《钢铁工业调整升级规划（2016-2020）》中把发展智能制造作为重点任务，强调加快推进钢铁制造信息化、数字化与制造技术融合发展，把智能制造作为“两化”深度融合的主攻方向。支持钢铁企业完善基础自动化、生产过程控制、制造执行、企业管理四级信息化系统建设。支持有条件的钢铁企业建立大数据平台，在全制造工序推广知识积累的数字化、网络化。能源供电系统集控中心是对多个无人值守变电站进行集中监控和管理的自动化系统，它从局部电网的层面，对所辖变电站进行更高层次的综合控制和管理，其核心技术是电网调度对变电站“四遥”（遥测、遥信、遥控、遥调）技术的具体实施。在变电站内建设集中监控模式，不仅可以有效缓解值班人员的短缺的现象，实现“减人增效”的特点，可以使变电站内的工作和任务进行统一的分化和管理，从而可以有效提高变电站内的工作效率，促进电力企业的发展和经济效益的提高。一、能源供电系统集中控制的意义
目前攀钢钒能源管控基础自动化水平总体较差，部分站所仅实现了重要参数远程监控；能源计量数据采集方式只有少部分实现自动采集，其它基本以现场抄表和人工报量为主要手段；同时部分站所关键设备超周期运行，系统稳定性差，能源保供压力大；能源生产消耗管理的技术更新受到限制，已难以满足公司提升劳动生产率、提升能源利用效率和全系统降本的发展要求。攀钢钒计划通过提高管理水平以提高全员生产效率，达到人均产钢量1000t/人∙年的目标。随着定员的降低，现有设施及管理水平已不能满足公司的发展要求，通过能源供电系统集控中心的建设，可以实现能源管控的集中化、全局化、扁平化，实现能源管理水平的精细化，最终达到优化人力资源、提高劳动生产率、提高能源利用效率、降低能源使用成本的目的。二、能源供电系统存在隐患
（一）能源供电系统生产组织管理模式难度大
攀钢钒能源供电系统是在山区建设的电力系统，由于地形限制，各工艺产线因地制宜分散建设，各变电站遍布弄弄坪主厂区、东部片区（钒业公司、金属制品厂、梅塞尔、冶材等区域）和西部片区（冷轧、巴关河等），输电线路分布散，距离长，点多面广，统一管控难度大。现有基础自动化水平和管控模式难以适应“点多面广、站所分散”的现场生产需求，需要对能源电力系统进行自动化提升改造和集控建设，支撑人力资源优化和减员后的生产组织模式。提升劳动生产率，实现人力资源优化的需要。（二）能源供电系统设备老化
变电站设备老旧情况比较普遍，包括变电站主体设备变压器、高低压配电柜、继电保护装置及电力自动化装置、后台监控系统和输电线路（电力线路、电力电缆）等部分重要能源电力设备远超设计寿命运行。（三）能源供电系统基础自动化水平不高
变电站的微机继电保护装置品牌也较多，不同时期建设的系统型号差别较大，部分控制系统老化严重，甚至有已经淘汰多年的淘汰产品还在运行，系统运行稳定性差，备件更换困难。站所自动化水平差，有些站所还采用电磁式继电保护装置和油开关，电力设备无采集测量、监控功能，无基础自动化系统。有控制系统的站所也存在不同程度的设备需现场手动操作情况，有大量的手动操作机构，岗位人员劳动强度大。（四）能源供电系统原有的集中控制系统不能满足集控要求
能源供电系统现有的集中控制系统有“攀钢电网数据采集与集中监控系统”、“攀钢钒电量采集与报表系统”等，但从其功能结构及数据采集对象范围来看，还达不到公司级能源集中管控系统的“集中监控、集中操作、集中调度和集中管控”四个集中要求，且几套系统均独立运行，各系统还分别存在不同的问题，无法实现信息共享与集中管理。（五）能源供电系统变电所现场管控难度大，安全风险高
攀钢钒公司能源供电系统现有100多个变电站不同程度处于高温、高压、高转速、易燃、易爆、易中毒的环境，同时，其所涉及的多套控制系统和众多变电所的微机继电保护装置存在着品牌多、系统型号差别大、部分控制系统老化严重并已淘汰和系统运行稳定性差等问题，现场管控难度大，安全风险高，需要对现场装备改造升级、集中管控，让岗位人员远离危险区域，大力提升生产本质化安全和装备本质化水平。三、供电系统集中监控运行模式的分类
