火電廠智能配電系統的應用

□王大任

我國是一個煤炭資源大國，這就為我國成為一個以火電為主要能源供應來源的國情提供了堅實的基礎。多年以來，火電行業為我國國民經濟的快速發展提供了有力的保障，為國家的工業和民生提供了大部分的電力。據統計，2010 年，我國的電力能源結構為火電占據75%的份額，水電占據了22%的份額，核電約占1.5%，風力和太陽能占據了剩余的1.5%。雖然火電有著很多明顯的缺點，比如污染大，不可再生和轉化率低等，但是十幾年內我國不可能改變這一現狀。因此，針對火電廠的配電系統的技術研究和改革就具有了很強的實際意義。當前，隨著計算機技術和信息化技術等先進電子技術的大發展，整個人類社會已經進入了自動化和智能化的時代，將這些高科技的控制系統運用到火電廠的配電系統中，必然能夠起到十分良好的作用。

一、智能配電系統的概念

所謂的智能配電系統，指的是按用戶的需求，遵循配電系統的標準規范而二次開發的一套具有專業性強、自動化程度高、易使用、高性能、高可靠等特點的適用于低壓配電系統的電能管理系統，又稱IPDS(Intelligent Power Distribution System)智能配電系統。

在火電廠中運用智能配電系統，就是在電網中加入一些智能電器元件，通過遙測和遙控進行合理的調配負荷，實現優化運行，有效節約電能，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便的思路。

二、智能配電系統的應用特點

事實上，智能電網系統并不是一個新鮮的事物，美國電科院(EPRI)早在2001 年就提出發展“Intelligrid”(智能電網)技術并進行了相關研究，近年來智能電網更是被提到了國家發展戰略的高度。我國也于2009 年6 月在天津大學舉辦了“第一屆智能電網研究學術論壇”，從智能電網的基本理念、技術組成、設備需求等多個角度對中國智能電網的建設和發展進行了探討。目前，智能化配電系統在我國的火電廠中已經占有了相當的比例，隨著能源技術的改革和社會對于能源企業的要求越來越高，社會對于智能化配電系統的要求也越來越高。未來的智能配電系統應該朝著以下幾個方面發展。

(一)智能化。智能化是本配電管理系統的一個最突出的特點，根據一些測量儀表或者傳感器得出的數據進行聯網分析，通過相關軟件進行分析，將這些數據進行整理、分析和呈現，從而幫助火電廠的工作人員進行電力的調度。智能化的第二個作用是對電廠配電系統進行實時的監控，通過人為的設計閾值等來進行預警提示。比如在配電的多個支路中有一個支路負荷過大，或者某一個輸電元件出現了故障等。智能配電管理系統能夠根據自身掌握的信息進行故障的排查和標明，為工作人員解決問題贏得寶貴的時間，保障了電廠的正常運行。對于一些簡單的問題，比如一條支路的功率超過多大時啟用備用的線路等，通過對智能系統的設置都是可以自動實現的。更有甚者，在很多對于未來智能配電網絡的設想當中，都將自愈功能設定為了智能配電系統的一個重要功能。如果一個子區域發生故障，系統根據自己的判斷，在進行報警的同時，運用先進的計算模型對當前整個廠區配電輸出和輸入數據的分析，自動運算出合適的替代方案，并且可以實現自主控制，通過對電器元件的自動控制實現對故障區域的隔離，并且運用其他的配電系統完成對故障部位的暫時替代，保障整個電廠配電系統的正常功能。

(二)安全性。安全是一切工業生產的基礎，我們進行任何的生產得到任何的成績都不足以令我們對安全產生絲毫的懈怠。在安全方面，火電廠智能配電網絡主要依靠“遙感、遙測和遙控”這三個特點來進行人員和設備安全的保障。第一代的智能配電系統通常使用帶有通訊接口的數字開關實現對整個電網的監測和控制，這就比傳統的人工測量精確得多，也安全得多。事實上，過去的火電廠中，作業工人在對現場進行安全排查或者對相關數據進行收集時，由于種種原因而致命的事件已經發生了很多。隨著科技的進步，目前新一代的智能配電系統更加傾向于用可編程控制器來完成信息的收集和處理，這在更大程度上將人從生產現場分離出來，更大限度地保障了人員的安全。對于配電系統而言，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。例如運用可編程控制器，一次和二次可以分開，減少強電對弱電的干擾;易于實現多種開關之間的互鎖，可編程控制器技術已十分成熟，安全系數更高。

安全的第二點指的是設備的安全，設備就是生產工具，隨著設備運行時間的增長，設備的本身損耗、電子器件的老化等都成為故障產生的重要原因。因此，在智能配電系統中專門有一個功能就是對系統中各個設備各個元件的安裝時間、型號、使用年限、目前狀態以及維修歷史等進行詳細的記錄，當這些參數接近于某一閾值時，系統會自動進行提示。例如，當一個控制器中的電磁元件的使用時間已經接近于其設計的壽命時，系統提前將這個信息報告給相關的維修人員，這樣就有足夠的時間進行電子元件的采購、相關網絡的安全評估和安排維修的時間等。安全的第三點指的是社會的用電安全，也就是在運用智能配電系統之后，火電廠能夠為區域內的工業和生活提供電力在數量和質量上的安全。尤其是在現代社會中，我們已經很難想象在缺乏電力保障中的生活是什么樣子了。智能化使得配電網絡更加優化，提升了配電的效率并且能夠有效降低配電過程中自身的消耗，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際控制過程中將人類分離出來，同時又加強了人們對電場運行和配電控制的一套系統。因此，一個系統的背后邏輯和設計界面是否人性化就成為了一套電廠智能配電系統的重要考量。尤其是在當今社會，火電廠的發展呈現出集群化和聯動化的特點，如何使相關操作人員和管理人員更方便快捷地對配電系統進行配電的超控，成為了一個令程序工程師們深思的問題。智能控制雖然偏向了自動檢測和自動控制，但是管理者對整個控制系統必須有著十分的了解和絕對的掌握。一是智能配電系統必須有著人性化的交互界面，使管理人員能夠簡單明了地知道整個火電廠或者火電廠集群的現實運行狀況以及主要參數。一般而言，火電廠的運行是十分復雜的，涉及到很多的數據和參數，那么對于重點的數據和參數就應該能夠重點呈現，符合人體工程學。二是對于系統訪問必須設有不同的權限。不同的子系統需要不同的人員進行操作，例如設備管理員能夠進入到設備管理子系統中進行相關數據的查詢和修正，而發電量統計人員可以輕松進入到發電量統計系統中去查詢發電總量和各支線輸出量的電量，以進行公司業務的核準;經理一級可以進入本發電廠的所有系統中去，而總經理可以進入整個火電廠集群中的任何一個系統中去。不同層次和不同崗位的人都有自己的權限，在一定程度上也保證了火力發電廠的信息安全。

三、結語

火力發電在未來的十幾年甚至更長的時間內，仍然占據著十分重要的位置。針對火電廠而設計的智能配電系統的發展也必須遵循一定的規律和科學性，從而為我國火電行業的發展提供更好的保障。相信經過各界專業人士的共同努力，一定能夠將我國的火電行業打造成一個先進的、智能的和人性化的產業平臺。

［1］王成山，王守相，郭力.我國智能配電技術展望［J］.南方電網技術，2010

［2］郭云鵬，劉偉佳，文福拴.智能配電系統的發展現狀與展望［J］.華北電力大學學報，2014

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