電力集控在銅礦中的應用

周祥 初琪 楊波 趙恩龍 馬心偉

引言

電力集控技術在整體電力系統的運作管理中已經具備了廣泛的應用，在銅礦開采工作進行時，原先銅礦供電系統相對簡單，在現有的有色金屬開采企業中具備較少的普及度，而隨著近年來，我國工業體系銅礦年產量的逐漸上升，銅礦開采過程中，整體的供電系統已經發生了轉變，從以往的單一變電站供電模式進行了擴展，轉變為現有多個變電站同時參與供電供能，這也可以得出我國現今銅礦產業過程中，基于銅礦的產量提升，生產規模擴大，單獨的變電站供電已經難以滿足產業發展，而多樣化的運營系統供電也對相關操作人員的管理素養和技能水平提出了一定的挑戰，管理人員操作不當，或監管不到位，會對礦井的日常運作和生產過程埋下一定的安全隱患。因此，基于銅礦生產規模的擴大化，功能系統規模的擴張和生產水平的不斷提升，需要采取一定的措施來保證銅礦生產過程中供電系統能安全可靠運行，電力集控中心的建設和電力集控技術的應用能幫助改善目前銅礦供電系統過程中由于變電站規模擴大和管理人員素質差異而造成的相關問題。

一、對某有色金屬企業銅礦生產供電現狀介紹

某公有色金屬公司電力系統建設了1座110kV變電站，設2臺80MVA主變，有110kV、35kV及10kV三個電壓等級；分別在3660工業場地和尾礦庫庫區建設了1座35kV變電站。根據電力系統的分級調度管理體制，110kV變電站110kV電壓等級由供電局地調度中心調度，其他電壓等級及2座35kV變電站和6kV以上變配電室自行管理。

工程達產最大負荷約76.7MW，最大負荷利用小時數約5476小時，年均用電量約4.5億kWh。為了滿足以電為主的用能需求，確保能源供應和用能質量，需要對目前的電力系統及主要用能設備進行全過程、全數據的集中監測、控制和統一調度，幫助電力調度和專業管理人員實時掌握系統狀態，及時發現和處理供電故障、及時了解真實的能耗情況，確保能源供給最佳運行。

二、電力集控系統的組成

在相關企業進行電力運作和電力穩定調控過程中，電力遠程集控系統起到了至關重要的操控和管理作用，其運作核心是集控自動化系統，該系統的建立和完善需要多臺設備的組成支撐，在系統的準備和起始階段，需要設定設備運行的正常狀態，以便在后期對設備進行狀態調控時能區分設備的工作狀態是否正常，因此，在系統的準備和起始階段需要將設備正常運行時相關數據信息錄入系統中。在系統的運作過程中，當某設備發生故障時，系統終端操控集控系統，通過對比實時狀態下的設備運行時的信息輸入和工作狀態，發現設備的運行狀態不再維穩，發生了變化，就能自動判斷該故障的起始設備位置，甚至可以通過對比具體的運行數據差異，判斷具體的故障狀態和相關原因，通過該分析指導和幫助有關人員開展維修工作，若本身故障造成的影響較小，或者故障本身屬于非急性故障，那么可以通過系統自動化的狀態調整或者數據信息調控進行自動維修，若是在發生較大故障的狀況下，則需要相關維修人員介入[1]，進行搶修和幫助恢復生產。電力系統集控技術既可用于單獨的電力供應企業進行相關的電力技術操作，也可用于部分企業內部的生產過程中，對于有色金屬公司的運作體系而言，在銅礦生產過程中，相關電力系統運作的復雜化和變電站設備運作數目的增加，其應當具備與電力集控系統集成運作的功能性。除此以外，電力集控系統同時包括數據平臺，顯示系統與人員監控數據采集系統等，數據平臺是整體電力系統運作的平臺支撐，通過相關平臺能統領整體的設備運行狀態，當出現運行故障時，有關人員首先需從數據平臺入手進行初步的勘察和故障判斷，快速找出事故原因，試圖進行生產的恢復；而顯示系統則能實現實時的設備運作狀態監控和數據信息的直觀展現過程，體現設備的正常運行狀態，幫助管理人員對相關設備進行管理和監測，顯示系統的功能，就其目的性而言，與實時監控系統存在互補性和互通性；監控數據采集系統同樣能幫助有關人員實現快速準確的設備監測和運行過程。

三、系統建設方案

其一，要求提升電力系統的供電運行水平，減少由于能源供應短缺而造成的停電現象，減少停電次數和單次停電耗費的時間，并降低其對于電力系統運作和銅礦開采過程中出現的一系列生產損失，在電力系統運作過程中，要求實現故障的自動隔離和分類處理，進而減小企業生產范圍內的停電故障影響，在電能供應故障區域需及時有效處理故障問題，盡快恢復供電，弱化停電問題對于非故障區域的運作影響。