目前在电力系统变电站内推行集中监控模式主要有以下三种情况：（一）监控与操作一体化
在电力企业采用这种模式，对变电运行工作中的值班人员的要求是非常高的，集中监控运行值班人员不仅每天要进行日常的对电力设备进行操作、巡视、监盘以及对事故的处理、对设备的调压等等，而且还要对变电站内的环境卫生以及兼职司机等变电站内的全部工作进行管理。在变电站采用这种监控模式也有很多的缺点和不足之处：采用这种监控模式不仅不能减缓值班人员工作量，反而使值班人员的工作变得复杂化，虽然采用集中监控模式，但是这种模式在工作的过程中，与普通的变电站管理模式没有多少区别。并且这种模式只使用于少量的变电站的集中管理，如果变电站多时，则需要设置多个集中监控中心，在管理方面依然存在很多的问题，并且需要大量的专业的监控人员。（二）监控与操作分设化
在变电站中，设立集中监控模式对整个变电站实时远程监控工作，这就需要集中监控人员具有一定的操作技巧和操作职能，比如监控人员在对一些设备的运行与冷备用之间的操作时，对紧急事故的汇报和处理中、转达操作命令等等，要求监控人员一定要熟悉这些操作，并掌握操作职能。在变电站设置这种监控与操作分设化模式不仅使变电站内的专业职能有明确的划分，使司职更加分明，而且在变电站设置集中监控模式，如果在增加变电站数量时，不需要增加监控人员数量就能完成监控工作，可以有效缓解监控人员短缺的现象，这种模式符合“减人增效”的特点。因此在变电运行中，采用这种集中监控模式可以提高电力企业的工作效率。（三）监控管理区域化
在变电运行的过程中，将集中监控与调度设立在一起，从而实现调度与监控的一体化，这种模式主要是监控人员在变电运行监控的范围内还要负责电气设备的调度，或者是电气设备的调度人员负责变电运行的集中监控工作，使调度和监控融为一体。这种监控模式不仅可以利于电力企业中人力资源的合理分配，并且可以有效保证调度和监控的一致，从而减少在调度命令的传达的过程中出现的异常情况或者事故。但是这种的使用范围是非常小的，这种集中监控模式只使用于变电站比较密的地区以及电压等级在110kv以下的区域或者用于220kv的调度权限下放的地区。四、能源供电系统集中控制应用优化
（一）能源供电系统集中监控运行模式的建设规划
在变电站内接入集中监控模式以及集中监控模式的建设不是在短时间内就可以完成的，所以在进行能源供电系统集中监控模式的建设前，应该制定建设目标，然后根据制定的目标进行组建。在进行组建时，先进行建设能源集中监控中心，然后把变电站接入到监控中心，对于新建的变电站在运行之间接入集中监控中心。然后根据能源动力分公司以及攀钢电网的发展把其他的变电站接入能源集中监控中心。在变电站内，调度命令由调度值班人员进行下达命令，在变电站内实行无人值班制度之后或者采用这种集中监控模式后，调度模式也随之发生变化。比如变电站在正常运行的情况下，正常操作命令由调度人员把预令下达到集中监控中心，然后由集中监控中心的值班人员把预令下达到电气设备的操作人员，操作人员做正常运行的工作准备，然后由操作运行人员直接与调度人员进行联系，并接受正式运行的命令。如果在出现事故的情况下，由集中监控中心的值班人员把故障的信息反馈到调度人员，并且应该同时通知相关的操作运行人员赶到现场检查，然后由操作人员与调度人员进行直接的联系。在变电站内设置集中监控模式，必须要把集中监控中心的监控人员和变电运行操作人员的工作任务区分，减少推卸责任的现象，使变电站内的每一个工作人员能够做好自己分内的工作和任务。在值班的制度上，有监控人员和操作人员的实际工作情况和工作位置，使部分的值班人员白班制，这样可以加强繁忙时的值班力度，提高值班人员的工作效率。比如在正常情况下，可以在集中监控中心多设置两个值班人员。