智能化選煤廠無人值守高低壓配電室的探討

趙睿

（國(guó)家能源準(zhǔn)能集團(tuán)選煤廠機(jī)電管理部，內(nèi)蒙古 鄂爾多斯 010300）

1 無人值守高低壓配電系統(tǒng)相關(guān)理論概述

無人值守配電室主要是指經(jīng)常性無運(yùn)行值班人員的配電室[1]。無人值守配電室在實(shí)際運(yùn)行過程中，通過對(duì)中間信號(hào)的采集以及轉(zhuǎn)換單元匯總進(jìn)行處理后，將信息上傳到上位機(jī)，以方便相關(guān)人員監(jiān)測(cè)和查詢，并做出反饋。

2 現(xiàn)階段我國(guó)選煤廠無人值守系統(tǒng)存在的問題

選煤廠作為煤炭行業(yè)的重要環(huán)節(jié)，主要作用在于對(duì)原煤深加工，以提煉出更加優(yōu)質(zhì)的煤炭產(chǎn)品。因此，選煤廠管理系統(tǒng)的優(yōu)化，對(duì)于提高煤炭產(chǎn)品質(zhì)量，以及提升煤炭行業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益具有重要作用。在選煤廠生產(chǎn)過程中，無人值守系統(tǒng)的應(yīng)用是非常必要的，在提高生產(chǎn)效率方面以及保證煤炭質(zhì)量方面均具有重要作用。然而，目前無人值守系統(tǒng)在選煤廠的應(yīng)用過程中，卻存在諸多問題，進(jìn)而導(dǎo)致難以起到重要的作用。具體來說，在實(shí)際應(yīng)用過程中，主要存在以下兩方面問題：第一，對(duì)設(shè)備的監(jiān)測(cè)存在不完善現(xiàn)象。在選煤廠使用的各類設(shè)備中，最容易出現(xiàn)問題的就是皮帶、振動(dòng)篩以及刮板機(jī)等。因此，在進(jìn)行監(jiān)測(cè)的過程中，應(yīng)對(duì)振幅、溫度、電流等進(jìn)行監(jiān)測(cè)。然而，在這方面我國(guó)還沒有較完善的監(jiān)測(cè)系統(tǒng)。例如，在面臨惡劣的環(huán)境時(shí)，對(duì)于振幅出現(xiàn)的異常情況還難以做到準(zhǔn)確的監(jiān)測(cè)等等。第二，測(cè)控系統(tǒng)在穩(wěn)定性方面以及可靠性方面還存在一定的不完善[2]?？傊悄芑x煤廠的實(shí)現(xiàn)，無人值守高低壓配電系統(tǒng)的完善是十分必要的。因此，本研究對(duì)無人值守高低壓配電系統(tǒng)進(jìn)行了設(shè)計(jì)，以希望為實(shí)現(xiàn)選煤廠智能化的發(fā)展提供基礎(chǔ)。

3 智能化選煤廠無人值守高低壓配電系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

3.1 系統(tǒng)目標(biāo)設(shè)計(jì)

本研究設(shè)計(jì)的無人值守高低壓配電系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)的目標(biāo)主要包括以下幾方面：第一，實(shí)現(xiàn)減員增效的目標(biāo)；第二，設(shè)備維護(hù)以及實(shí)時(shí)監(jiān)控，進(jìn)而起到提高工作效率的目標(biāo)；第三，提高選煤廠配電系統(tǒng)的智能化水平，并實(shí)現(xiàn)配電系統(tǒng)與控制系統(tǒng)的有效銜接；最后，建立電能管理系統(tǒng)，并實(shí)現(xiàn)節(jié)能減排的目的。

3.2 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

本研究設(shè)計(jì)的無人值守高低壓配電系統(tǒng)結(jié)構(gòu)可分為現(xiàn)場(chǎng)間隔層、通信網(wǎng)絡(luò)層以及集中控制層三個(gè)層次。

