基于人工智能自動化設(shè)備運行高壓線路保護問題研究

陳靜洋

（1.河鋼股份有限公司承德分公司，河北 承德 067002；2.河北省釩鈦工程技術(shù)研究中心，河北 承德 067002）

基于人工智能的鋼鐵廠電氣自動化設(shè)備是鋼鐵廠中最重要的設(shè)備，但是隨著科技和經(jīng)濟的不斷發(fā)展，我國各實體企業(yè)對于鋼鐵的需求量逐年增加，為了增加產(chǎn)量、減少施工成本，很多企業(yè)都選擇了基于人工智能的鋼鐵自動化冶煉設(shè)備[1]。但是這種基于人工智能的自動化設(shè)備復雜的結(jié)構(gòu)使得很多冶煉儀器超負荷運轉(zhuǎn)，電氣自動化設(shè)備的高壓線路穩(wěn)定性極差。為了不發(fā)生安全事故，很多鋼鐵廠只能間歇性停產(chǎn)，嚴重地影響了生產(chǎn)效率和利潤率。為了能夠解決基于人工智能的鋼鐵廠電氣自動化設(shè)備運行過程中的高壓線路問題，保證在過負荷運轉(zhuǎn)下電氣設(shè)備的線路穩(wěn)定，本文對基于人工智能的鋼鐵廠電氣自動化設(shè)備運行高壓線路保護問題進行研究。首先簡要描述基于人工智能的高壓線路運行特點，明確高壓線路與普通線路的不同，并得到基于人工智能的高壓線路繼電保護裝置發(fā)生故障的原因。然后對基于人工智能的鋼鐵廠電氣自動化設(shè)備運行過程中的高壓線路問題進行分析，得到高壓線路中常見問題的原因和表現(xiàn)形式，最后根據(jù)常見問題分別探究高壓線路的具體保護措施。

1 基于人工智能的高壓線路概述

高壓線路保護的工作目的是保護用電設(shè)備運行的安全性，由于其設(shè)備內(nèi)部電壓值過高，且每個高壓設(shè)備的內(nèi)部構(gòu)造都不相同等原因，即使是相對較簡單設(shè)備的高壓線路的保護都是一項十分復雜工作。因此，進行高壓電蘆葦互動人員都需要極高的專業(yè)素養(yǎng)[2]。在基于人工智能的電路中，高壓輸電線相比普通輸電線差別很大。在高壓線路中，電力一般都是以高壓的形式存在，因此其整個電氣設(shè)備對導線的要求也很高。

在基于人工智能的電氣設(shè)備運行過程中，由于自動化設(shè)備本身的智能性，如果高壓線路發(fā)生故障，高壓電路就會立即向機電保護裝置發(fā)送信號斷開相關(guān)電路，對整個電氣設(shè)備的高壓線路進行保護。這個繼電保護裝置在高壓線路中被稱為繼電器，是一個具備隔離電壓功能的自動開關(guān)，在使用了基于人工智能的自動化電氣設(shè)備中十分常見。基于人工智能的繼電器能夠在高壓線路發(fā)生故障之后，以最快的速度自動關(guān)閉故障設(shè)備的電力開關(guān)，并發(fā)出相關(guān)警報。但是由于在電氣設(shè)備運行過程中，繼電器兩端不能同時進行保護工作，因此若設(shè)備運行負荷量過大，則即使有繼電器也不能將開關(guān)同時斷開，基于人工智能的自動化電氣設(shè)備高壓電路就會產(chǎn)生不可逆轉(zhuǎn)的故障。

2 鋼鐵廠電氣自動化設(shè)備運行高壓線路問題分析

在基于人工智能的鋼鐵廠電氣自動化設(shè)備運行過程中，若設(shè)備運行負荷過大，很容易導致高壓線路出現(xiàn)問題，其主要表現(xiàn)如下表所示。

表1 高壓線路中常見問題

如上表所示，系統(tǒng)電壓的異常問題主要可以表現(xiàn)為電壓過高和電壓過低兩種，結(jié)合基于人工智能的鋼鐵廠電氣自動化設(shè)備高壓線路的運行規(guī)律可以發(fā)現(xiàn)，電壓過低問題非常常見[3]。電壓過低一方面可能是由于外部電壓供給不足，還有可能是系統(tǒng)內(nèi)部的線路和變壓器分流過多，導致儀表上的數(shù)字低于正常電壓值的下限。當電力設(shè)備中的電壓表內(nèi)數(shù)字高于正常值時，可以看作電壓過高，一般情況下，只有兩種情況會造成系統(tǒng)電壓過高。其一是外部電壓異常導致的系統(tǒng)電壓過高，其二是基于人工智能的鋼鐵廠電氣自動化設(shè)備內(nèi)部無功輸出過大，引發(fā)電流和電壓的異常變化，導致設(shè)備無法正常運行。