如果在繁忙时间可以增加一到两个值班人员，再加上集中监控中心的技术人员等等，在变电站中可以满足监控中心的工作需要。在变电站内采用集中监控模式，这样就大量减少管理人员，因此这就需要对集中监控进行管理。应该选择专业的管理人员进行管理，提高值班人员的工作效率。在变电站内操作人员主要负责电气设备的操作、事故的处理以及对电气设备的巡视、检查等工作，其他的一些事情比如卫生、绿化、上下水系统以及车辆的管理等等委托劳务聘用专业公司进行处理。因此不仅可以使变电站内的繁琐事务进行统一的管理，而且也可以使操作或者集中监控人员能够有更多的精力处理变电运行以及电力设备中的一些工作。（二）能源供电系统集控优化方案。
（1）能源供电系统现状描述。能源供电系统供配电专业区主要负责公司110kV、35kV、10kV和6kV供配电系统，以及外部输电线路，主要为弄弄坪主厂区各产线、冷轧区域、梅塞尔、马鹿箐和巴关河区域供电。弄弄坪主厂区变电所主要为高炉、烧结、焦化、炼钢、热轧、轨梁等系统供电，主要有新冶炼、东方红、红旗、炼铁等变电所和相关电缆（线路）及电缆隧道等。东部片区变电所主要有振兴、卫东、马鹿箐等变电所和相关电缆（线路）等。荷花池片区变电所主要有荷花池（新建110kV变电所）、新焦化、莲花池、冷轧变电所和相关电缆（线路）及电缆隧道等。另外非能动范围内的高压配电室共有65个，其中炼铁厂21个、炼钢厂22个、热轧厂8个、冷轧厂7个、轨梁厂2个、金属制品厂3个、发电厂2个。（2）能源供电系统集控实施方案。能动分公司范围内供电系统有39个变电所，非能动分公司范围内有65个变电所，拟全部进入集控中心。对能动分公司范围内的高压综保及监控后台系统进行适应性改造，实现所有变电站的“遥测、遥信、遥控、遥调”功能。低压系统进行适应性改造，实现进线受电、母联的开关状态监视以及电流电压的监视。新增或更换部分变电站的小电流接地选线装置。改造部分变电站的直流屏系统，其信号接入监控系统。改造或新增部分变电站的SF6、O2环境在线监测系统、无线测温装置以及CO在线监测系统，改造部分变电站的UPS系统，其工作状态信号接入监控系统。所有的变电站增加空调控制系统以及各变电站的温湿度检测装置(不含380V配电室）。未来逐步替代现有调度系统和电量采集系统。通过对环境和安防的监视与监控。智能调节照明和制冷、通风设备的运行节约电力消耗。通过能源供电系统集控中心建设，用现代化的管理方法和理念建设全局统一的变电站及发电厂电力智能管控系统，提高主设备运行可靠性和资源了利用率，优化变电站及发电厂综合生产管理，提高攀钢钒公司电网的高压电力设备状态监控能力，提高安全管理能力和应急响应能力，建设成为安全可靠、经济高效、友好互动、绿色环保的电力管控中心，实现全公司变电站及发电厂无人值守，在技术和管理方面成为行业标杆，达到国内领先水平。创建能源供电系统诊断咨询、电力数据信息建模等，为更有效提高系统运行的安全性、可靠性、稳定性，使电网网架结构更合理及性能更优化。攀钢钒变电站及发电厂电力智能管控系统的范围包括能动分公司范围内的39个变电站及非能动分公司范围内的65个变电站。电力智能管控系统包含电力监控、PAS高级应用（综合数据可视化、短路电流计算、潮流分析、智能告警系统、电子作业票等）、智能分析与辅助决策系统(设备状态监视、智能辅助系统)等电力调度自动化功能。另外，电力智能管控系统具备五防功能。同时，电力智能管控系统满足电力二次系统安全防护要求。攀钢钒变电站及发电厂电力智能管控系统兼顾可靠性和经济性，电力调度自动化系统调度中心与汇聚点（振兴、东方红、新冶炼及荷花池变电站）网络采用冗余双网环形加星型复合网络结构（双光缆），各变电站与汇聚点网络采用双网星形结构（利用单光缆中的两对线芯实现），智辅监控系统采用单网结构。对于站控层，若综保装置支持AB网，则AB双网均接入远动机；若综保装置仅支持A网，则仅A网接入远动机。