錢(qián)冠華

(黑龍江省科學(xué)院智能制造研究所，哈爾濱 150090)

電力監(jiān)控技術(shù)是智能化生產(chǎn)線(xiàn)分析參數(shù)的重要發(fā)展方向，其在傳統(tǒng)榨油生產(chǎn)線(xiàn)中的應(yīng)用能夠提高生產(chǎn)線(xiàn)的運(yùn)作效率，對(duì)出現(xiàn)的問(wèn)題進(jìn)行有效分析，提供安全有效的保障方式，為生產(chǎn)決策提供有力支持[1]。為使該技術(shù)發(fā)揮更好的效果，對(duì)傳統(tǒng)榨油生產(chǎn)線(xiàn)供電系統(tǒng)的應(yīng)用進(jìn)行設(shè)計(jì)和優(yōu)化[2]。

1 研究開(kāi)發(fā)

將傳統(tǒng)榨油生產(chǎn)線(xiàn)電力監(jiān)控系統(tǒng)根據(jù)功能性區(qū)分為生產(chǎn)設(shè)備用電層、電力一次變電層、通信平臺(tái)層以及地面監(jiān)控層四個(gè)層面進(jìn)行研究。

生產(chǎn)線(xiàn)主要針對(duì)用電實(shí)際情況數(shù)據(jù)計(jì)算、設(shè)備層電力采樣數(shù)據(jù)采集、電網(wǎng)實(shí)際保護(hù)和生產(chǎn)線(xiàn)用電設(shè)備的遠(yuǎn)程操控執(zhí)行，并可利用RS485現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)的通信方式進(jìn)行，將智能傳感器采集到的底層數(shù)據(jù)接入變電所的數(shù)據(jù)測(cè)控基站中。通過(guò)數(shù)據(jù)測(cè)控基站對(duì)底層數(shù)據(jù)的匯總及判斷，有效完成底層測(cè)控?cái)?shù)據(jù)與上層總站的數(shù)據(jù)交換。也可以將變電所綜合數(shù)據(jù)進(jìn)行合理選漏、分布式存儲(chǔ)、時(shí)鐘同步校對(duì)和本地設(shè)備數(shù)據(jù)的監(jiān)控等，并利用光纖建立閉環(huán)Ethernet網(wǎng)絡(luò)，并通過(guò)自建Ethernet網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)主站與測(cè)控基站的數(shù)據(jù)通信。設(shè)計(jì)利用光纖交換機(jī)及光通信設(shè)備組成光纖以太網(wǎng)通信系統(tǒng)與光纖以太網(wǎng)VPN網(wǎng)絡(luò)的形式，組成閉環(huán)通信網(wǎng)絡(luò)。在傳統(tǒng)榨油生產(chǎn)線(xiàn)控制系統(tǒng)主站建立一套適應(yīng)項(xiàng)目環(huán)境的電力系統(tǒng)專(zhuān)用組態(tài)系統(tǒng)，可按照規(guī)范進(jìn)行數(shù)據(jù)監(jiān)測(cè)、設(shè)備控制、信息統(tǒng)計(jì)和數(shù)據(jù)分析[3]。

傳統(tǒng)榨油生產(chǎn)線(xiàn)電力監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)每個(gè)變電所裝設(shè)一臺(tái)電力數(shù)據(jù)監(jiān)控基站。變電所控制的高低壓綜合保護(hù)單元由RS485總線(xiàn)通信接入變電所的測(cè)控基站，再由測(cè)控基站直接接入光纖閉環(huán)環(huán)網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)中，通過(guò)閉環(huán)以太網(wǎng)與上層監(jiān)控主站形成通信連接。

數(shù)據(jù)平臺(tái)設(shè)計(jì)由OPC控制方式將數(shù)據(jù)傳輸?shù)絺鹘y(tǒng)榨油生產(chǎn)線(xiàn)智能化控制平臺(tái)，保證其能夠?qū)崿F(xiàn)測(cè)控?cái)?shù)據(jù)的共享和網(wǎng)絡(luò)信息發(fā)布功能。在變電所中各安裝一臺(tái)電力監(jiān)控分站。電力監(jiān)控分站與變電所內(nèi)的高、低壓開(kāi)關(guān)的綜合保護(hù)器用RS485通信方式進(jìn)行聯(lián)網(wǎng)，實(shí)現(xiàn)變電所的就地監(jiān)控、通信轉(zhuǎn)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(wǎng)交換機(jī)，通過(guò)已有的工業(yè)閉環(huán)以太網(wǎng)與上層電力調(diào)度中心后臺(tái)進(jìn)行數(shù)據(jù)交換[4]。

