1、钢铁行业电力系统智慧化运维与管理研究分析曹娟娟，李新军（陕钢集团汉中钢铁有限公司，陕西汉中724200）摘要：随着钢铁企业新建、改建、扩建项目的投运，电力系统的运行方式、负荷、短路电流、潮流和保护定值都要同步改变才能满足生产需求。采用专业分析软件对继电保护原有定值进行校核，确保保护定值的合理性以及动作的准确性、选择性。打造电力系统智能管控系统，对各子系统进行统一监视、统一管理、统一操作、统一维护和统一调度。建立电力系统智能化管控平台，对电力系统进行智能管控，提高电力系统安全可靠性，降低成本，实现电力系统智能化运维与管理。关键词：电力系统；保护定值；智慧化运维；管理中图分类号：TM76文献标识码
2、：A文章编号：1672-1152（2023）05-0099-030引言钢铁企业属于高耗能生产企业，大部分钢铁企业都配备有自发电厂，企业内部对电力系统运维和管理要求比较高。随着科技的发展和环保要求的提升，新工艺、新技术、新设备也在钢铁企业中逐步应用，各钢铁企业随着新建、改建、扩建项目的投运，电力系统的运行方式、负荷、短路电流、潮流和保护定值都要同步改变，才能满足生产需求1-2。某钢铁企业随着新建、改建、扩建项目的陆续投运，环保设备、节能减排项目、新建发电机组相继接入，使供配电系统的运行方式、短路电流和保护定值等都发生了变化。如短路电流增大，超过了最初断路器、电流互感器以及电缆等的开断能力或热稳定
3、能力，在发生短路时，易引起断路器爆炸等事故。各系统、上下级的保护定值也不能满足安全生产需要，存在安全隐患。由于钢铁企业电力系统较为复杂，包括精炼炉、轧钢等波动性负荷，多项波动性负荷叠加，会导致全厂总负荷增加，与平均负荷有一定的差异，而电费缴纳是以最大需量为基准。从现场调研数据来看，2 条330 kV 进线线路的负荷波动较大，对每月基本电费的缴纳有较大影响。同时，考虑到新建项目，轧钢冲击负荷更剧烈。因此，需要对电力系统设备运维与管理方式进行优化，才能满足安全、高效的生产需求。1电力系统智慧化运维1.1建立全公司电气设备数据库及电网模型通过对公司电网系统短路参数进行计算，建立最新的全公司供配电系统
4、电气设备数据库及电网模型。对供配电系统参数进行核算，建立便于检索且涵盖全公司所有 10 kV 及以上设备的设备参数表，包括设备型号、规格、参数、定值和数量等项目。高压设备包含发电机、电动机、变压器、电抗器、开关柜、断路器、电流互感器、微机保护装置定值以及电缆等。根据全公司主接线系统图，运用专业电力仿真分析软件，对全公司高压供配电系统建立标准化模型，对全公司高压供配电系统进行仿真分析，为公司实现电网总体管理奠定了坚实的基础。1.2短路电流计算分析与高压设备能力校验根据 三相交流系统短路电流计算（GB/T155442013 等同于 IEC 60909 标准）标准，通过建立仿真计算模型，对高压、中压
5、电网多种运行方式下的短路电流进行计算和分析。短路电流计算范围：考虑所有发电机组、同步电机反馈的短路电流，考虑高压异步电机、整流装置反馈的冲击短路电流，从 110 kV 总降开始，对整个电网的各种运行方式进行计算。运行方式分析包含现状最大、最小运行方式。极端最大运行方式包括改造后最大、最小运行方式。1.3继电保护定值校验采用专业分析软件对工作范围内的继电保护原有定值进行校核，从电动机、动力变压器和电容器等最末级用电设备开始核算，以保证保护配置的合理性以及动作的准确性3。1）对定值及保护类型进行分析校验，检查是否有不合适的定值或漏设的保护类型，以避免继电保护拒动或误动。重要设备给出设备特性与继电保
6、护配合的特性曲线，以及设备起动与继电保护配合的特性曲线。2）进行动作序列仿真，对继电保护进行上下级配合梳理、校验。1.4潮流分析及发电机并网点分析采用专业的技术软件，在供配电系统电气设备数据库及电网模型建立的基础上，对全公司供配电系统收稿日期：2023-01-03作者简介：曹娟娟（1988），女，陕西汉中人，本科，毕业于陕西理工大学电气工程专业，工程师，主要从事设备管理工作；李新军（1988），男，陕西汉中人，研究生，毕业于陕西科技大学机电一体化专业，工程师，主要从事高、低压电气仪表自动化工作。总第 208 期2023 年第 5 期山西冶金Shanxi MetallurgyTotal 208N