电力调度自动化系统和智辅监控系统均配置独立的工作站，两个系统通过安全防护设备进行隔离。电力调度自动化系统网络通过正向隔离装置向智辅监控系统网络发送数据，各变电站之间不配置纵向加密装置。高压综保及监控后台系统进行适应性改造，实现所有变电站的遥测、遥信、遥控、遥调功能。另外，高压电机的启停跟工艺一起进入管控中心，操作权限不变。各工艺站所的电气监控并入各工艺DCS监控系统。对直流屏、小电流接地选线装置、SF6、O2环境在线监测、电缆头测温、电缆隧道CO在线监测、空调控制等进行适应性改造或新增，并进入管控系统。部分厂站增加或改造UPS电源，UPS的状态信号进入管控系统。低压系统进行适应性改造，实现进线母联的开关状态监视以及电流电压的监视。将现有10kV、6kV架空配电线路在线监测系统接入集控中心。考虑将设备后期的关、停、并、转，不再涉及热轧煤气加压站、热轧空压站、热电厂用电和热电主母线三台发电机的集控改造。非能动范围内的变电站共65个计划全部接入管控系统，当前部分站点采用的电磁式继电保护装置的站点不具备接入条件，管控系统预留这些站点的接口。其余站点通过新增通讯管理机或通过现有通讯管理机转发的方式接入管控系统。按实现下级变电站的遥测、遥信、遥控、遥调进行硬件设计，在实际运行中，管控系统不开放对这些变电站的遥控和遥调权限。硬件上充分利用现有调度系统的采集设备及通讯设备，保留现有调度系统，但监视范围会变小，例如：一些关口数据转移到管控系统，更改或新增的通讯管理机只发送数据至管控系统，不再往现有调度系统转发。未来将逐步代替现有调度系统。把所有接入通讯管理机的电度表接入管控系统，但一些采用采集器及GPRS通讯的无线电度表，需要进行适应性改造后接入管控系统，因此短期内不能涵盖现有电量采集系统的范围。另外新增97个计量数据采集点和9台数据采集网关。未来将逐步代替现有电量采集系统。未接入通讯管理机的电度表的适应性改造不在项目范围内，管控系统预留未接入部分电度表的通讯接口。新增的97个计量采集点的网络及网络施工不包含在项目内，可利用攀钢钒现有网络或者采用GPRS通讯方式接入。综保装置及通讯网络需进行适应性改造，电磁式保护全部更换为微机保护装置，减少通讯管理机的品牌和型号，便于维护，尽量更换功能强大的通讯管理机或远动装置。另外，大多数监控后台已到达或超过10年，有些监控后台不满足遥控要求，有些故障较多，需要进行适应性改造。从最大限度利旧考虑，新增远动装置并非每个站所增加一套，而是在几个指定的接入点增加，附近的变电站通过网络接入。设计远动装置的站所共十一个，分别为新冶炼、振兴、红旗、热电主母线、莲花池、热电4#发电机、东方红、荷花池、炼铁、新焦化、冷轧。非能动范围内的65个变电所采集得数据包括：各变电所进线、母联及溃出回路的开关状态、实时电流、实时功率及母线电压。现多个变电站的小电流接地选线装置已运行超年限，不满足接入集控条件，小电流选线装置更换，相应的二次回路电缆及零序电流互感器进行更换后进行调试。主要为：振兴（含五号空分）、卫东、冷轧变电所小电流接地选线装置进行适应性改造；马鹿箐、新焦化、莲花池变电所小电流接地选线装置将新增加后调试。现场很多变电所的直流屏信号未接入监控系统，因此需要对部分变电所的直流屏进行适应性改造。主要有：新焦化、冷轧、炼铁、电动鼓风站、新四水站、新二水站、炼铁空压站等站所增加通讯板、通信适应性进行改造。SF6、O2环境在线监测仅针对于有GIS的变电所，全部可以利旧，接入集控中心。主要有：新冶炼、东方红、振兴（含五号空分）、荷花池、热电4#发电机、热电5#发电机站所。站所现场部分无线测温系统已运行超年限，不满足接入集控条件，且部分站点未配置。现考虑对负荷较大（35kV及以上所有中置柜，10kV等级额定电流大于或等于1600A的中置柜）的开路进行3点电缆头无线测温。