要約：本文は大手工業企業の変電所の設計と運転最適化問題について研究を展開した。大手工業企業の変電所の特徴と機能を分析することを通じて、変電所の立地、設備の選択、自動化システム設計などの重要な一環を検討した。同時に、変電所の運転管理モデル、維持戦略とエネルギー効率最適化方法について深く分析した。研究により、科学的で合理的な変電所の設計と運転最適化は電力供給の信頼性を著しく高め、運営コストを下げることができ、大手工業企業の安定運転に有力な保障を提供することが明らかになった。本研究は大手工業企業の変電所の計画建設と運営管理に理論指導と実践参考を提供した。

キーーワード：大規模な工業企業、変電所の設計最適化を実行する、自動化システムエネルギー効率の管理

0はじめに

工業生産の急速な発展に伴い、大手工業企業は電力供給の信頼性と品質に対してより高い要求を提出した。変電所は電力システムの重要なノードとして、その設計と運転レベルは直接企業の生産効率と運営コストに影響している。本研究は大手工業企業の変電所の設計原則と運転最適化戦略を検討し、変電所の電力供給信頼性と運転効率を高めることを目的とする。

大手工業企業の特殊な需要に対する変電所の設計と運転最適化の研究は依然として不足している。本研究は大型工業企業の特徴を結合し、変電所の設計と運転中の重要な問題を深く検討し、企業に確実で実行可能な解決策を提供する。

1大規模工業企業の変電所の概要

大手工業企業変電所は、企業の大規模な電力需要を満たすために設計・建設された専用変電所である。一般民用変電所と比べて、負荷が集中し、容量が大きく、信頼性が要求されるなどの特徴がある。このような変電所は通常、企業の生産設備の電力需要を満たすために110 kV以上の電圧レベルを持つ高圧または高圧電力を使用しています。

変電所の主な機能は電圧変換、電気エネルギー分配、力率補償と保護制御などを含む。変圧器を通じて高圧電力を生産設備の使用に適した電圧レベルに変換し、配電ネットワークを通じて各電力使用ユニットに電力を分配する。同時に、変電所には完全な保護と制御装置が装備され、電力システムの安全で安定した運転を確保している。大手工業企業にとって、変電所は電力供給の中枢であるだけでなく、生産の連続性と製品の品質を保障する重要な施設である。

2大規模工業企業の変電所設計

変電所設計はその安全で信頼性の高い運転を確保するための基礎である。まず、立地と配置は負荷、入線の便利さ、地質条件などの要素を考慮し、同時に発展空間を予約しなければならない。設備の選択は設計の核心部分であり、負荷特性、短絡容量などのパラメータに基づいて適切な変圧器、スイッチ設備、保護装置などを選択する必要がある。主変圧器の容量は負荷ニーズを満たし、一定のマージンを考慮しなければならない。

自動化システム設計は現代変電所の重要な特徴である。完全なSCADAシステムを配置し、データ収集、監視、保護、制御機能を実現すべきである。同時に、知能診断、負荷予測などの応用を導入し、変電所の知能化レベルを高めることが考えられる。また、接地システム、防雷保護などの安全施設の設計を重視し、人員と設備の安全を確保する必要がある。

3大規模工業企業の変電所の運転最適化

運転管理は変電所の機能発揮の鍵である。当直制度、操作規程、応急対策などを含む完全な運行管理制度を確立しなければならない。先進的な監視システムを採用し、運行状態のリアルタイム監視と異常状況の迅速な応答を実現する。メンテナンス戦略の面では、状態点検と予防的メンテナンスを結合し、設備の信頼性を高め、メンテナンスコストを下げることができる。

エネルギー効率の最適化は変電所の運転管理の重要な内容である。変圧器の運行方式を最適化し、無効補償装置を合理的に配置し、力率などの措置を通じてエネルギー利用効率を高めることができる。同時に、エネルギー管理システムを利用して変電所のエネルギー消費量を監視・分析し、省エネの潜在力を探し出し、的確な改善措置を制定することができる。また、新エネルギー・エネルギー貯蔵システムの導入も考えられ、変電所のエネルギー利用効率と電力供給信頼性をさらに高めることができる。

4アンコリ・アクレル-1000変電所総合自動化システム

4.1方案の概要

Acrel-1000変電所総合自動化監視システムは論理機能上でステーション制御層、スペーサ層の2層設備から構成され、階層化、オープンネットワークシステムで接続を実現する。ステーション制御層設備は監視ホストを含み、ステーション内で運行されるヒューマン・マシン連絡インタフェースを提供し、管理制御間仕切り層設備などの機能を実現し、ステーション全体の監視制御を形成し、そして遠方の監視制御、スケジューリング通信を形成する、スペーサー層はいくつかの二次システムからなり、局制御層及び局制御層ネットワークが故障した場合でも、スペーサー装置の現地監視機能を独立して完成することができる。

