電力監(jiān)控在傳統(tǒng)榨油生產線中的應用

錢冠華

(黑龍江省科學院智能制造研究所，哈爾濱 150090)

電力監(jiān)控技術是智能化生產線分析參數的重要發(fā)展方向，其在傳統(tǒng)榨油生產線中的應用能夠提高生產線的運作效率，對出現的問題進行有效分析，提供安全有效的保障方式，為生產決策提供有力支持[1]。為使該技術發(fā)揮更好的效果，對傳統(tǒng)榨油生產線供電系統(tǒng)的應用進行設計和優(yōu)化[2]。

1 研究開發(fā)

將傳統(tǒng)榨油生產線電力監(jiān)控系統(tǒng)根據功能性區(qū)分為生產設備用電層、電力一次變電層、通信平臺層以及地面監(jiān)控層四個層面進行研究。

生產線主要針對用電實際情況數據計算、設備層電力采樣數據采集、電網實際保護和生產線用電設備的遠程操控執(zhí)行，并可利用RS485現場總線的通信方式進行，將智能傳感器采集到的底層數據接入變電所的數據測控基站中。通過數據測控基站對底層數據的匯總及判斷，有效完成底層測控數據與上層總站的數據交換。也可以將變電所綜合數據進行合理選漏、分布式存儲、時鐘同步校對和本地設備數據的監(jiān)控等，并利用光纖建立閉環(huán)Ethernet網絡，并通過自建Ethernet網絡實現主站與測控基站的數據通信。設計利用光纖交換機及光通信設備組成光纖以太網通信系統(tǒng)與光纖以太網VPN網絡的形式，組成閉環(huán)通信網絡。在傳統(tǒng)榨油生產線控制系統(tǒng)主站建立一套適應項目環(huán)境的電力系統(tǒng)專用組態(tài)系統(tǒng)，可按照規(guī)范進行數據監(jiān)測、設備控制、信息統(tǒng)計和數據分析[3]。

傳統(tǒng)榨油生產線電力監(jiān)控系統(tǒng)設計每個變電所裝設一臺電力數據監(jiān)控基站。變電所控制的高低壓綜合保護單元由RS485總線通信接入變電所的測控基站，再由測控基站直接接入光纖閉環(huán)環(huán)網網絡中，通過閉環(huán)以太網與上層監(jiān)控主站形成通信連接。

數據平臺設計由OPC控制方式將數據傳輸到傳統(tǒng)榨油生產線智能化控制平臺，保證其能夠實現測控數據的共享和網絡信息發(fā)布功能。在變電所中各安裝一臺電力監(jiān)控分站。電力監(jiān)控分站與變電所內的高、低壓開關的綜合保護器用RS485通信方式進行聯(lián)網，實現變電所的就地監(jiān)控、通信轉發(fā)等。電力監(jiān)控基站就近接入變電所附近的千兆環(huán)網交換機，通過已有的工業(yè)閉環(huán)以太網與上層電力調度中心后臺進行數據交換[4]。

2 技術創(chuàng)新

傳統(tǒng)榨油生產線電力監(jiān)控管理系統(tǒng)由閉環(huán)且?guī)哂嗟墓I(yè)以太網網環(huán)網、CAN工業(yè)現場總線、RS485現場總線、NB-IOT通信系統(tǒng)構成的榨油生產線綜合性工業(yè)物聯(lián)網平臺。榨油生產線電力監(jiān)控系統(tǒng)應用軟件與設備狀態(tài)監(jiān)控，設備狀態(tài)及工藝流程顯示，設備及電網保護、狀態(tài)及參數采集裝置等組成，可以在分級網絡層面對接多種通信接口的監(jiān)控裝備、數據監(jiān)測設備和智能化控制系統(tǒng)，網絡終端配置有千兆網絡交換機、視頻服務器、現場總線分站、IP電話網關、光纖收發(fā)器，可直接接入視頻攝像機、通信電話、語音廣播、監(jiān)控分站、總線型監(jiān)控設備，可實現快速故障診斷，保證控制的實時性、確定性和可靠性。系統(tǒng)在調度中心建立電力監(jiān)控后臺，對傳統(tǒng)榨油生產線各變電所的高、低壓開關進行遠程監(jiān)測、遙控、遙信、遙調和遙視[5]。

