요약:본고는 대형 공업 기업의 변전소 설계와 운행 최적화 문제에 대해 연구를 전개한다.대형 공업기업 변전소의 특징과 기능을 분석함으로써 변전소의 입지 선정, 설비 선형, 자동화 시스템 설계 등 관건적인 부분을 연구했다.이와 동시에 변전소의 운행관리모델, 유지보수전략과 에너지효률최적화방법에 대해 깊이있게 분석하였다.연구에 따르면 과학적이고 합리적인 변전소 설계와 운행 최적화는 전력 공급의 신뢰성을 현저하게 높이고 운영 원가를 낮출 수 있으며 대형 공업 기업의 안정적인 운행에 강력한 보장을 제공할 수 있다.본 연구는 대형 공업기업 변전소의 계획 건설과 운영 관리에 이론적 지도와 실천 참고를 제공했다.

키워드: 대형 공업 기업;변전소 설계;운영 최적화자동화 시스템,에너지 효율 관리

0 머리말

공업 생산이 신속히 발전함에 따라 대형 공업 기업은 전력 공급의 신뢰성과 품질에 대해 더욱 높은 요구를 제기했다.변전소는 전력 시스템의 핵심 노드로서 그 설계와 운행 수준은 기업의 생산 효율과 운영 원가에 직접적인 영향을 미친다.본 연구는 대형 공업 기업의 변전소 설계 원칙과 운행 최적화 전략을 연구하여 변전소의 전력 공급 신뢰도와 운행 효율을 높이는 데 목적을 둔다.

대형 공업 기업의 특수 수요에 대한 변전소 설계와 운행 최적화 연구는 여전히 부족하다.본 연구는 대형 공업 기업의 특징을 결합하여 변전소 설계와 운행 중의 관건적인 문제를 깊이 있게 연구하고 기업에 실행 가능한 해결 방안을 제공할 것이다.

1 대형 공업 기업의 변전소 개요

대형 공업기업 변전소는 기업의 대규모 전기 수요를 충족시키기 위해 설계 건설한 전용 변전소다.일반 민용 변전소에 비해 부하가 집중되고 용량이 크며 신뢰성 요구가 높은 특징을 가지고 있다.이런 종류의 변전소는 일반적으로 고압 또는 고압으로 전력을 공급하며, 전압 등급은 110kV 심지어 더 높아 기업 생산 설비의 전력 수요를 만족시킬 수 있다.

변전소의 주요 기능은 전압 변환, 전기 에너지 분배, 출력 인수 보상과 보호 제어 등을 포함한다.변압기를 통해 고압 전기에너지를 생산 설비에 적합한 전압 등급으로 변환하고 배전망을 통해 전기에너지를 각 전기 사용 단위에 분배한다.이와 동시에 변전소는 또 완벽한 보호와 제어장치를 갖추어 전력시스템의 안전하고 안정적인 운행을 확보하였다.대형 공업기업의 입장에서 볼 때, 변전소는 전력 공급의 중추일 뿐만 아니라 생산의 연속성과 제품의 품질을 보장하는 관건적인 시설이다.

2 대형 공업 기업 변전소 설계

변전소 설계는 안전하고 믿을 수 있는 운행을 확보하는 기초이다.우선, 부지선정과 배치는 부하, 출입선의 편리, 지질조건 등 요소를 고려해야 하며 동시에 발전공간을 남겨두어야 한다.설비 선형은 설계의 핵심 부분으로 부하 특성, 단락 용량 등 파라미터에 따라 적합한 변압기, 스위치 설비, 보호 장치 등을 선택해야 한다.주 변압기 용량은 부하 수요를 만족시키고 일정한 여유를 고려해야 한다.

자동화 시스템 설계는 현대 변전소의 중요한 특징이다.완벽한 SCADA 시스템을 구성하여 데이터 수집, 모니터링, 보호 및 제어 기능을 구현해야 합니다.이와 동시에 지능진단, 부하예측 등 응용을 도입하여 변전소의 지능화수준을 제고하는것을 고려할수 있다.이밖에 접지시스템, 천둥방지보호 등 안전시설의 설계도 중시하여 인원과 설비의 안전을 확보해야 한다.

