集散控制系统在能源调度自动化管理中的应用

摘要：随着计算机和自动化等相关产业的飞速发展，电力远动系统已逐渐从早期的常规远动，演变发展成由计算机技术、网络通信技术、电力系统微机综保装置、其他能源系统智能测控装置以及人机接口相互渗透，具有现代能源监控与管理能力的集散型微机网络控制系统（也称综合能源调度自动化系统）。它的功能已逐步覆盖到动能运行、调度、生产、经营、管理的各个方面。综合能源调度自动化系统的发对节能减排 、创建绿色环保社会的理念有非常重要的意义。

关键词：集散控制系统；能源调度；自动化管理；应用

1 综合能源调度自动化系统的设计原则及思路

1.1设计原则

系统的安全性：系统使用数据专网，屏蔽一切来自外部的安全隐患；结构的先进性：根据电力系统和过程控制系统各自特点，采用分层分布式结构，使系统中的管理与控制分开，提高系统的稳定性；系统的可靠性：系统采用双服务器，主备设计，软硬件系统的抗干扰设计、系统故障的自诊断功能；另外，系统还有完备的在线自诊断能力，在出现硬件故障和软件故障时，有可靠的恢复手段，具有强大的容错和亢余能力；软件智能性：系统软件对系统中的数据处理采用动能系统的专业分析和处理方法，体现现代能源调度管理的节能化设计思想，并提供能源的优化控制，能源的管理、降低能耗等一揽子解决方案。

1.2设计思路

利用综保装置组建的厂用电气监控网络平台，将水、蒸汽、压缩空气以及其他种类的能源信号就近接入变配电所，纳入到此网络中，并将已有的压空、蒸汽系统作为两个子系统集成到网络里，传到动能调度中心。从而组建成企业电力与综合能源调度与管理信息系统。

2 综合能源调度自动化系统的组成

综合能源调度自动化系统由硬件和软件两部分组成。综合能源调度自动化系统硬件由生产现场层、通讯网络层和能源管理层组成（附图略）。生产现场层由安装在配电所中的微机综保装置以及模拟量和开关量输入输出采集模块组成；另外还有安装在各个供能点上的热工系统采控装置。现场层的采控设备遍布企业的各个角落，负责将生产现场的动能系统数据进行采集，并接收来自调度中心的调控指令，对这些动能设备进行调控。通讯网络层是将安装在远方各个站点的通讯管理机和数传电台，通过光纤或无线数传电台连接到动能调度中心，组成工业以太数据网络，从而完成各站点到动能调度中心的数据传送。

能源管理层：由前置数据管理机、后台数据库服务器、操作员工作站和工程师站组成，通过工业以太网从通讯网络层接收和发布数据，并将能源生产和供应过程中的实时监控系统和能源管理系统有机的整合在一起，构成一个完整的综合能源调度自动化系统。

综合能源调度自动化系统软件由智能控制层、监控层和管理层组成。智能控制层：由各个功能模块分别负责采集控制现场的供能设备，将采集数据传送到实时数据库，并接收来自监控层的控制命令，对各个供能设备进行控制。监控层负责将实时数据库数据送到各个功能监控模块中和历史数据库上，并负责将各个功能模块的监控指令发布到智能控制层的各个功能模块上。

管理层主要对各种功能参数进行统计和能耗分析，指定优化供能方案。根据软件系统结构设计，结合动能监控系统实施情况，在功能上一般分为两大部分：能源动力监控系统（ESS）和能源信息管理系统（EMS）。ESS软件系统可以分为二个层次：智能控制层、实时监控层。通过实时数据库联接智能控制层和实时监控层。智能控制层是系统的最底层，主要完成各子系统的自动控制。保证系统安全、稳定、经济运行，同时完成与监控层通信功能。

实时监控层是系统实现集中监控、远程操作的主要功能层，动能调度中心通过网络与智能控制子系统通信获得实时数据，监控软件以实时数据库为基础，完成整体能源动力系统的实时图形监控、状态监测、趋势图、报警和安防监控。并可根据能源信息管理层分析的结果，进行系统协调优化控制，降低能源消耗、提高设备运行效率。除了上述这些，能源信息管理系统（EMS）也非常重要。能源计量与统计考核主要通过能源动力监控系统实时采集各种能源信息，取代手工抄表、手工录入报表的落后模式，自动完成记录、计量、统计、考核等功能。通过对动力设备运行状态信息的采集、记录、统计，分析设备运行效率，自动控制系统负荷和工况的转换，实现动力系统优化运行。根据能源计量分析结果，可以进一步统计分析各部门、各道工序和各种产成品能源消耗量，全面了解能源消耗情况；通过对产品能耗分析，提出降低产品单耗的方向；通过对用能单位的能耗分析，提出管理节能的方向；通过对用能设备的能耗分析，提出用能设备节能运行优化方向。

3 综合能源调度自动化系统的先进性和创新点

系统整体上从资源配置（包括系统结构、硬件设置、网络通讯）到功能设置都采用代表当今综合能源调度自动化系统领域先进水平的监测与控制技术，包括客户/服务器计算模式，数据库系统，分布式管理环境，标准化的通讯协议等。

其中，由软件实施的电力系统最大需量实时控制功能，在国内机械加工行业能耗控制方面具有先进性和独创性；此外，电平衡实时控制模块、变压器优化运行模块以及专业化的能耗分析功能的引入，使该系统具有了一定的超前性，这将使系统保持在国内同行业在未来5—10年具有领先水平。

4 综合能源调度自动化系统的经济效益与社会效益

作为动能调度和管理人员提供现今最先进的能源监控理念和控制手段，由于能够及时监测各种动能系统的各种参数和对其进行计算机辅助分析，将使动能调度和管理人员及时制定实施各种节能措施和实行经济运行：

首先，提高变压器的负荷率，及时调整电力供电网络的运行方案提高变压器负荷率，从而降低变压器损耗。其次，监控负荷情况，及时提供最大负荷的警戒信息，采取措施平峰填谷，均衡用电。再次，减少企业电能费用支出。通过监测到的负荷情况，对压缩空气的生产和供应，采用分时段生产和供应，以减少压缩机能耗和压缩空气资源的浪费。除此之外，通过监测到各生产单位的各种能耗数据，经计算机辅助分析，就能够及时准确地计算出各生产单位产品的产值能耗。分析原因进而加强生产管理，降低产品能耗。最后，通过电力系统最大需量控制系统的自动调控，最大限度地降低企业在此电量上的资金支出。

5 结论及建议

综合能源调度自动化系统已经成为调度人员统观全局，运筹全网，有效地指挥能源生产与供应网络安全、稳定和经济运行，实现能源生产与供应网络调度自动化的重要技术手段，这将在企业生产经营活动中，为实现能源的精细化管理有效地降低产品能耗成本，提高产品在市场上的竞争力方面发挥积极作用。

参考文献：

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[2]常慧玲，杨云岗.集散控制系统的应用现状及发展方向[J].山西冶金，2006（1）：10-12

[3]孙健博，曲洋.浅谈化工自动化集散控制系统[J].科技创新与应用，2012（2）：72

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