主要有：新冶炼10kV新增，6kV利旧；东方红35kV新增，10kV新增；红旗、炼铁、新炼铁、新除尘利旧；振兴（含五号空分）35kV新增，10kV新增；卫东35kV新增，6kV新增；马鹿箐35kV新增，6kV新增；新焦化35kV新增，6kV新增；荷花池利旧；莲花池35kV新增，6kV新增。能动范围内的400V低压系统增加进线、母联开关检测及电流电压测量，接入新增的电力监控装置，通过现场总线就近接入变电所的通讯管理机，然后再采集信号送至管控中心。另外，10kV进线、母联增加硬接线接入工艺PLC或DCS，PLC或DCS系统可以对进线、母联开关进行监视和控制。主要有：新冶炼、东方红、炼铁、新炼铁、新除尘、荷花池、热轧煤气加压站、热轧空压站、四高炉TRT等14个站所。能动范围内所有的变电所增加空调控制系统以及各变电所的温湿度检测装置。380V低压配电室的空调控制系统不包含在内。部分变电所的UPS电源已不满足集控电源需求，将进行改造。主要有：新冶炼增加一套3KVA、马鹿箐增加一套6KVA、莲花池增加一套3KVA、冷轧空压站增加一套3KVA UPS电源装置。电讯设施主要包括有视频监控装置、火灾烟雾报警装置、电缆隧道细水雾、门禁装置、电子围栏、防盗报警装置。现有视频监控系统存在模拟与数字两种视频监控类型。将在能源集控中心设置一套视频监控综合管理平台，管理平台按双机热备进行考虑。现有变电所区域所有视频信号全部进入集控中心的视频管理平台，进行统一管理。在集控中心设置核心交换机、接入交换机、工业电视监控系统服务器及管理平台、流媒体服务器、大屏幕显示系统等，现场各站所视频信号通过汇聚交换机引来，通过集控中心大屏幕显示系统进行统一集控监视。根据国家防火标准相关规定，在能源集控中心建立一套火灾自动报警远程监控系统。各站所现有火灾自动报警系统的报警主机状态和报警信息，采用用户联网传输设备，将报警主机信号接入能源集控中心的火灾自动报警远程监视系统中。将现有安防系统进行适应性改造。包括电子围栏系统和门禁系统，其中电子围栏系统部分站所利旧，门禁系统全部为新增。红旗变电所和马鹿箐变电所已设置有四线制的电子围栏系统，现有系统工作正常，将系统主机报警信号接入集控中心即可。根据需要，在振兴变电所、卫东变电所、冷轧变电所区域分布新增一套电子围栏系统，共计新增3套电子围栏系统，系统采用四线制主动脉冲方式。将原有2套电子围栏系统和新增的3套电子围栏系统，进行集中联网进行管理。现场各电子围栏主机的报警状态和报警信号集中送至能源集控中心，在能源集控中心进行统一监控和管理。根据需要，在新冶炼变电所、东方红变电所、红旗变电所、炼铁变电所、振兴变电所、卫东变电所、马鹿箐变电所、莲花池变电所、冷轧变电所、新五水站等站所设置门禁系统。门禁点主要设置在各站所的大门出入口、各主要功能用房以及能源集控中心。门禁系统采用网络架构，使用非接触IC卡认证方式实现进出。门禁管理系统设置在能源集控中心，统一进行管理。五、能源供电系统集中控制管理模式实践效果
（一）能源供电系统人力资源优化岗位合并实施
通过集中监控可实时监测变电站所的运行情况，大幅减少现场值守人员以及现场巡检的次数，更合理的分配运行、检修班组的工作。集控管控后，现有部分变电站操控岗位合并，现场设立集中点巡操维班组。正常生产以集控中心人员操作为主，点巡操维班组主要负责点巡检、现场操作（配合集控或检修时）、维护以及事故干预和检修配合等。站所名称 | 集控前 | 集控后 | 备注 |
集控中心 | 点巡操维班组 | 合计 |
振兴变电所 | 7 | 3x4 | 东部片区集中点巡检原则上2x4人，白班多配，共12人。事故时与弄弄坪片区互相支持。 | 16 | 弄密变电所纳入集控 |
卫东变电所 | 4 |
马鹿箐变电所 | 4 |
新增110kV变电所（弄密变电所） |
|
