同的网络区域和负责板块，实现操作的专一化和细致化，同时上述操作细则的开展也体现了操作流程的有限责任制，在某一部分设备出现故障时，能够有针对性地落实相关人员细则问题。

在电力集控系统的运行过程中，WEB系统服务是实现对系统的监控与数据查询功能进行联系和扩展，使各单位能对系统产生有序的访问和便捷的措施要求。在相关访问要求外，对于终端计算机用户而言，WEB服务的准入门槛较低，用户端无须安装任何控制插件，在进行信息的浏览和操控过程时仅仅需要在用户端计算机中安装相关浏览器即可。

在电力集控系统的运行过程中，对相关站点的运行过程需要实现监控和保护操作，需设置相应的后端监控平台，将变电站的相关设备进行统筹管理和规划安排，需要设定信息流通和运输平台，将设备相关信息传送至后台进行分析和处理工作，由于各变电站信息相对独立，因此在实际的操作过程中需要设置远程通信装置，在集控中心同样需要设置终端通讯设备，实现对各变电站的人员安排和统筹规划工作，保证整体通信工作的流畅性和相关指令下达的完整性。要实现上述目标，需要在整体变电站已有设备下设置通讯机，将变电站子站的通讯数据通过通讯机进行传输，实现信息遥控。