李凯 卫江潮
河南中原黄金冶炼厂有限责任公司 河南 三门峡 472000
摘要：电气自动化系统有利于保护电气系统稳定运行，大幅提高冶炼厂电气系统的维护和管理。基于此，本文先分析了电气综合自动化系统的设计，然后进行仿真分析。通过设计自动化系统并投入应用，更有利于冶炼厂展开自动化管理维护，保证冶炼厂安全稳定运行。
关键词：冶炼厂；电气系统；自动化系统
引言：随着冶炼厂需求增多，引进大量大装机容量和用电量的设备，不断扩大电网规模，对于用电稳定性提出了更高的要求。电气系统稳定运行是冶炼厂正常生产的关键，为了保证电气系统的稳定，需要设计综合自动化系统进行自动化控制，实现对电站调控和管理的综合控制，从而实现继电保护、测量等一体化功能。因此针对综合自动化系统的研究有着重要意义。
一、冶炼厂电气综合自动化系统的设计
（一）硬件设计
为了保证自动化系统稳定运行，冶炼厂的胶带设备至关重要，作为传输数据的重要设备，受到耦合装置和发电机的驱动，自动化技术的应用可以提高智能化调频功能。在保证冶炼厂稳定运行的基础上，避免浪费电力资源，减少空载的情况，可以通过控制网络在电力系统中引入调频通信模块，将电力数据传递至前端显示区，确定直流电压电流数据，对本地传输装置进行调整。胶带设备使用PLC通信功能建立通讯路径，在胶带设备中将远程CBN常规化模块引入，读取标签建立接收指令，进行接收周期的编辑，提高数据识别率。传输电流为5~15mA，对变频参数进行调整，输入运输精度值，进行电气数据的校准，对动态调速和静态调速进行区分，数据传输电流为40~70A[1]。如果传输电流控制在合理范围内，保持当前传输参数，若超过控制范围，可能表示基带受到严重磨损，需要对运输速度进行调整。因此系统使用五台胶带设备，每台胶带设备都需要使用串口和电台连接，每台胶带设备具有唯一地址，保证胶带设备可以稳定运行，和中心控制端保持5~30m距离，间隔5m作为一个节点，依次增加，通过设置胶带设备天线，保证通信的正常进行，由于胶带设备发送以及接收频率一致，保证了数据准确率。
（二）软件设计
电气自动化控制是根据传输地址，传递数据字节、长度以及状态字节，使用MAC增强机制，由源端被传递至目的端。对于不同业务，形成多次接力中断，为冶炼厂提供多信道协作功能，避免单信道运行风险的存在，从而提高电力系统的稳定性。完成数据传输后，使用自动化控制功能编写PLC程序，完成编程后使用仿真器进行模拟，在不占用CPU容量的基础上，使用自动化技术进行电力系统的控制，保障电力系统稳定运行。自动化技术的应用可以使用计算机监督冶炼厂电力系统的运行，一旦发现冶炼厂存在电力风险，需要立即启动对应措施。完成PLC程序编写后，设计冶炼厂数据同步模块。给计算机发送操作指令，对相应位清零，发送计算机信息，同步发送控制数据。使用网络收发方式传递信息，修改信息需要一次性输入，不允许丢失。同步程序设计上，利用自动化技术调用控件，节约电力系统运行时间。
（三）机组模块
电气设备达到开机条件后，自控模块按照流程启动，PLC程序会发出控制信号，DSP启动调速，实现自控检测。在设备开机后，先确定蝶阀开关以及冷却水状态，如果蝶阀处于关闭状态，先开启蝶阀，对开关和冷却水状态进行检测，延迟3min未接收到反馈后系统不再进行开机流程，发出警报信息。
若检测到冷却水以及开关处于正常运行状态，在10s后启动调速器，进行Ne状态的检测，有异常情况在1min后不再继续进行开机，发送警报信息。如果状态正常，检测灭磁开关状态。灭磁开关处于异常状态，要立即启动警报信号。如果灭磁开关处于正常状态，延时30s后进入投入准同程序，进行发电机状态的检测，如果发电机状态正常，在指示灯亮起后完成自动开机，开始进行机组自动化控制。
