变电站自动化技术在电解铝整流系统中的应用及分析

张磊

（七冶安装工程有限责任公司第八分公司贵州贵阳550000）

变电站自动化技术在电解铝整流系统中的应用及分析

张磊

（七冶安装工程有限责任公司第八分公司贵州贵阳550000）

现如今，科学技术发展迅速，变电站自动化技术也在不断进步。目前变电站自动化技术已经被广泛应用于电解铝整流系统中，对此本文首先对变电站自动化技术进行了介绍，然后对电解铝整流系统的组成进行了分析，并且对变电站自动化技术在电解铝整流系统中的应用策略进行了详细探究。

电解铝整流系统；自动化技术；应用

1 引言

整流变电站是铝冶炼企业十分重要的生产环节，其运行质量能够直接影响铝电解生产能否顺利进行。现如今，变电站自动化技术已经被逐渐应用于电解铝企业整流系统中，运行专业技术人员从传统运行模式转变为微机监控运行模式，已经积累了一定的工作经验，但是在自动化技术的应用方面还存在一定的问题。因此，对自动化技术的应用进行详细探究意义重大。

2 变电站自动化技术分析

2.1 变电站自动化的内涵

随着科学技术的发展，变电站自动化技术应用越来越广泛。变电站中最重要的系统就是变电站自动化系统，它对维护电网的安全运行起到重要的作用。变电站监控系统、采集电量设备、保护电网设备等都属于变电站自动化系统中的一部分。变电站自动化技术将二次设备进行优化重组，利用先进技术以达到对系统中的所有设备进行监控、保护及传递信息的目的。采用变电站自动化技术可以更好的保证变电站安全稳定运行水平、降低运行维护成本、提高经济效益、向用户提供高质量的电能。

2.2 变电站自动化技术的现状

RTU保护模式是目前变电站自动化系统中普遍采用的一种模式，它能达到对系统进行继电保护的目的，并且维护相关设备的正常运行。通过采集变电站内的电压、电流等相关信息，对变电站的运行进行控制，及时记录下相关设备运行时的实时数据。变电站自动化系统的应用减少了技术人员的工作时间，在变电站自动化系统出现故障时，自动化系统会自动与相关人员进行沟通，而实时记录的数据信息则为技术人员分析故障原因提供了充足的条件。但是，变电站自动化系统在应用时仍然会出现一些问题，无法达到人们对电量的需求，变电站自动化系统急需完善。

3 电解铝整流系统组成

3.1 整流系统设计原则

①高可靠性原则：稳定可靠的网络结构，元器件干扰能力较强。②易用性及扩展性原则：操作便捷，扩展空间大，后台软件操作人性化。③结构分散式、单元独立化：各个单元相互独立，系统内各个单元均由各自的监控单元、保护单元以及智能通讯单元所构成，模块标准化以及单元之间能够相互转换；数据处理能力比较强，具备实时控制功能；网络宽带大，能够支持多个通讯规约；系统连接方式便捷，报表、数据以及界面实用性强。

3.2 电解铝整流系统的监控

整流系统以及监控系统的主要工作任务是对数据进行采集、处理和分析，具体包括以下几点：交流电压以及交流电流的采集；直流电压、电流的采样；一次设备的状态采样；二次设备信息的处理；自耦变压器油温、整流器冷却水水温等温度的采样。由监控系统所采集的数据，可以通过模拟屏幕以及后台监控画面显示出来，在此过程中，模拟屏的作用是放大的后台监控画面监控系统，其控制功能主要体现在以下几点：①采用远控／手控的方式就地切换：操作人员可以运用计算机实现远程控制；操作人员可以直接操作监控设备控制按钮；通过一次设备控制按钮实现手动控制。②总调／分调切换：总调位置时，可以对多个设备进行调节；分调位置时，可以分别对各个设备进行调节。③通过调节ADAM，对饱和电抗器进行控制。

3.3 微机监控系统的组成

整流系统的微机监控具有画面显示、数据采集、通信管理、辅助运行管理等多个功能，另外，整流系统的模块化程度高，组屏灵活、方便，因此适用性比较广泛。在实际应用中，铝厂整流系统的各个测控单元都能够进行数据采集、处理、分析和控制。总控单元不仅能够与测控单元之间保持数据通信，而且还能够与多个智能设备进行数据通信，包括模拟屏、电度表等等。监控微机后台采用监控系统，能够接收实时数据，并对数据进行有效处理，同时，还可以显示图表和画面，并且对设备进行有效控制。