7、o.5，2023DOI:10.16525/14-1167/tf.2023.05.038行业纵横山西冶金E-mail:第 46 卷各种运行方式进行潮流分析，计算各支路的有功功率、无功功率及网损分布，确定全公司电网系统各部分稳态运行状态参数，找到最经济合理的运行方式。分析现有发电机组并网点及新建发电机组接入系统前后，分析对接在电网中的电气设备的动、热稳定的影响，对全公司系统的短路电流进行分析。分析冲击负荷对发电机组暂态稳定性的影响，分析负荷急剧变化及突然短路时对发电机的影响。2电力系统智能管控平台建设与应用为实现企业电网系统经济效益与节能的“双提升”，确保公司供配电系统可靠运行，在对全公司供配电系
8、统进行诊断后，针对全公司电源关系复杂、自发电机组多等问题，建设电网智能管控平台，通过电网智能管控系统对各子系统进行统一监视、统一管理、统一操作、统一维护和统一调度。在部分电网集控系统的基础上，对公司内 330 kV总降压变电站、35 kV 区域变电站、煤气发电站、LF 精炼炉及各生产区域 10 kV 配电室进行综合智能管控。该系统包括电网管控系统、电网潮流控制系统、机网协调系统和精炼炉波动负荷控制系统。电网管控系统包含电力调度系统（SCADA）、保护信息系统（保信）和电量管理系统等子系统，在主控中心实现对二次专业采集信息的综合处理、应用分析与优化控制。变电站侧实现保护、测控及计量等各类设备的标
9、准化配置和使用，从而实现调度系统的纵向一体化建设。电网智能管控平台解决了电网设备安全运行问题，减少电网事故发生率，避免电网突发事件时人员调控不及时、自发电量利用不充分等问题。打造安全稳定运行的电网，实现电网调度的高度智能化、电力资源的优化配置、电力资产的高效利用和全寿命周期管理、精确定位电网故障以及各个工艺用电需求侧管理，全面解决钢铁企业电网系统内部电网建设、管理和运维中的各种问题，实现了电网安全规范、健康智能、高效低碳。实现了电网运行安全化、电网调度智能化、潮流控制自动化、数据采集全景化、设备运维规范化、事故处理智慧化和智能联动可视化的核心功能，实现了汉钢电网系统经济效益与节能的“双提升”。
10、3电力系统设备智能运维系统对全电网供配电设备运维进行全面管理，优化设备运行方式，挖掘设备潜力，降低设备故障率，提升供配电设备综合效益，提高设备运维效率，有利于降低成本，增加企业效益。冶金企业智能电网设备运维系统构架如图 1 所示。通过电气设备台账规范管理、电气设备缺陷管理和设备检修流程规范，辅助建立设备检修管理流程。根据设备状态进行检修，不过检、不漏检。在建立设备台账时，根据设备类型，制定设备检修周期。设备可以自定义检修周期，设备检修自动提前预警。设备检修记录准确，为设备检修计划提供基础信息。充分利用数据库及云技术，对各类资料进行管理。科学分类、便于检索、有助于大数据分析。对关键设备故障预警，
11、设备运维状态一目了然，实现全寿命周期管理。对主变压器、断路器等关键设备的在线信息进行联网，自动统计出全厂主变压器油温、断路器动作次数等数据，建立故障预警模型，自动报警。4电力需求侧管理系统1）电力需量数据采集与计算。系统与电力仪表、测控装置等设备建立通信连接，或者从智能管控平台的转发接口采集各个变电站内变压器、进线与出线的电量数据，包括电流、电压、电能、有功功率和无功功率等，并计算各进出线的需量数据。系统计算关口需求量和各个回路的用电需量，计算工厂、车间等各个用电单元的需量数据。获取、整理各工艺段和设备的电力历史需量数据，采用大数据存储手段进行储存。对历史数据作数据清洗和预处理后，分析各工艺段