當設(shè)備頻率數(shù)據(jù)發(fā)生異常時，一般情況下其根本原因為系統(tǒng)頻率與額定頻率之間差異較大。如果基于人工智能的鋼鐵廠電氣自動化設(shè)備自身的頻率高于額定頻率超過0.2HZ，則其AGC 的總頻率就會高出正常值0.1HZ，這樣足夠使基于人工智能的電氣自動化設(shè)備的發(fā)電機發(fā)生故障[4]。如果一個設(shè)備的發(fā)電機發(fā)生故障，該設(shè)備就無法正常運行，因此一旦電氣設(shè)備的頻率發(fā)生異常，就必須及時排除隱患。

正常情況下，基于人工智能的電氣自動化設(shè)備系統(tǒng)震蕩的異常情況是相對來說較為安全帶設(shè)備故障。結(jié)合人工智能自動化系統(tǒng)高壓電路的常規(guī)電壓圖譜可以看出，在設(shè)備運行時，系統(tǒng)震蕩是一個非常常見的問題，每次從發(fā)電機開始運轉(zhuǎn)到設(shè)備停止運動，幾乎都會發(fā)生系統(tǒng)震蕩的情況。電氣設(shè)備中的電流電壓表發(fā)生周期性擺動，數(shù)據(jù)數(shù)值發(fā)生波動，都能夠證明系統(tǒng)震蕩的發(fā)生，系統(tǒng)震蕩一般都會伴隨電氣自動化設(shè)備的噪音和轟鳴聲。

基于人工智能電氣自動化設(shè)備的開關(guān)異常通常表現(xiàn)為開關(guān)跳閘和開關(guān)失靈另種形式，其中開關(guān)跳閘表現(xiàn)得最為明顯。一旦人工智能自動化電氣設(shè)備內(nèi)的部分裝置開關(guān)跳閘，則會直接導致光字牌閃爍現(xiàn)象，接著監(jiān)控系統(tǒng)中的指針會發(fā)生不規(guī)律的擺動，且顯示器中的示數(shù)會直接歸零[5]。從以上現(xiàn)象就能直接看出開關(guān)跳閘對人工智能自動化電氣設(shè)備的危害，尤其是設(shè)備中的零部件通常會直接損壞。而開關(guān)失靈雖然不會直接導致設(shè)備故障，但其會直接引發(fā)系統(tǒng)警報，一旦警報聲響起，以上光字牌、系統(tǒng)指針、顯示器的異常就會同樣出現(xiàn)在開關(guān)失靈中。

在人工智能自動化電氣設(shè)備的線路問題中，最嚴重的就是母線故障。如果母線出現(xiàn)故障，甚至會直接導致警報和人工智能自動化電氣設(shè)備系統(tǒng)的大范圍停產(chǎn)。在此過程中，電器參數(shù)隨時會發(fā)生不規(guī)律的變化以及開關(guān)跳閘情況，電壓值也會直接降為零。一旦發(fā)生人工智能自動化電氣設(shè)備高壓線路中的母線故障問題，必須及時進行維修，否則其引發(fā)的設(shè)備故障會十分嚴重。

3 高壓線路保護措施概述

3.1 系統(tǒng)電壓異常

根據(jù)上文的高壓線路問題分析，可以將系統(tǒng)電壓異常的保護措施分為系統(tǒng)電壓過低維護和系統(tǒng)電壓過低維護。當系統(tǒng)電壓過低時，可以通過檢查測量儀器的數(shù)據(jù)和設(shè)備的具體情況，判斷高壓線路是否正常。若測量儀器無故障，但系統(tǒng)電壓仍然過低，就必須調(diào)整內(nèi)部電壓和外部電壓，以保障整個人工智能自動化電氣設(shè)備高壓電路的正常運行[6]。在這個過程中，必須按照由高到低、有有功到無功的順序?qū)θ斯ぶ悄茏詣踊姎庠O(shè)備的電壓進行調(diào)整。若系統(tǒng)電壓過高，就應(yīng)當及時調(diào)整外部電壓輸出，使電壓達到正常數(shù)值。若調(diào)節(jié)輸出后，電壓依然異常，就必須適當減少內(nèi)部的人工智能自動化電氣設(shè)備機組運行。當以上兩種方式都無法降低電壓時，則系統(tǒng)電壓過高的原因只能是高壓線路發(fā)生故障，此時應(yīng)排查線路故障的范圍，并及時更替老化線路，使系統(tǒng)電壓恢復正常。