工事の具体的な状況に対して、設計方案は高い信頼性があり、拡張しやすく、友好的なマンマシンインタフェースを持ち、監視システムはステーション制御層とスペーサー層の2つの部分から構成され、階層分散型ネットワーク構造を採用し、ステーション制御層ネットワークはTCP/IPプロトコルのイーサネットを採用する。局制御層ネットワークは、シングルネットデュアルホットスペア構成を採用している。

4.2応用場所

公共建築、工業建築、居住建築など各業界の35 kV以下の電圧等級のユーザー端配、電力使用システムの運行監視と制御管理に適用する。

4.3システム構造

4.4、システム機能

4.4.1リアルタイムモニタリング

Acrel-1000変電所総合自動化システムは、配電回路の運転状態を配電一次図の形式で直観的に表示し、各回路の電圧、電流、電力、力率などの電気パラメータ情報をリアルタイムで監視し、各配電回路遮断器、隔離スイッチ、地刀などの結合、分岐状態及び故障、警報などの信号を動的に監視する。

4.4.2アラーム処理

監視システムには事故警報機能がある。事故警報には、非正常な操作による遮断器のトリップと保護装置の動作信号、予告アラームには、一般的な機器の変位、状態異常情報、シミュレーション量、または温度量の制限などが含まれます。

1）事故警報。事故状態方式の場合、事故警報は直ちに音響警報（警報音量は任意に調節）を発し、オペレータワークステーションの表示画面に色を変えて点滅して当該設備の変位を示すと同時に、ポップウィンドウに赤色警報条文を表示し、警報はリアルタイム警報と履歴警報に分けられ、履歴警報条文は選択照会して印刷する機能を備えている。

事故警報は手動で行い、毎回警報を確認する。アラームが確認されると、音、フラッシュが停止します。

次の事故警報発生段階では、次の警報信号の進入を許可する。つまり、次の警報は前回の警報内容を上書きしない。アラーム処理は、ホストコンピュータ上で定義または終了する機能を備えている。

2）測定値（計算量値を含む）ごとに、ユーザー系列によって4種類の規定された運転制限値（物理下限、アラーム下限、アラーム上限、物理上限）を設定し、それぞれ予告アラームと事故アラームとして定義する。

3）スイッチ事故がこの回数までトリップしたり、スイッチがこの回数までトリップしたりして、警報情報を出して、ユーザーに点検を促す。

4）警報方式。

アラーム方式には、弾性窓、画面点滅、音響光警報器、音声、メール、電話などが含まれるが、これらに限らず、ユーザーは自分の必要に応じてアラーム情報を追加または修正する。

4.4.3調整と制御

オペレータは制御が必要な電気機器を制御する。監視システムには操作監視機能があり、監視員がオペレータステーションで監視を実施し、誤操作を回避することができる。

操作制御は4段階に分けられる：

第制御、設備の現地点検制御。優先度のある制御権。オペレータが現地機器の遠隔/現地切替スイッチを現地位置に置くと、他の制御機能はすべてロックされ、現場操作のみが行われます。

段制御、スペーサ層予備制御。これと第3レベルの制御との切り替えは、スペーサで完了します。

第3レベル制御、局制御層制御。このレベルの制御はオペレータステーション上で完了し、遠方/ステーション制御層の切り替えがある。

第4レベル制御、遠方制御、優先度。

原則的に間仕切り制御と設備の現地制御は予備操作または点検操作手段として使用される。誤操作を防止するためには、操作の安全性と正確性を確保するために、任意の制御方式の下で段階的な操作、すなわち選択、再校正、実行を採用する必要があります。いずれの操作方法についても、前回の操作手順が完了してから、次の操作を行うことを保証します。同じ時間に1つの制御方式しか許可されていません。

制御に組み込まれた装置は、35 kV及び以下の遮断器、35 kV及び以下の隔離スイッチ及び電動機構付き接地スイッチ、ステーション用電気380 V遮断器、主変圧器タップ、リレー保護装置の遠方復帰及び遠方投退接続片。

3）タイミング制御。オペレータは制御が必要な電気機器に対してタイミング制御操作を行い、起動と停止時間を設定し、タイミング制御を完了する。

4）システムの制御出力を監視する。制御出力の接点はパッシブ接点であり、接点の容量対直流は110 V（220 V）、5 A、対交流は220 V、5 Aである。

4.4.4ユーザー権限管理

システムはユーザー権限管理機能を設置し、ユーザー権限管理を通じて許可されていないオペレーティングシステムが異なる操作権限の権限グループ（管理者、保守員、当直員グループなど）を定義することを防止でき、各権限グループにユーザー名とパスワードを追加し、システムの運行、維持、管理に信頼性のある安全保障を提供する。

4.5システムハードウェア構成

5まとめ

科学的で合理的な変電所設計はその安全で信頼性のある運行を確保する基礎であり、立地配置、設備選択型と自動化システム設計に注目しなければならない。運行管理戦略とエネルギー効率最適化措置は変電所の運行効率と経済効果を著しく高めることができる、将来、スマートグリッド技術の発展に伴い、大手工業企業の変電所はよりスマート化、自動化の方向に発展し、企業により信頼性の高い電力供給を提供する。