4 监控系统应用中的新特点

4.1 关于电压、电流的突变控制

在电解铝过程中，电解槽可能会出现电压突然增加或者电流突然减小的情况，如果出现上述现象，则电压和电流的显示值就会出现变化，对此，操作人员可以对变压器档位进行及时调节和控制，这样才能够确保电流恒定。当上述电压、电流变化情况消失时，操作人员可以根据显示值变化情况对变压器档位进行调节。为了有效减轻操作人员工作负担，提高操作便捷性，可以在监控系统中增加电力系统故障录波功能。

4.2 大电流对设备电磁屏蔽的要求

电解铝的直流电流比较大，额定电流最高可达240kA。较大电流所产生的巨大恒定磁场，会对监控系统造成一定的干扰。现场不仅需要对控制室进行屏蔽，而且还需要对各个控制柜采用具有一定屏蔽功能的金属外壳，另外，监控微机系统还应该采用加厚金属外壳避免受到强磁场干扰。但是，在强磁场作用下，普通CRT显示器可能会出现磁化现象，进而造成底色发生变化。对此，可以采用屏蔽措施，有效提高显示画面质量。

4.3 对测量精度的要求

在一般的电力系统中，对于测量精度的要求一般低于0.5级。但是，在电解铝行业中，由于电解槽串联运行，并且电解槽电压一般在4V左右，因此，要求测量精度不仅必须低于0.5级，而且测量绝对误差也应该控制在4V以内。另外，对于电解直流电流精度也有一定的要求，直流电流会直接影响铝厂经济效益。如果电流相对于额定值不断减小，则铝厂生产成本将不断增加、因此，还需要采取有效措施对直流电流测量点误差和偏差进行有效控制。

4.4 对模拟调节的要求

电解铝对于恒流有一定的要求，因此在整流设备中需要采用饱和电抗器。对于饱和电抗器的调节，可以采用ADAM模调装置，ADAM模调的输出波形为阶梯状，并不是平滑连续的，因此会对直流电流稳定性造成影响。对此，在进行模拟调试过程中，应该适当延长ADAM电流变化时间，同时，在ADAM电流变化并联电容，这样能够有效平缓输出波形。

5 变电站自动化技术应用优化措施

（1）为了提升系统抗干扰能力，应该采取有效措施优化通讯软件。在设计过程中，必须综合考虑铝电解生产的强磁强电环境，由于磁场环境比较差，因此，通讯可能会受到干扰，对此，应该尽量选用光纤通讯的方式。另外，在屏蔽双绞线两端，还可以并联100Ω电阻以，以此提升通讯抗干扰能力。

（2）采用科学合理的接地方式，有效屏蔽干扰。对此，不仅需要做好中性点的工作地、防雷保护地，而且还需要加强安全保护以及屏蔽地。尤其需要注意的是，综合自动化控制系统中必须严格遵守“一点地”的原则，这样才能够有效排除接地环路以及电位差所形成的干扰。

（3）在选购相关设备时，应该尽量选择同一公司的监控设备、双通讯接口，这样才能够有效统一通讯规约，提升系统安全性和兼容性。

（4）在对系统进行安装调试过程中，对于不同的信号，需要进行分类处理，采用不同声响、颜色等进行区别，便于值班人员确认，缩短事故处理时间。对于同类信号，可以合并上传。

（5）加强员工培训，定期安排专业技术人员进行演讲和操作示范，使得员工能够及时掌握新技术和新知识，提升设备维护操作技能。同时，单位还应该引进专业技术人才，建立一支高素质专业队伍。

6 结语

综上所述，随着科学技术的发展，变电站自动化技术越来越成熟，将其应用于电解铝行业中，能够有效提升企业生产水平，提高企业经济效益，实现稳步发展。

[1]胡传文.分散式变电站综合自动化系统在电解铝行业中的应用及可靠性分析[J].城市建设与商业网点，2009（03）：36～37.

[2]杨世勇.数字化变电站在电解铝厂中的应用[J].轻金属，2014（06）：79～80.

[3]吴爱军.电解铝整流所综合自动化系统优化改造[J].硅谷，2012（17）：77～78.

TM761

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1004-7344（2016）28-0254-02

2016-9-18