變電站自動化技術在電解鋁整流系統中的應用及分析

張磊

（七冶安裝工程有限責任公司第八分公司貴州貴陽550000）

變電站自動化技術在電解鋁整流系統中的應用及分析

張磊

（七冶安裝工程有限責任公司第八分公司貴州貴陽550000）

現如今，科學技術發展迅速，變電站自動化技術也在不斷進步。目前變電站自動化技術已經被廣泛應用于電解鋁整流系統中，對此本文首先對變電站自動化技術進行了介紹，然后對電解鋁整流系統的組成進行了分析，并且對變電站自動化技術在電解鋁整流系統中的應用策略進行了詳細探究。

電解鋁整流系統；自動化技術；應用

1 引言

整流變電站是鋁冶煉企業十分重要的生產環節，其運行質量能夠直接影響鋁電解生產能否順利進行。現如今，變電站自動化技術已經被逐漸應用于電解鋁企業整流系統中，運行專業技術人員從傳統運行模式轉變為微機監控運行模式，已經積累了一定的工作經驗，但是在自動化技術的應用方面還存在一定的問題。因此，對自動化技術的應用進行詳細探究意義重大。

2 變電站自動化技術分析

2.1 變電站自動化的內涵

隨著科學技術的發展，變電站自動化技術應用越來越廣泛。變電站中最重要的系統就是變電站自動化系統，它對維護電網的安全運行起到重要的作用。變電站監控系統、采集電量設備、保護電網設備等都屬于變電站自動化系統中的一部分。變電站自動化技術將二次設備進行優化重組，利用先進技術以達到對系統中的所有設備進行監控、保護及傳遞信息的目的。采用變電站自動化技術可以更好的保證變電站安全穩定運行水平、降低運行維護成本、提高經濟效益、向用戶提供高質量的電能。

2.2 變電站自動化技術的現狀

RTU保護模式是目前變電站自動化系統中普遍采用的一種模式，它能達到對系統進行繼電保護的目的，并且維護相關設備的正常運行。通過采集變電站內的電壓、電流等相關信息，對變電站的運行進行控制，及時記錄下相關設備運行時的實時數據。變電站自動化系統的應用減少了技術人員的工作時間，在變電站自動化系統出現故障時，自動化系統會自動與相關人員進行溝通，而實時記錄的數據信息則為技術人員分析故障原因提供了充足的條件。但是，變電站自動化系統在應用時仍然會出現一些問題，無法達到人們對電量的需求，變電站自動化系統急需完善。

3 電解鋁整流系統組成

3.1 整流系統設計原則

①高可靠性原則：穩定可靠的網絡結構，元器件干擾能力較強。②易用性及擴展性原則：操作便捷，擴展空間大，后臺軟件操作人性化。③結構分散式、單元獨立化：各個單元相互獨立，系統內各個單元均由各自的監控單元、保護單元以及智能通訊單元所構成，模塊標準化以及單元之間能夠相互轉換；數據處理能力比較強，具備實時控制功能；網絡寬帶大，能夠支持多個通訊規約；系統連接方式便捷，報表、數據以及界面實用性強。

3.2 電解鋁整流系統的監控

整流系統以及監控系統的主要工作任務是對數據進行采集、處理和分析，具體包括以下幾點：交流電壓以及交流電流的采集；直流電壓、電流的采樣；一次設備的狀態采樣；二次設備信息的處理；自耦變壓器油溫、整流器冷卻水水溫等溫度的采樣。由監控系統所采集的數據，可以通過模擬屏幕以及后臺監控畫面顯示出來，在此過程中，模擬屏的作用是放大的后臺監控畫面監控系統，其控制功能主要體現在以下幾點：①采用遠控／手控的方式就地切換：操作人員可以運用計算機實現遠程控制；操作人員可以直接操作監控設備控制按鈕；通過一次設備控制按鈕實現手動控制。②總調／分調切換：總調位置時，可以對多個設備進行調節；分調位置時，可以分別對各個設備進行調節。③通過調節ADAM，對飽和電抗器進行控制。