（四）数据库设计
由于电气自动化系统对于数据时效要求较高，因此数据库的设计要使用实时处理技术。数据库使用存储空间结合CPU的方式进行高效存储。生成模块生成设备信息存入数据库，保存在前置机系统，现场对实时信息进行采集，并保存在数据库内。由于数据储存受到储存容量的约束，实际应用上将数据库的大小限定在内存容量之内，充分利用缓冲模块进行数据的采集以及刷新，有效处理电气设备的需求，实现实时数据的分发以及状态判定。通过数据组数据结构进行数据更新，由于数据库容量限制，采集数据必须要及时转入数据库。充分考虑到内存地址可能出现冲突，采集数据每触发转存方案，可以让系统长时间保持最佳运行状态。
（五）电气监控中心
在自动化电力系统中设置电气监控中心，作为供配电系统监控功能，对电力数据进行采集和处理，尤其是电气监控中心负责对电力系统的调度和管理，至电力系统的指挥中心。电气监控中心的硬件设施，采用UNIX系统，全厂电气自动化和一体化系统的信息数据上行，在控制命令下下行。分站和子站的监控系统经过光纤通道进行电气健康[2]。硬件配置使用双网结构，配置网络交换机，实现信息共享以及节点设备的检测以及数据处理，配置SACDA设备，完成系统数据库的管理。整套软件配置包括应用软件、支撑软件以及系统软件，其中系统软件提供系统底层支持，具有生成功能，可以适应数据库以及硬件配置的变化，软件系统能够对外来设备进行管理，保护系统稳定。应用软件实现了监控、警报、历史记录、网络通信等功能，让自动化控制系统得到多功能运行。支撑软件作为软件支撑平台，主要为数据库管理系统，面向人机支撑系统、通信管理系统等。数据库的管理主要依赖于Oracle数据库软件。
二、仿真分析
为了对自动化系统进行直观测试，设计仿真实验，设计西门子操作平台，提供界面程序斑块。使用模拟屏对电气系统运行情况进行实时模拟，将电力参数、系统开关量直观呈现出来，实时刷新运行数据。为了让显示系统性能直观呈现出来，以传统自动化系统作为对照，对比两种系统显示波形，观察精准度。以对励磁电压的仿真实验为例，电力系统发电机转子中最重要的设备是剩磁，在谐波绕组中剩磁会产生三次谐波电势，经过整流后提供给励磁绕组提高主极磁场，判断电力系统可靠性。同两种系统进行测试，以5000h为时间节点进行重复试验。对比两组系统测试出来的实验数据，对比两种电力系统励磁电压结果，励磁电压在扰动情况下能够保持稳定运行，并快速恢复到原本的运行状态，即表示自动化控制系统成功。经过仿真实验处理后，自动化系统的波形更高，自动化控制系统具有更突出的设备控制准确率，自动化系统设计真实有效。自动化系统受到励磁电压扰动后快速恢复到初始状态，而传统电力系统保持波动状态，表示电力系统可以稳定运行。
结论：综上所述，经过对冶炼厂电力自动化系统的设计，探索电气自动化技术运行，融合了智能技术以及自动化控制技术，推动了电力行业和智能技术融合。在冶炼厂电力系统中，通过设计自动化系统能够实现远程控制和自动化调控，能够让电力系统始终保持稳定运行，支持冶炼厂稳定生产，是冶炼厂提高生产效益和经济效益的关键。
参考文献：
[1]王凤舞.冶炼厂运行电力系统中电气自动化技术的应用[J].世界有色金属,2020(11):19-20.
[2]王风金.基于PLC的冶炼厂电气综合自动化系统设计[J].中国金属通报,2019(10):79+81.