3 대형 공업기업 변전소 운행 최적화

운행 관리는 변전소가 효능을 발휘하는 관건이다.당직제도, 조작규정, 응급예비안 등을 포함한 완벽한 운행관리제도를 구축해야 한다.첨단 모니터링 시스템을 사용하여 작동 상태의 실시간 모니터링과 비정상적인 상황에 대한 신속한 응답을 실현합니다.유지 보수 전략은 상태 점검 및 예방 유지 보수를 결합하여 설비의 신뢰성을 높이고 유지 보수 비용을 낮출 수 있다.

에너지 효율 최적화는 변전소 운영 관리의 중요한 내용이다.변압기 운행 방식을 최적화하고, 무효 보상 장치를 합리적으로 배치하며, 출력 인수 등의 조치를 통해 에너지 이용 효율을 높일 수 있다.이와 동시에 에너지관리시스템을 리용하여 변전소의 에너지소모를 감시하고 분석하여 에너지절약잠재력을 찾아내고 목적성있는 개선조치를 제정할수 있다.이밖에 신에너지와 에너지저장시스템을 도입하여 변전소의 에너지리용효률과 전력공급신뢰성을 한층 더 높일것을 고려할수 있다.

4 앙코르 Acrel-1000 변전소 종합 자동화 시스템

4.1 방안 요약

Acrel-1000 변전소 통합 자동화 모니터링 시스템은 논리적 기능에서 역 제어 계층, 간격 계층 2층 설비로 구성되며 계층형, 개방형 네트워크 시스템으로 연결된다.역 제어층 설비는 모니터링 호스트를 포함하며, 역 내에서 운행하는 휴먼 컴퓨터 연계 인터페이스를 제공하고, 관리 제어 간 격층 설비 등 기능을 실현하며, 역 전체 모니터링을 형성하고, 원거리 모니터링, 스케줄링과 통신한다;간격층은 몇 개의 2차 서브시스템으로 구성되어 있으며, 역 제어층 및 역 제어층 네트워크가 효력을 상실한 상황에서도 여전히 독립적으로 간 격층 설비의 현지 모니터링 기능을 완성할 수 있다.

공정의 구체적인 상황에 비추어 설계 방안은 높은 신뢰성을 가지고 확충하기 쉽고 우호적인 휴먼 컴퓨터 인터페이스를 가진다. 모니터링 시스템은 스테이션 제어 층과 간격 층 두 부분으로 구성되며 계층형 분포식 네트워크 구조를 사용하고 스테이션 제어 층 네트워크는 TCP/IP 프로토콜의 이더넷을 사용한다.사이트 제어층 네트워크는 단일 네트워크 이중 핫 스페어 구성을 사용합니다.

4.2 어플리케이션 장소

공공건축, 공업건축, 주거건축 등 업종별 35kV 이하 전압등급의 사용자 단배, 전기사용 시스템 운행 감시 및 제어 관리에 적용된다.

4.3 시스템 구조

4.4 시스템 기능

4.4.1 실시간 모니터링

Acrel-1000 변전소 종합 자동화 시스템은 배전 1차 도면의 형식으로 배전선로의 운행 상태를 직관적으로 표시하고, 각 회로 전압, 전류, 출력, 출력 인수 등 전기 파라미터 정보를 실시간으로 모니터링하며, 각 배전 회로 차단기, 격리 스위치, 땅칼 등 합, 브레이크 상태 및 관련 고장, 경고 등 신호를 동적으로 감시한다.

4.4.2 경보 처리

감시 시스템은 사고 경보 기능을 갖추고 있다.사고 경보에는 비정상적인 조작으로 인한 차단기 스위치와 보호장치 동작 신호가 포함된다;예고 경보에는 일반 장비 변위, 상태 이상 정보, 시뮬레이션 양 또는 온도량 한계 등이 포함된다.

1) 사고 신고.사고 상태 방식 시 사고 경보는 즉시 음향 경보 (경고 음량 임의 조절) 를 발송하고, 운영자 워크스테이션의 디스플레이 화면에는 색상으로 변경하고 깜박거려 이 설비의 변위를 표시하며, 동시에 탄창에는 빨간색 경보 조문이 표시되며, 경보는 실시간 경보와 역사 경보로 나뉘며, 역사 경보 조문은 조회를 선택하고 인쇄하는 기능을 갖추고 있다.

사고 신고는 수동을 통해 한 번에 한 번씩 신고를 확인한다.경보가 확인되면 소리, 섬광이 멈춘다.

차 사고 경보 발생 단계에서는 다음 경보 신호의 진입을 허용한다. 즉 차 경보는 지난 번의 경보 내용을 덮지 않는다.경보 처리는 메인 컴퓨터에서 정의하거나 종료하는 기능을 갖추고 있다.