3.3 微機監控系統的組成

整流系統的微機監控具有畫面顯示、數據采集、通信管理、輔助運行管理等多個功能，另外，整流系統的模塊化程度高，組屏靈活、方便，因此適用性比較廣泛。在實際應用中，鋁廠整流系統的各個測控單元都能夠進行數據采集、處理、分析和控制。總控單元不僅能夠與測控單元之間保持數據通信，而且還能夠與多個智能設備進行數據通信，包括模擬屏、電度表等等。監控微機后臺采用監控系統，能夠接收實時數據，并對數據進行有效處理，同時，還可以顯示圖表和畫面，并且對設備進行有效控制。

4 監控系統應用中的新特點

4.1 關于電壓、電流的突變控制

在電解鋁過程中，電解槽可能會出現電壓突然增加或者電流突然減小的情況，如果出現上述現象，則電壓和電流的顯示值就會出現變化，對此，操作人員可以對變壓器檔位進行及時調節和控制，這樣才能夠確保電流恒定。當上述電壓、電流變化情況消失時，操作人員可以根據顯示值變化情況對變壓器檔位進行調節。為了有效減輕操作人員工作負擔，提高操作便捷性，可以在監控系統中增加電力系統故障錄波功能。

4.2 大電流對設備電磁屏蔽的要求

電解鋁的直流電流比較大，額定電流最高可達240kA。較大電流所產生的巨大恒定磁場，會對監控系統造成一定的干擾。現場不僅需要對控制室進行屏蔽，而且還需要對各個控制柜采用具有一定屏蔽功能的金屬外殼，另外，監控微機系統還應該采用加厚金屬外殼避免受到強磁場干擾。但是，在強磁場作用下，普通CRT顯示器可能會出現磁化現象，進而造成底色發生變化。對此，可以采用屏蔽措施，有效提高顯示畫面質量。

4.3 對測量精度的要求

在一般的電力系統中，對于測量精度的要求一般低于0.5級。但是，在電解鋁行業中，由于電解槽串聯運行，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該控制在4V以內。另外，對于電解直流電流精度也有一定的要求，直流電流會直接影響鋁廠經濟效益。如果電流相對于額定值不斷減小，則鋁廠生產成本將不斷增加、因此，還需要采取有效措施對直流電流測量點誤差和偏差進行有效控制。

4.4 對模擬調節的要求

電解鋁對于恒流有一定的要求，因此在整流設備中需要采用飽和電抗器。對于飽和電抗器的調節，可以采用ADAM模調裝置，ADAM模調的輸出波形為階梯狀，并不是平滑連續的，因此會對直流電流穩定性造成影響。對此，在進行模擬調試過程中，應該適當延長ADAM電流變化時間，同時，在ADAM電流變化并聯電容，這樣能夠有效平緩輸出波形。

5 變電站自動化技術應用優化措施

（1）為了提升系統抗干擾能力，應該采取有效措施優化通訊軟件。在設計過程中，必須綜合考慮鋁電解生產的強磁強電環境，由于磁場環境比較差，因此，通訊可能會受到干擾，對此，應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100Ω電阻以，以此提升通訊抗干擾能力。

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

（3）在選購相關設備時，應該盡量選擇同一公司的監控設備、雙通訊接口，這樣才能夠有效統一通訊規約，提升系統安全性和兼容性。

（4）在對系統進行安裝調試過程中，對于不同的信號，需要進行分類處理，采用不同聲響、顏色等進行區別，便于值班人員確認，縮短事故處理時間。對于同類信號，可以合并上傳。

（5）加強員工培訓，定期安排專業技術人員進行演講和操作示范，使得員工能夠及時掌握新技術和新知識，提升設備維護操作技能。同時，單位還應該引進專業技術人才，建立一支高素質專業隊伍。

6 結語

綜上所述，隨著科學技術的發展，變電站自動化技術越來越成熟，將其應用于電解鋁行業中，能夠有效提升企業生產水平，提高企業經濟效益，實現穩步發展。

[1]胡傳文.分散式變電站綜合自動化系統在電解鋁行業中的應用及可靠性分析[J].城市建設與商業網點，2009（03）：36～37.

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

[3]吳愛軍.電解鋁整流所綜合自動化系統優化改造[J].硅谷，2012（17）：77～78.

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1004-7344（2016）28-0254-02

2016-9-18