2 技術(shù)創(chuàng)新

傳統(tǒng)榨油生產(chǎn)線(xiàn)電力監(jiān)控管理系統(tǒng)由閉環(huán)且?guī)哂嗟墓I(yè)以太網(wǎng)網(wǎng)環(huán)網(wǎng)、CAN工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)、RS485現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)、NB-IOT通信系統(tǒng)構(gòu)成的榨油生產(chǎn)線(xiàn)綜合性工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)。榨油生產(chǎn)線(xiàn)電力監(jiān)控系統(tǒng)應(yīng)用軟件與設(shè)備狀態(tài)監(jiān)控，設(shè)備狀態(tài)及工藝流程顯示，設(shè)備及電網(wǎng)保護(hù)、狀態(tài)及參數(shù)采集裝置等組成，可以在分級(jí)網(wǎng)絡(luò)層面對(duì)接多種通信接口的監(jiān)控裝備、數(shù)據(jù)監(jiān)測(cè)設(shè)備和智能化控制系統(tǒng)，網(wǎng)絡(luò)終端配置有千兆網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)、視頻服務(wù)器、現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)分站、IP電話(huà)網(wǎng)關(guān)、光纖收發(fā)器，可直接接入視頻攝像機(jī)、通信電話(huà)、語(yǔ)音廣播、監(jiān)控分站、總線(xiàn)型監(jiān)控設(shè)備，可實(shí)現(xiàn)快速故障診斷，保證控制的實(shí)時(shí)性、確定性和可靠性。系統(tǒng)在調(diào)度中心建立電力監(jiān)控后臺(tái)，對(duì)傳統(tǒng)榨油生產(chǎn)線(xiàn)各變電所的高、低壓開(kāi)關(guān)進(jìn)行遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)、遙控、遙信、遙調(diào)和遙視[5]。

數(shù)據(jù)傳輸分站具有本安型的以太網(wǎng)、CAN、RS485三種通訊接口，可以接入不同的網(wǎng)絡(luò)，可兼容掛接多種接口的監(jiān)控設(shè)備，對(duì)不同廠(chǎng)家的RS485設(shè)備，可通過(guò)協(xié)議轉(zhuǎn)換隔離器轉(zhuǎn)換為統(tǒng)一的協(xié)議接入，特別適應(yīng)傳統(tǒng)榨油生產(chǎn)線(xiàn)目前多種通信接口設(shè)備并存的現(xiàn)狀，并且現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)控分站可脫離系統(tǒng)獨(dú)立運(yùn)行監(jiān)控，自主輸出監(jiān)測(cè)控制命令和報(bào)警信號(hào)，能構(gòu)成獨(dú)立的現(xiàn)場(chǎng)局域監(jiān)控系統(tǒng)。

3 應(yīng)用地點(diǎn)及效果

傳統(tǒng)榨油生產(chǎn)線(xiàn)電力監(jiān)控系統(tǒng)是在控制中心軟件平臺(tái)建立電力監(jiān)控后臺(tái)，實(shí)現(xiàn)對(duì)開(kāi)關(guān)柜電力數(shù)據(jù)的監(jiān)測(cè)，控制設(shè)備的開(kāi)關(guān)信號(hào)以及變電所內(nèi)高低壓配電系統(tǒng)開(kāi)關(guān)狀態(tài)及電網(wǎng)狀態(tài)的遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)，包括電壓、電流、電能、溫度、負(fù)載、用電效率?？赏ㄟ^(guò)數(shù)據(jù)分析對(duì)相應(yīng)回路及設(shè)備狀態(tài)提供狀態(tài)模擬及特殊狀態(tài)下的預(yù)警及報(bào)警。也可對(duì)電網(wǎng)的應(yīng)用提供最優(yōu)化解決方案及輔助決策。