現(xiàn)場(chǎng)間隔層的作用在于向上一層次提供實(shí)時(shí)的監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)?，F(xiàn)場(chǎng)間隔層主要包括直流屏、智能網(wǎng)電機(jī)保護(hù)器、電容柜、綜合保護(hù)裝置以及智能抽屜柜儀表等。現(xiàn)階段，高低壓配電柜大多采用的結(jié)構(gòu)都是抽屜柜結(jié)構(gòu)。也就是說，各個(gè)功率單元都是獨(dú)立、互不干擾的，所有保護(hù)器以及儀表等都可以通過通信接口接入到通信網(wǎng)絡(luò)層，然后完成對(duì)設(shè)備的保護(hù)、數(shù)據(jù)的監(jiān)測(cè)和控制等。

通信網(wǎng)絡(luò)層則主要包括交換機(jī)、網(wǎng)絡(luò)通信控制器以及通信線纜等。在通信網(wǎng)絡(luò)層，各個(gè)配電室都會(huì)配置相應(yīng)的管理機(jī)，且管理機(jī)與配電室內(nèi)部的所有保護(hù)器以及儀表都是聯(lián)網(wǎng)的。在通信網(wǎng)絡(luò)層，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的長(zhǎng)傳、遠(yuǎn)程控制以及信息資源共享等。

控制管理層，也就是監(jiān)控管理平臺(tái)，其是智能化工廠的核心，組成主要包括視音系統(tǒng)、工控機(jī)、打印機(jī)以及服務(wù)器等。在控制監(jiān)控層，主要由兩部分組成，即人機(jī)界面和視頻監(jiān)控。其中，人機(jī)界面主要采用的軟件是專業(yè)組態(tài)監(jiān)控軟件，能夠?qū)ε潆娤到y(tǒng)的相關(guān)設(shè)備進(jìn)行動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)，同時(shí)還能夠準(zhǔn)確記錄、管理以及負(fù)荷控制。除此之外，在控制管理層還能對(duì)電能質(zhì)量進(jìn)行分析、故障報(bào)警提示以及生成統(tǒng)計(jì)報(bào)表等。視頻控制部分主要包括兩個(gè)部分，一部分是視頻監(jiān)控部分，另一部分則是音頻控制部分。

4 智能化選煤廠無人值守高低壓配電系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)

在本文的研究中，智能化選煤廠無人值守高低壓配電系統(tǒng)主要是由三部分組成，即智能配電系統(tǒng)、視頻及音頻監(jiān)控系統(tǒng)以及監(jiān)控平臺(tái)管理系統(tǒng)。

4.1 智能配電系統(tǒng)

在設(shè)置智能配電系統(tǒng)時(shí)，由于選煤廠在電力系統(tǒng)中屬于二級(jí)負(fù)荷單元，因而配電設(shè)備一般選擇的是10kV/6kV以下的設(shè)備。選煤廠配電室高壓配電柜和低壓配電柜依次分別為10kV/6kV和660kV/380kV。其中，高壓配電柜的設(shè)備主要包括四個(gè)部分，即直流屏、F-C柜、PT柜以及斷路器柜?，F(xiàn)階段，我國(guó)F-C柜、PT柜以及斷路器柜采用的開關(guān)設(shè)備主要是移開式設(shè)備，同時(shí)配備相應(yīng)的裝置，如保護(hù)裝置和監(jiān)控設(shè)備等。一般情況下，這些裝置采用的都是以太網(wǎng)通訊口，因而能夠?qū)崿F(xiàn)控制、監(jiān)測(cè)、調(diào)試以及通信四個(gè)方面的工作。然而，在對(duì)柜內(nèi)使用環(huán)境監(jiān)測(cè)過程中還存在一定的不足。

一般來說，高壓柜采用的是10kV/6kV。長(zhǎng)期的運(yùn)行過程中，開關(guān)的觸頭以及母線連接的地方經(jīng)常會(huì)存在老化等問題。同時(shí)，由于高壓柜是相對(duì)比較封閉的，在運(yùn)用的過程中是難以打開的，且觸頭位置也不方便觀察，因而很難做到有效的預(yù)測(cè)。在這種情況下，必然會(huì)導(dǎo)致事故的發(fā)生。因此，在設(shè)置無人配電系統(tǒng)時(shí)，應(yīng)在觸頭位置設(shè)置超溫警報(bào)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)。低壓配電柜是配電系統(tǒng)的終端單元，對(duì)于選煤廠的正常運(yùn)行有重要的影響。以往的選煤廠，低壓配電柜電機(jī)回路僅僅是向上級(jí)提供相應(yīng)的開關(guān)量。在故障發(fā)生時(shí)，電機(jī)回路自動(dòng)停機(jī)，然后配電室相關(guān)人員進(jìn)行故障檢查和原因分析，并給予適當(dāng)?shù)奶幚?。也就是說，傳統(tǒng)低壓柜保護(hù)器在返回信號(hào)方面比較單一。同時(shí)，在故障檢查和維修過程中，需要大量的人力資源等。因此，智能化配電系統(tǒng)應(yīng)運(yùn)而生。