數據傳輸分站具有本安型的以太網、CAN、RS485三種通訊接口，可以接入不同的網絡，可兼容掛接多種接口的監(jiān)控設備，對不同廠家的RS485設備，可通過協(xié)議轉換隔離器轉換為統(tǒng)一的協(xié)議接入，特別適應傳統(tǒng)榨油生產線目前多種通信接口設備并存的現狀，并且現場監(jiān)控分站可脫離系統(tǒng)獨立運行監(jiān)控，自主輸出監(jiān)測控制命令和報警信號，能構成獨立的現場局域監(jiān)控系統(tǒng)。

3 應用地點及效果

傳統(tǒng)榨油生產線電力監(jiān)控系統(tǒng)是在控制中心軟件平臺建立電力監(jiān)控后臺，實現對開關柜電力數據的監(jiān)測，控制設備的開關信號以及變電所內高低壓配電系統(tǒng)開關狀態(tài)及電網狀態(tài)的遠程監(jiān)測，包括電壓、電流、電能、溫度、負載、用電效率。可通過數據分析對相應回路及設備狀態(tài)提供狀態(tài)模擬及特殊狀態(tài)下的預警及報警。也可對電網的應用提供最優(yōu)化解決方案及輔助決策。

在傳統(tǒng)榨油生產線變電站內配備智能隔爆視頻攝像機，并接入變電所的數據基站，進行視頻數據的編碼和壓縮，并通過Ethernet網絡將通過編碼并壓縮后的視頻信息傳輸到上層電力監(jiān)控調度中心，能夠實現對變電所內環(huán)境及空間的視頻監(jiān)視，并通過對設備的遠程操控來對現場設備進行有效的遠程智能化控制，從而實現變電所無人值守的目的[6]。

4 推廣前景

傳統(tǒng)榨油生產線控制系統(tǒng)供電系統(tǒng)的網絡結構復雜，系統(tǒng)內變電所和工作設備配電點供電服務對象主要是蒸炒、粉碎、運輸以及壓榨等主要生產環(huán)節(jié)，具有多種供電類型及供電方式，生產線控制系統(tǒng)復雜，應用區(qū)域分布廣，負荷工作過程及工作條件環(huán)境復雜，且現場工作環(huán)境中存在粉塵、油浸、水等有害介質的滲透及侵害，都會影響供電系統(tǒng)運行。生產線工作過程中產生的不確定因素也較多，在各個關鍵點都可能存在安全隱患，所以提供安全可靠的設備，應用先進的監(jiān)測控制管理技術，設計功能更為完善的傳統(tǒng)榨油生產線安全供電監(jiān)測系統(tǒng)具有必要性。

傳統(tǒng)榨油生產線電力監(jiān)控系統(tǒng)是針對目前供配電系統(tǒng)及設備管理方式的不足，采用上層控制系統(tǒng)，應用電力自動化系統(tǒng)的最新技術，采用數據分析軟件嵌入式技術、數據傳輸網絡分布式網絡技術等進行電力監(jiān)控系統(tǒng)優(yōu)化，可實現傳統(tǒng)榨油生產線電力系統(tǒng)內變電所的無人值守，實現對現場環(huán)境(如人員進出記錄、火災、煙氣等環(huán)境參數)的監(jiān)測。可將變電所內供電系統(tǒng)及現場供電柜回路的電流、電壓、功率因數、溫度、供電負荷、單位時間電能等參數通過RS485現場總線或4～20 mA直流信號進行傳輸，匯總到監(jiān)測基站中，可監(jiān)測供電系統(tǒng)中開關狀態(tài)，根據生產流程和命令判斷是否處于正常狀態(tài)等，可通過上層控制系統(tǒng)判斷及修正現場設備狀態(tài)，分析開關的保護動作整定值等。隨著傳統(tǒng)榨油生產線控制系統(tǒng)中電力監(jiān)控系統(tǒng)的應用推廣，可以有效準確地對供電系統(tǒng)實施一體化實時監(jiān)控，該系統(tǒng)為電網及電力設備的安全運行、精準控制提供了現代化的管理手段，推廣前景廣闊。