3.2 頻率異常

由上文可知，人工智能自動化電氣設(shè)備的頻率異常通常會導致發(fā)電機損壞，因此要想對人工智能自動化電氣設(shè)備高壓線路進行保護，就必須保證發(fā)電機設(shè)備的完好無損。系統(tǒng)發(fā)電機主保護及后備保護電路的示意圖如下所示。

圖1 發(fā)電機主保護及后備保護電路示意圖

如上圖所示，在復雜的電源回路中，要想保護高壓線路，就更需要為人工智能自動化電氣設(shè)備提供良好的環(huán)境，減少頻率異常次數(shù)，對整個發(fā)電機組處理調(diào)整。并結(jié)合整個發(fā)電機的頻率數(shù)據(jù)以及相關(guān)規(guī)章制度，對保護程序進行處理。

3.3 系統(tǒng)震蕩

當人工智能自動化電氣設(shè)備發(fā)生系統(tǒng)震蕩時，首先檢查發(fā)電機設(shè)備是否失磁，若是由該情況導致的系統(tǒng)震蕩，則應(yīng)迅速解決系統(tǒng)內(nèi)部的隱患。此時應(yīng)在非智能狀態(tài)下增大AVR 的輸出功率，若是AVR 處于自動狀態(tài)，則可以任其自行處理。當排除掉發(fā)電機失磁的隱患，系統(tǒng)卻仍然震蕩時，則該系統(tǒng)震蕩是由發(fā)動機運行頻率過高導致的，此時應(yīng)適當減少人工智能自動化電氣設(shè)備發(fā)電機的做功。在對系統(tǒng)震蕩問題進行維護時，需要注意不能隨意更改主接線，同時嚴格監(jiān)視人工智能自動化電氣設(shè)備高壓線路的運行額度，防止其超出限額。

3.4 開關(guān)故障

在人工智能自動化電氣設(shè)備高壓線路的維護中，開關(guān)故障問題主要分為開關(guān)跳閘和開關(guān)失靈兩種情況。發(fā)生開關(guān)故障時，應(yīng)首先檢查各地區(qū)的電流電壓表是否完好，若完好則根據(jù)電流電壓表判斷故障的具體地點。得到故障線路的具體區(qū)位之后，就應(yīng)該詳細檢查該區(qū)域的開關(guān)設(shè)備，在這個過程中需要注意不能強行推送相關(guān)開關(guān)拒動[7]。然后根據(jù)具體情況對人工智能自動化電氣設(shè)備的過載問題進行進一步檢驗，并根據(jù)檢驗結(jié)果確保線路檢修順利完成。開關(guān)失靈時，可以通過直接更替開關(guān)的方式達到維修的目的。

3.5 母線故障

母線故障是人工智能自動化電氣設(shè)備高壓線路維護中最重要的環(huán)節(jié)，首先對整根母線上的所有開關(guān)連接進行檢查，判斷這些開關(guān)是否正常工作。若有未正常工作的部分，則對其進行全面的檢修。其次，全面檢查所有與故障母線連接到設(shè)備零件，保證該人工智能自動化電氣設(shè)備零件完好性。并在排除故障之后，恢復母線運行的正常。

4 結(jié)語

綜上所述，在基于人工智能的鋼鐵廠電氣自動化設(shè)備運行過程中，高壓線路的穩(wěn)定性和安全性具備重要的意義。本文從高壓線路中存在的問題出發(fā)，對基于人工智能的鋼鐵廠電氣自動化設(shè)備高壓線路的防護工作進行分析研究。降低了電氣設(shè)備的損耗，保證了設(shè)備運行過程中的安全性，實現(xiàn)了生產(chǎn)效率和利潤率的提高，具備良好的經(jīng)濟效益和社會價值。