其二，在電力系統運作過程中，對于相關實時的電力調控數據需要及時收集，在企業系統范圍內實現數據的共享和設備的互補，幫助實現電力調節和控制的一體化運作。

其三，在供電系統運作過程中需要實時進行數據監測，幫助改善電壓的運作平穩度，實現電壓供能的安全性，同時需要實現整體電力系統運作的穩定性。

其四，為幫助實現公司電力系統的電能損耗問題，在電力系統運作過程中，通過對整體的變電系統進行實時的調控和運作，優化供電系統運作結構，進行實時的運作配置影響，從源頭盡可能降低本身的電力集控過程的能源消耗。

其五，電力系統運作過程中，需要實現對于供電系統進行配置的優化和管理的細化，需要提升各變電站的運作性能，進而細化提升各單位的供電設備的利用率和運作有效性，降低故障發生率，提升運行效率，實現供電系統的集約化和有效性運作。

其六，在某有色金屬公司運作過程中通過對實時的變電站供電運作進行調節和監控，同時也通過對整體的電力系統運作進行系統的優化和細化管理，搜集相關運行數據，反饋到領導的電力系統運作決策上，進而完成科學的設備配備工作，供能配比和配電系統的規劃工作，為整體企業的建設做出數據支撐和決策服務[2]。

其七，在某有色金屬公司成功開展上述工作和達到相應目標的基礎上，通過對整體的電力系統進行科學合理的規劃和有效的配比調控工作，幫助其實現科技型企業創新，通過對供電系統開展自動化管理，真正提升企業的現代化管理水平，實現管理過程的有效性，進而將管理水平和調控技術的提升反饋到企業的經濟效益問題上，以提升公司的各項生產效益和經濟收益。

其八，在某有色金屬公司的電力系統調控過程中，通過對整體的電力系統調控工作，實現設備的智能化調控和整體化運作，進而可以實現遠程辦公和監控，在管理人員進行數據瀏覽和數據監控工作時，完全能夠在不受地理限制的情況下，遠程對數據和電力情況進行收集和調控工作，同時該目標的實現也較好地保障了管理人員的人身安全問題，降低了相關工作時的意外事件發生概率。管理人員在遠程終端就電力系統的運作狀況對系統進行訪問，查看實時監控畫面，相關人員可以通過手機或是電腦查詢供電系統運作過程中的各項參數，進而判斷供電系統運作是否正常、平穩和有序，實時了解變電站運營狀況。

其九，信息收發功能，對于相關系統各部分的運作進行調控時，需要實現關鍵數據分門別類、發送和調節，將重要的數據信息發送到不同的管理人員終端，實現遠程監控功能，同時也幫助實現了管理的及時性和細致化，提升了公司的管理水平。

四、方案建設細則

（一）方案的架構工作

根據對公司的運作狀況和管理水平進行的排查和調研工作，在本方案設計過程中，考慮采用開放式系統進行運作，同時采取具備分布式可集約化的網絡結構，進行系統的細化工作。

電力系統的整體結構需要多種硬件設備支持，在硬件的接口要求上，必須符合國際相關標準，實現工作的標準化。而就供電系統的數據服務器和數據采集相關設備的等重要結構單元而言，需要采取冗余網絡架構進行配置，在整體電力系統正常運作時，各結構單元需要幫助電力系統實現符合的分攤和均攤化，因此就相關服務器設備而言，整體服務器應無主次要求分別。當其中一臺服務器設備出現故障時，或者部分服務器設備出現整體運營停滯狀況時，要求將故障服務器設備的負責功能板塊和收集到的相關數據進行分攤傳送和整體維護，將數據信息傳輸到其他可以正常運作的服務器設備上，保障系統的有序運作，不至于由于一臺服務器故障而造成整體的系統運作停滯。若是出現整體的服務器癱瘓或者是負責數據采集功能的服務器全部發生運作故障時，相關服務器節點中的數據信息能夠有序轉移到其他的運作節點中，避免系統癱瘓，保證有效運行[3]。

在整體的系統運作過程中，網絡結構的構建工作實現了細節化，應用雙重網絡架構，在設備的負載運營工作中幫助實現平衡和細致化調節，在此過程中，單一的網絡故障問題將通過設備的分載和調控，幫助將故障問題的影響降至最低，將系統的實時轉換提升至較高水平，由此可知，單一的網絡故障將不再影響到系統的整體運作水平，而在面對復雜系統的運作流程問題時，網絡結構也需實現調整和轉換，通過對相關設備進行有取舍的分壓和負載操作來降低故障的影響。

