炼化供电系统向数字化转型提高供电保障能力的探索与实践

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摘要：摘要：本文针对石化行业高压供电系统中传统型微机保护装置在实际运行中出现的利弊关系进行分析，实现传统型炼化供电结构向数字化电网转型的关键性战略。由此强化电网运行的可靠性、安全性、实时性与经济性，规范电力调度远动通讯规约与接口的发展方向，为大

　　摘要：本文针对石化行业高压供电系统中传统型微机保护装置在实际运行中出现的利弊关系进行分析，实现传统型炼化供电结构向数字化电网转型的关键性战略。由此强化电网运行的可靠性、安全性、实时性与经济性，规范电力调度远动通讯规约与接口的发展方向，为大型炼化企业电力系统的安稳运行打好信息化的攻坚战。

　　关键字：数字化 配电 网络 规约

　　前言：

　　随着炼化企业加工量的逐年增长，对电能的需求量也越来越大。我们做为西部地区大型炼化企业，对其炼油区两套110KV供电系统之一自上而下进行剖析。其中大容量主变、出线间隔数量随着逐年改造和炼化发展也越来越多，传统的音响报警、光字牌及控制屏的管理模式已远远不能适应炼化企业供电网络的需求和发展。通过逐年的升级改造，目前已实现约50%的高压变电所遥测、遥信、遥控等数字化信息的上传，但从企业发展模式看需要上传至中央变电站的信号量远远不止这些，且数字化后的高级分析能力还有待提高和扩充。这对于我们炼化企业电力自动化系统的数据通信能力、可靠性和未来发展方向提出了更高的要求。

　　一、目前电气自动化系统弊端：

　　从近几年各地区炼化企业及大型国企的电网配电设施所发生的事故分析，均反应出一个比较突出的问题，即：电网信息自动化管理的缺失、不健全、不完善，虽有电力监控系统，但仅仅只发挥了“观”的作用，未将数据用于设备趋势分析等深层应用，大量的人力仍然用于简单巡检过程，且多数设备缺陷电网故障是无法用眼和耳能观察到的，信息化系统的不健全将会导致事故扩大等诸多的不可靠。由此正视问题的关键是缺少一个设备的全数字化接入及综合性分析电网管理系统。

　　二、数字化电网发展的优势和必要性：

　　本着统一现有电网自动化系统，制定出一个未来长期通用的接口模式和数据接入模式，最大限度融合的同时，发展大数据分析的优势，将复杂性数据用模型进行优化，最终提供可指导生产和优化电力运行数字化网络体系。

　　用科技布局石化，用数字化的管理弥补老旧人工管理的不可靠，强化数字全局意识，利用不易出错的信息化技术提高企业配电网的稳定性及可靠性，强化供电系统的布防意识、状态监测及预知維修能力。将存在不稳定因素的“人”转化到其擅长的维护和维修的辅助工作中，通过各类电气设施、设备的数字化信息接入，纳入大数据进行自动分析、快速研判出一个辅助结果，最终为企业优化人力资源提高供电效率，减少或杜绝各类非计划停工为炼化企业和社会带来最大经济效益而砥砺前行。

　　三、企业数字化转型的必要措施：

　　1、整合电力自动化系统：将两个中央变电站西门子监控系统与国电南瑞系统进行对比，最终摒弃了存在设计缺陷，且研发保障能力较弱的西门子综自系统，保留可扩充力较强、稳定且研发团队可进行大数据分析的国电南瑞综自系统。充分发挥国企今后主要推行的企学研协同发展方向，为国企和电力能源共谋福利。

　　2、用三层网络强化数字化电网：在电力综自平台确定的前提下，构建全覆盖的光纤网络，并引入三层TCP/IP网络与VLAN相结合的电力数字化专网，用互联网的技术强化电气自动化网络体系，并通过防火墙及隔离装置进行最终内外部端口管控和安全措施布防。企业内部通过TCP/IP地址划分不同的变电所，用电气编号与网络编号相结合的方式共同定位设备，设定访问权限，通过VLAN及网络路由技术隔离和连接不同变电所的电气化设备，用网络技术覆盖所有高压变电所数千台高压设备及数万台低压设备，进行统一快速定位远程管理、重点异常监控和数字化预警、报表报警、远程调试等功能综合数字化管控，避免了人的不可靠和人工巡检的遗漏，最终用数字体系来强化电网快速响应能力。