在傳統(tǒng)榨油生產(chǎn)線(xiàn)變電站內(nèi)配備智能隔爆視頻攝像機(jī)，并接入變電所的數(shù)據(jù)基站，進(jìn)行視頻數(shù)據(jù)的編碼和壓縮，并通過(guò)Ethernet網(wǎng)絡(luò)將通過(guò)編碼并壓縮后的視頻信息傳輸?shù)缴蠈与娏ΡO(jiān)控調(diào)度中心，能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)變電所內(nèi)環(huán)境及空間的視頻監(jiān)視，并通過(guò)對(duì)設(shè)備的遠(yuǎn)程操控來(lái)對(duì)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備進(jìn)行有效的遠(yuǎn)程智能化控制，從而實(shí)現(xiàn)變電所無(wú)人值守的目的[6]。

4 推廣前景

傳統(tǒng)榨油生產(chǎn)線(xiàn)控制系統(tǒng)供電系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)復(fù)雜，系統(tǒng)內(nèi)變電所和工作設(shè)備配電點(diǎn)供電服務(wù)對(duì)象主要是蒸炒、粉碎、運(yùn)輸以及壓榨等主要生產(chǎn)環(huán)節(jié)，具有多種供電類(lèi)型及供電方式，生產(chǎn)線(xiàn)控制系統(tǒng)復(fù)雜，應(yīng)用區(qū)域分布廣，負(fù)荷工作過(guò)程及工作條件環(huán)境復(fù)雜，且現(xiàn)場(chǎng)工作環(huán)境中存在粉塵、油浸、水等有害介質(zhì)的滲透及侵害，都會(huì)影響供電系統(tǒng)運(yùn)行。生產(chǎn)線(xiàn)工作過(guò)程中產(chǎn)生的不確定因素也較多，在各個(gè)關(guān)鍵點(diǎn)都可能存在安全隱患，所以提供安全可靠的設(shè)備，應(yīng)用先進(jìn)的監(jiān)測(cè)控制管理技術(shù)，設(shè)計(jì)功能更為完善的傳統(tǒng)榨油生產(chǎn)線(xiàn)安全供電監(jiān)測(cè)系統(tǒng)具有必要性。

傳統(tǒng)榨油生產(chǎn)線(xiàn)電力監(jiān)控系統(tǒng)是針對(duì)目前供配電系統(tǒng)及設(shè)備管理方式的不足，采用上層控制系統(tǒng)，應(yīng)用電力自動(dòng)化系統(tǒng)的最新技術(shù)，采用數(shù)據(jù)分析軟件嵌入式技術(shù)、數(shù)據(jù)傳輸網(wǎng)絡(luò)分布式網(wǎng)絡(luò)技術(shù)等進(jìn)行電力監(jiān)控系統(tǒng)優(yōu)化，可實(shí)現(xiàn)傳統(tǒng)榨油生產(chǎn)線(xiàn)電力系統(tǒng)內(nèi)變電所的無(wú)人值守，實(shí)現(xiàn)對(duì)現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境(如人員進(jìn)出記錄、火災(zāi)、煙氣等環(huán)境參數(shù))的監(jiān)測(cè)?？蓪⒆冸娝鶅?nèi)供電系統(tǒng)及現(xiàn)場(chǎng)供電柜回路的電流、電壓、功率因數(shù)、溫度、供電負(fù)荷、單位時(shí)間電能等參數(shù)通過(guò)RS485現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)或4～20 mA直流信號(hào)進(jìn)行傳輸，匯總到監(jiān)測(cè)基站中，可監(jiān)測(cè)供電系統(tǒng)中開(kāi)關(guān)狀態(tài)，根據(jù)生產(chǎn)流程和命令判斷是否處于正常狀態(tài)等，可通過(guò)上層控制系統(tǒng)判斷及修正現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備狀態(tài)，分析開(kāi)關(guān)的保護(hù)動(dòng)作整定值等。隨著傳統(tǒng)榨油生產(chǎn)線(xiàn)控制系統(tǒng)中電力監(jiān)控系統(tǒng)的應(yīng)用推廣，可以有效準(zhǔn)確地對(duì)供電系統(tǒng)實(shí)施一體化實(shí)時(shí)監(jiān)控，該系統(tǒng)為電網(wǎng)及電力設(shè)備的安全運(yùn)行、精準(zhǔn)控制提供了現(xiàn)代化的管理手段，推廣前景廣闊。