12、和设备的电力负荷曲线，发现负荷特征数据，建立各工艺段和设备的用电负荷特性曲线。2）在系统画面上显示各个用电负荷的实时数据，并进行监控。如果出现数据异常或需求量超出设定阈值时，及时告警。系统还可以对用电负荷进行峰谷平分时段监控、季节性监控。建立完整的电力需量报表体系，根据电力系统需量自动编制日报、月报和年报。3）负荷分析。在企业用电供需平衡状态下，对负荷的时间、空间分布特性进行分析，可按变电站分析需量分布情况，也可按各工艺段和用电设备进行分析。4）电力需量管理是实现钢铁企业节约用电、智能用电、环保用电、绿色用电、有序用电和安全用电的核心，要在保障正常生产用电前提下节约基本电费。按照负荷的分类，制
13、定电力负荷消耗的基准值。基准值按照负荷类型、与生产的关联关系、季节或气候等因素综合制定。系统具备负荷基准值管理的功能，包括制定、维护修改、实绩记录、评价和考核等。根据负荷分析结果科学制定发电、用电计划，动态调度用电负荷、削峰填谷，调节周期性负荷的峰谷图 1冶金企业智能电网设备运维系统构架基础数据管理设备台账管理技术档案管理设备状态在线管理设备缺陷管理设备保养维修管理电气试验报告管理保护定值台账管理事故跳闸分析管理数据采集管理系统管理冶金企业智能电网设备运维系统1002023 年第 5 期用电。根据电力定价规则，确定厂内发电机组最优的发电时间、用电负荷最优的用电时间，以获得最优电价。生产调度按电
14、价的最优时间安排生产，从而有效节约能源，提高企业用电效率，节省用电成本4。5结论在电力系统应用智能管控系统进行智慧化运维与管理，大幅提高了钢铁企业的电网管理水平。发电设备、用电设备实现了高效协调运行，保证需量负荷平稳，同时削峰填谷，降低最大需量基本电费。通过负荷和发电的最优化匹配，提高了自发电率。运用电力系统智能管控系统，保证企业电网安全稳定运行，提高了用电效率，公司电力系统的运维和管理水平显著提高。参考文献1胡晓月.基于电力系统电气工程自动化的智能化应用分析J.山东工业技术，2016（18）：114.2高翔，张沛超.数字化变电站的主要特征和关键技术J.电网技术，2006（23）：67-71.
15、3国家电力调度通讯中心.电力系统几点保护规定汇编M.北京：中国电力出版社，2013.4马斌，贺月静.电力智慧运维的发展趋势及探究J.消费导刊，2019（22）：254-255.（编辑：郭萍茹）Research and Analysis on Intelligent Operation,Maintenance and Management of PowerSystem in Iron and Steel IndustryCao Juanjuan,Li Xinjun（Shaanxi Steel Group Hanzhong Iron and Steel Co.,Ltd.,Hanzhong Shaa
16、nxi 724200）Abstract:With the operation of new construction,reconstruction and expansion projects in iron and steel enterprises,the operation mode,load,short circuit current,power flow and protection value of the power system should be changed synchronously to meet the needs ofproduction.Use professional analysis software to check the original value of relay protection to ensure the rationality of protection value andthe accuracy and selectivity of action.The intelligent control and control syste