2) 각 측정값 (계산량 값 포함) 에 대해 사용자 시퀀스에서 네 가지 규정된 운행 제한 값 (물리적 하한선, 경고 하한선, 경고 상한선, 물리적 상한선) 을 설정하여 각각 예고 경보와 사고 경보로 정의한다.

3) 스위치 사고가 해당 횟수로 점프하거나 스위치를 해당 횟수로 당겨 경보 정보를 출시하여 사용자에게 점검 수리를 제시한다.

4) 경보방식.

경보방식은 여러가지 표현형식을 갖고있는데 여기에는 탄창, 화면깜박임, 음광경보기, 음성, 문자메시지, 전화 등이 포함되지만 상기 몇가지 방식에 국한되지 않으며 사용자는 자신의 수요에 따라 경보정보를 추가하거나 수정한다.

4.4.3 조절 및 제어

운영자는 제어가 필요한 전기 설비를 제어 조작한다.감시통제시스템은 조작감호기능을 갖고있어 감호인원이 조작원워크스테이션에서 감호를 실시하여 오작동을 피면할수 있도록 허용한다.

작업 제어는 다음 네 단계로 나뉩니다.

제어, 설비 현지 점검 수리 제어.우선 순위에 대한 제어권을 갖습니다.작업자가 현장 장치의 원거리 / 현장 전환 스위치를 위치에 놓으면 다른 모든 제어 기능은 현장 작업으로만 잠깁니다.

레벨 제어, 간격 레이어 백업 제어.세 번째 레벨 제어와의 전환은 칸막이에서 이루어집니다.

3단계 제어, 스테이션 제어 계층 제어.이 레벨 제어는 운영자 워크스테이션에서 이루어지며 원격 / 사이트 제어 레이어 전환이 있습니다.

4단계 제어, 원격 제어, 우선 순위

원칙적으로 칸막이 제어와 설비 현지 제어는 예비 조작 또는 점검 수리 조작 수단으로 한다.오작동을 방지하기 위해서는 모든 제어 방식에서 단계별 조작, 즉 선택, 귀교, 집행을 채택하고 역급층에 조작원, 보호원 비밀번호 및 회선 코드를 설치하여 조작의 안전성과 정확성을 확보해야 한다.이전 작업 단계가 완료된 후에만 다음 작업이 수행되도록 모든 작업 방법에 대해 보장합니다.동일한 시간에 한 가지 제어 방법만 허용됩니다.

제어에 포함된 장치는 35kV 및 다음 차단기입니다.35kV 및 그 이하의 격리스위치 및 전동기구가 있는 접지스위치;스테이션용 전기 380V 차단기;주 변압기 분할 커넥터;릴레이 보호 장치의 원거리 복귀 및 원거리 투하 연결 필름.

3) 타이밍 제어.운영자는 제어가 필요한 전기 장비에 대해 타이밍 제어 작업을 수행하고 시작 및 종료 시간을 설정하여 타이밍 제어를 완료합니다.

4) 시스템의 제어 출력을 모니터링한다.출력을 제어하는 접점은 소스 없는 접점이며, 접점의 용량 쌍은 직류 110V(220V), 5A, 쌍 교류는 220V, 5A이다.

4.4.4 사용자 권한 관리

시스템은 사용자 권한 관리 기능을 설정하여 사용자 권한 관리를 통해 권한이 부여되지 않은 운영 체제가 서로 다른 운영 권한의 권한 그룹 (예를 들어 관리자, 유지보수원, 당직자 그룹 등) 을 정의할 수 있도록 방지할 수 있으며, 각 권한 그룹에 사용자 이름과 비밀번호를 추가하여 시스템 운행, 유지보수, 관리에 신뢰할 수 있는 안전을 제공한다.

4.5 시스템 하드웨어 구성

5 요약

과학적이고 합리적인 변전소 설계는 안전하고 신뢰할 수 있는 운행을 확보하는 기초이므로 입지 배치, 설비 선형과 자동화 시스템 설계에 주목해야 한다;운행 관리 전략과 에너지 효율 최적화 조치는 변전소의 운행 효율과 경제 효율을 현저하게 향상시킬 수 있다;앞으로 지능전력망기술의 발전에 따라 대형공업기업의 변전소는 더욱 지능화, 자동화의 방향으로 발전하여 기업에 더욱 믿음직한 전력공급을 제공하게 된다.