在整體的電力系統運作過程中，需要考慮采用具備開放式的系統結構，保證系統與供電系統內部的相關系統能進行有效的聯系和通訊便利性，同時也需要允許電力系統外相關終端對于系統本身的訪問操作，實現整體系統的開放性。

在整體的系統運作過程中，網絡構建需要具備一定的擴容體系，便于在系統中進行深化和細化，避免系統在后續工作過程中，產生軟件系統需要時，由于容量問題而影響工作進程，包括由于時間同步和人員管理層面的調控體系等構成的集控中心硬件架構網絡，同時也包括集控主站，變電站子端，網絡傳輸通道等部分，幫助實現整體供電供能系統的合理有序運行。

（二）系統主站硬件設備一覽

系統主站硬件設備主要由以下幾部分組成，其一，具備中心主站設備，中心主站設備主要包括如采集服務器，數據庫服務器和SCADA服務器等系統設備；其二，具備常態化監控設備以及操作支撐設備，上述設備也需要支持數據的維修反饋和報表支撐工作等；其三，維穩設備，包括網絡安全設備以及局域網服務器等；其四，光纖接入設備；其五；具備可持續性的電源供能系統。電力系統由上述設備組成的前提下，需要具備跨平臺安裝和操作的能力，因此需要有LINUX系統的支撐，利用LINUX系統的高安全性和高便捷性，來滿足供電系統工作過程中的一系列操作需要，提升操作成效，而在實際的操作流程中，相關設備需要實現冗余配置化，保證單一故障的發生不會影響到系統的正常運行，各項操作流程和系統運作過程都需要滿足電力二次系統的相關安全規范，由此保證工作人員的安全和系統運行的穩態性；最后，電力系統設備需要具備遠程的監控和操作功能，相關管理人員基于時間、空間限制難以進行實時的操作轉換和維護維穩，因此需要具備遠程操作功能來保證整體電力系統能正常運作。

（三）系統操作的實施細則

在對SCADA系統數據進行操控和數據處理工作時，在除去實時的監控信息板塊后，需要對相關信息進行儲存，以便后續的報表處理和數據查詢操作，相關儲存的數據也可用于領導層的決策工作，SCADA系統能幫助實現數據信息的存儲和查詢功能，實現數據信息的實時化操控。

在電力集控系統的運行過程中，對一系列供電系統內各對象實行管轄責任制度，對相關節點進行權限操控，對相關屬性實施衡量和操控，在各個級別層面，用戶需要對有限的節點范圍實行分對象操作和分區域操作，對不同的網絡區域進行操作的細化，同時要對用戶設置訪問級別和限定相關訪問權限，各級別用戶僅能在其職責和權限范圍內對電力集控系統進行訪問和開展相關操作，對于不同的操作人員，應針對不同的網絡區域和負責板塊，實現操作的專一化和細致化，同時上述操作細則的開展也體現了操作流程的有限責任制，在某一部分設備出現故障時，能夠有針對性地落實相關人員細則問題。

在電力集控系統的運行過程中，WEB系統服務是實現對系統的監控與數據查詢功能進行聯系和擴展，使各單位能對系統產生有序的訪問和便捷的措施要求。在相關訪問要求外，對于終端計算機用戶而言，WEB服務的準入門檻較低，用戶端無須安裝任何控制插件，在進行信息的瀏覽和操控過程時僅僅需要在用戶端計算機中安裝相關瀏覽器即可。

在電力集控系統的運行過程中，對相關站點的運行過程需要實現監控和保護操作，需設置相應的后端監控平臺，將變電站的相關設備進行統籌管理和規劃安排，需要設定信息流通和運輸平臺，將設備相關信息傳送至后臺進行分析和處理工作，由于各變電站信息相對獨立，因此在實際的操作過程中需要設置遠程通信裝置，在集控中心同樣需要設置終端通訊設備，實現對各變電站的人員安排和統籌規劃工作，保證整體通信工作的流暢性和相關指令下達的完整性。要實現上述目標，需要在整體變電站已有設備下設置通訊機，將變電站子站的通訊數據通過通訊機進行傳輸，實現信息遙控。

結束語

本文通過對某有色金屬公司的相關變電構建進行分析，從電力集控系統的技術內涵角度出發，分析和闡述電力集控系統的組成和運行方式，在電力遠程系統的運作過程中，降低人力資源投入和事故發生概率，優化變電站子站管理，提升企業的經濟運行效益，改善企業的運行管理模式，實現智慧化運行。