新冶炼变电所 | 9 | 弄弄坪片区集中巡检，原则上2x4人，白班多配，共10人。事故时与东部片区互相支持。 | 18 | 炼铁变电所划归炼铁管理集控中心可监视。 |
东方红变电所 | 6 |
红旗变电所 | 4 |
新焦化变电所 | 4 |
莲花池变电所 | 4 |
冷轧变电所 | 4 |
荷花池110kV变电所 | 7 |
炼铁变电所 | 9 |
合计 | 58 |
|
| 34 |
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（2）集控后产生的效益
供电系统的智能集中管控，其主要收益不是体现在具体能降低多少直接能源和人工成本，而是主要体现在安全高效的保障全公司的电力供应，减少故障和事故的发生概率，保证不因为一个小小的故障未能及时处置而酿成大的事故。结合多种监控手段，确保对现场情况全方位掌控，及时消除隐患，杜绝事故的发生；提高了管理的严谨性，做到情况可追溯，可精确定位故障点，使得检修班组可第一时间处理故障点，减少故障排查时间，提高工作效率。通过对变电站、开关室空间和时间两个维度的监测数据进行对比，生成不同时间段需重点关注的维检方向，制定针对性维检计划。通过人工智能算法进行设备状态评估、大数据分析技术建立负荷-温度模型，对电网运行数据进行分析，推算出设备健康状态值，完成从经验分析向大数据精准分析的转变。通过对环境（温湿度、电缆沟水位）和安防（烟雾探测、门禁控制、红外入侵探测、摄像头）的在线监测和监控；智能调节灯光、空调、风扇、水泵等的开停，有效地降低变电站和开关室的能源消耗。按39个变电站，每个变电所用电量为30KW计算，根据其它企业无人值守后节能12%经验值估算，年节约电量约123万kwh，电价按0.36元/kwh计算，年节约电费约为43.8万元。（二）能源供电系统集中监控模式的建立
把现有变电站全部接入到集控中心，然后根据能源动力分公司以及攀钢电网的发展把其他的变电站逐步接入能源集控中心。对能动分公司范围内的高压综保、监控后台系统及智辅系统进行适应性改造，实现所有变电站的“遥测、遥信、遥控、遥调”功能。优点是所监视的信息量相当全面，操作功能完善，防误性要求高，可以解决信息混乱、工作人员操作失误、设备隐患难以及时发现等问题。（三）调度模式的转化
采用集中监控模式后，调度模式也随之发生变化。变电站在正常运行的情况下，正常操作命令由调度人员把预令下达到集控中心，然后由集控中心的值班人员把预令下达到电气设备的操作人员，操作人员做正常运行的工作准备，然后由操作运行人员直接与调度人员进行联系，并接受正式运行的命令。这种模式提高了调度人员的工作效率，并可以实时地对常规变电站以及无人看守变电站的各种设备进行更好的管理和监控。（四）专业化管理模式的加强
在变电站内采用集中监控模式后，由专业的管理人员进行管理，提高值班人员的工作效率。在变电站内操作人员主要负责电气设备的操作、事故的处理以及对电气设备的巡视、检查等工作，其他的一些事情比如卫生、绿化以及车辆的管理等等委托劳务聘用专业公司进行处理。因此不仅可以使变电站内的繁琐事务进行统一的管理，而且也可以使操作或者集中监控人员有更多的精力处理变电运行以及电力设备中的一些工作。（五）能源供电系统集控中心建设
用现代化的管理方法和理念建设全局统一的变电站及发电厂电力智能管控系统，提高主设备运行可靠性和资源利用率，优化变电站及发电厂综合生产管理，提高攀钢钒公司电网的高压电力设备状态监控能力，提高安全管理能力和应急响应能力，建设成为安全可靠、经济高效、友好互动、绿色环保的电力管控中心，实现全公司变电站及发电厂无人值守，在技术和管理方面成为行业标杆，达到国内领先水平。（作者：攀钢集团攀枝花钢钒有限公司能源动力分公司 周渡伟 高大全）来源：冶金企业供用电专业安全经济稳定运行及智能化技术应用研讨会
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