　　3、制订接口丰富的数字化端口设备：设备数字化的关键是接口设备的转换，这里面包含接口和规约，那么选用什么样的通讯接口设备来融合企业内上百家不同的电气自动化仪器仪表?我们通过长期现场实际应用和国内无数通讯管理机的综合验证，最终确定NSC2200E国电南瑞的通讯管理机，该通讯管理机外观和保护装置一样，配置的接口丰富包括串口RS232、总线RS485、现场总线PROFIBUS 及以太网(TCP/UDP)接口;支持的通讯协议自由度很高，包括IEC103/101/104 等国际协议，并支持可扩充国内常见的数百种规约。能为我们企业电网内各类重要设施设备提供全面的数字化接入，最终实现除高压综保外的包括UPS、EPS、直流柜、变频器、智能电度表、低压马达保护器等设备接入。

　　4、完善自动化标准及规范：从制度层面补充建立一套“炼化系统配电设施综合自动化接口及规约标准规范”，以往电气自动化设备接入级标准企业内部无固定要求，均是依据厂家标准而定，但我公司通过多年现场应用后发现各厂家标准不一，后期接口混乱且不便于未来大数据融合，最终按照石化系统的装置重要程度和类型分类推出了相应的接口及规约标准规范，包括各类PLC的MODBUS、电度表DLT645、综保IEC101、IEC103、IEC104协议、GPS、DNP3.0、CDT电力专用协议等的融合，使各类电力智能设备均可接入，冗余度高发展前景远大。完成了企业电网内高至110kV、35 kV、10kV、6 kV，低至0.4kV的电力设备制订出统一数字化接口标准和底层规约。使炼化企业在今后各类改造和新建项目中有依据、有标准、有指导更快的将各类设备转化为数字化信息源。

　　5、数据库的整合及数字化应用：我们知道任何数字化后的设备信息均需有相应强大的数据库支持和后期研发团队的协作，我们布局的电力数字化核心采用Oracle数据库，依托LINUX的稳定平台将前置通讯、数据采集、实时数据、历史数据、消息告警系统、数据分析系统等融合一体并构建出互为冗余的双网多服务器中进行任务分布。同时将高级数据分析、WEB发布及APP功能等独立出专用服务器，在保障保护装置SOE类告警毫秒级响应的基础上，充分利用电网数字化后的各类信息进行多项高级应用，包括能量平衡、实时故障录波监测、设备故障预警、保护设备远程维护、负荷自动优化、自动倒闸操作、红外视频测温告警、机器人巡检、异常及入侵视频预警系统等，最终形成石化电网的大数据共享机制，从管理上将数字化系统全面布局炼化企业，为企业带来稳定能源保供的同时，推进新的利润增长点和节能环保措施的落实，为企业数字化转型迈出关键的一步。

　　6、用GPS统一数字化信息：数字化信息在实际应用中往往容易被忽视的就是时钟问题，没有一个统一时钟标准，会造成智能设备间时钟偏差几分钟、几十分钟、几小时甚至几天，在事故分析和主要故障原因研判时将耽误大量的时间及精力计算误差，最终延误炼化装置的快速电力恢复，甚至误判对企业造成的损失和社会影响等不可预计。在企业供电系统向数字化转型中我们通过多方尝试最终采取“北斗+GPS”双时钟源并通过IRIG-B码与网络NTP相结合的综合性技术手段完成时钟统一。逐步依托该架构将辖区内变电所共计23个高压变电所，约600余台高压综保装置及上万台低压保护装置进行统一对时，但因为各类设备布局、投资和管理层面的原因，该问题在今后很长时间内都需投入大力逐步改善。

　　作者：金波，黄英

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