智能化配電系統(tǒng)的優(yōu)勢(shì)在于所有儀表都具有通信功能，如保護(hù)器、控制器以及電度表等。保護(hù)器中不僅設(shè)置了多方面的監(jiān)測(cè)功能，還實(shí)現(xiàn)了對(duì)故障的記錄和保護(hù)功能?？傊?，智能配電柜系統(tǒng)具有較好的監(jiān)控系統(tǒng)，能夠進(jìn)行風(fēng)險(xiǎn)預(yù)警以及預(yù)防潛在故障的發(fā)生。智能化配電柜產(chǎn)品的應(yīng)運(yùn)而生，如ABB廠家推出的MNSIS產(chǎn)品，能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)柜內(nèi)用電環(huán)境進(jìn)行監(jiān)測(cè)，還能夠?qū)崿F(xiàn)及時(shí)監(jiān)測(cè)用電回路的運(yùn)行情況，具有前瞻性。同時(shí)，在智能化系統(tǒng)中，所有設(shè)備均接入到通信網(wǎng)絡(luò)中，能夠提高工作效率以及解放勞動(dòng)力。

4.2 視頻及音頻監(jiān)控系統(tǒng)

智能配電系統(tǒng)的主要功能在于全方位實(shí)現(xiàn)信息監(jiān)控。而視頻監(jiān)控系統(tǒng)和音頻監(jiān)控系統(tǒng)是對(duì)信息監(jiān)控功能的一種完善和補(bǔ)充。視頻監(jiān)控系統(tǒng)和音頻監(jiān)控系統(tǒng)，主要是通過安裝攝像頭、監(jiān)聽器以及對(duì)講系統(tǒng)等實(shí)現(xiàn)監(jiān)控的。這些系統(tǒng)的安裝和完善，能夠?qū)⑴潆姽衽c監(jiān)控畫面很好地聯(lián)系起來，為相關(guān)工作人員提供更加直觀的環(huán)境信息，以便進(jìn)行及時(shí)有效的控制。同時(shí)，對(duì)于配電系統(tǒng)中出現(xiàn)的故障，也能夠及時(shí)鎖定故障出現(xiàn)的位置，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)無人值守配電系統(tǒng)的遠(yuǎn)程監(jiān)控功能。

4.3 監(jiān)控平臺(tái)管理系統(tǒng)

無人值守配電管理系統(tǒng)，即監(jiān)控平臺(tái)管理系統(tǒng)，是一種依托計(jì)算機(jī)的供電控制和調(diào)度自動(dòng)化系統(tǒng)。監(jiān)控平臺(tái)管理系統(tǒng)主要由監(jiān)控軟件、主控機(jī)以及打印機(jī)等組成。監(jiān)控平臺(tái)管理系統(tǒng)的作用在于實(shí)現(xiàn)對(duì)智能化配電系統(tǒng)以及視頻和音頻系統(tǒng)信息的分析和管理，從而實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程操作和控制。監(jiān)控平臺(tái)管理系統(tǒng)能夠依據(jù)客戶的實(shí)際需求，進(jìn)行功能定制。監(jiān)控平臺(tái)管理系統(tǒng)的功能主要包括對(duì)配電屏設(shè)備的開關(guān)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控、采集用電回路信息、對(duì)控制器遠(yuǎn)程控制、遠(yuǎn)程參數(shù)修改以及視頻和音頻監(jiān)控等。

5 結(jié)論

總之，為進(jìn)一步推動(dòng)選煤廠的智能化，無人值守高低壓配電系統(tǒng)的完善是非常必要的。在本系統(tǒng)的設(shè)計(jì)中，主要是通過通信功能的增加、數(shù)據(jù)監(jiān)控類型的完善以及監(jiān)控后臺(tái)的統(tǒng)一等方式，實(shí)現(xiàn)選煤廠配電室的智能化。