基于“源—網(wǎng)—荷”的A礦企配電系統(tǒng)優(yōu)化

王文強(qiáng)

(同煤國電同忻煤礦有限公司,山西 大同 037003)

互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)已成為推動(dòng)我國能源產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型重要手段之一,是推進(jìn)能源消費(fèi)改革、能效消費(fèi)改革、能源結(jié)構(gòu)改革、能源體制改革的利器?；谥悄茈娋W(wǎng)在能源互聯(lián)網(wǎng)體系中的定位和作用,提出了能源互聯(lián)網(wǎng)廣義“源—網(wǎng)—荷—儲(chǔ)”協(xié)調(diào)優(yōu)化運(yùn)營模式[1]。能源互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)具備“開放、互聯(lián)、對等、分享”的特征,不僅對國家大型電網(wǎng)使用,對于小型微電網(wǎng)同樣使用[2]。針對我司二礦排矸樓的配電、供電設(shè)施設(shè)計(jì)采用了 “源-網(wǎng)-荷”思想,因地制宜、源荷協(xié)調(diào)、網(wǎng)絡(luò)共享的模式進(jìn)行實(shí)施與建設(shè)。

1 荷

1.1 負(fù)荷統(tǒng)計(jì)

經(jīng)負(fù)荷統(tǒng)計(jì)計(jì)算:660 V設(shè)備總?cè)萘? 028 kW。其中:系統(tǒng)設(shè)備34臺(tái),容量936 kW;外運(yùn)設(shè)備6臺(tái),規(guī)劃最低負(fù)荷為369.3 kW,容量92 kW。

1.2 負(fù)荷分類

按設(shè)備重要性(重要、一般、不重要)對系統(tǒng)設(shè)備及外運(yùn)設(shè)備進(jìn)行分類為:

重要設(shè)備6臺(tái),容量317 kW;一般設(shè)備24臺(tái),容量597 kW;不重要設(shè)備4臺(tái),容量為22 kW;重要設(shè)備停機(jī)時(shí)間不允許超10 min,且停機(jī)前應(yīng)有調(diào)度策略,一般設(shè)備可停機(jī)2 h,也需要有停電計(jì)劃及預(yù)先通知及預(yù)案,不重要設(shè)備允許停機(jī)24 h,無需預(yù)案,但應(yīng)及時(shí)修復(fù)。

1.3 負(fù)荷特性

重要設(shè)備為24 h連續(xù)運(yùn)行,最低負(fù)載率為60%;設(shè)備為24 h連續(xù)運(yùn)行,最低符合率30%;不重要設(shè)備為間歇運(yùn)行。

2 源

擬定以引自10 kV的低壓配所干線作為660 V設(shè)備的總電源,容量為1 200 kVA,最大小時(shí)出力1 200 kW·h,由3臺(tái)400 kVA箱式變壓器構(gòu)成。同時(shí),其中一個(gè)相變采取雙回供電模式,以確保重要設(shè)備不間斷供電。

另外,進(jìn)光伏1 MW光伏對系統(tǒng)進(jìn)行供電。即:以公用電源作為基礎(chǔ)光伏發(fā)電作為補(bǔ)充的新型電源模式。

3 網(wǎng)

根據(jù)電源、負(fù)荷、用能特征,繪制包括電源、負(fù)荷、儲(chǔ)能、能源管理平臺(tái)在內(nèi)的配網(wǎng)系統(tǒng)圖,見圖1。

圖1 配網(wǎng)系統(tǒng)圖Fig.1 Power distribution system

3.1 控制系統(tǒng)及控制方式

為了滿足用戶要求,提高全員效率,設(shè)計(jì)考慮系統(tǒng)工藝設(shè)備一般均由能源管理平臺(tái)調(diào)度。系統(tǒng)控制設(shè)備,設(shè)有集中控制和就地控制兩種方式,用以滿足單機(jī)調(diào)試、設(shè)備檢修維護(hù)和現(xiàn)場遇到緊急情況時(shí)停車需要。

為保證整個(gè)控制系統(tǒng)的穩(wěn)定性、可靠性,有針對性地采取了如下措施:一是控制系統(tǒng)電源由交流凈化穩(wěn)壓電源提供;二是對控制系統(tǒng)所需的電氣元件采用進(jìn)口產(chǎn)品;三是控制電纜采用屏蔽電纜;四是全面、良好、完善可靠的接地系統(tǒng);五是控制程序上設(shè)計(jì)相應(yīng)的保護(hù)程序。同時(shí),本生產(chǎn)控制網(wǎng)絡(luò)作為獨(dú)立的控制網(wǎng)采取并網(wǎng)不上網(wǎng)模式,設(shè)獨(dú)立的網(wǎng)關(guān)和處理器,從而阻止外界病毒的攻擊,保證控制系統(tǒng)可靠、穩(wěn)定,同時(shí)又兼顧后期的擴(kuò)容[3-4]。

3.2 主機(jī)選型及控制室布置

確定控制系統(tǒng)主機(jī)選用AB公司Control Logix系列主機(jī);控制系統(tǒng)選用AB 1756系列I/O模塊。PLC控制主站設(shè)在排矸車間一層低壓配電室,主站和上位機(jī)之間采用EtherNet通訊。

系統(tǒng)生產(chǎn)調(diào)度、指揮中心：集控室內(nèi)設(shè)1套工業(yè)控制計(jì)算機(jī)、工業(yè)電視切換主機(jī)、監(jiān)控計(jì)算機(jī)、打印機(jī)和調(diào)度電話操作鍵盤置于操縱臺(tái)上。

3.3 控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)

集中起車前,系統(tǒng)可以發(fā)出預(yù)警信號,按設(shè)定順序自動(dòng)起車。系統(tǒng)有起停車預(yù)告聲光信號、緊急停車信號和設(shè)備故障報(bào)警信號。集中控制方式選擇:篩分系統(tǒng)所有設(shè)備集中控制運(yùn)行模式分為單機(jī)集中控制、單機(jī)就地控制和順序控制三種。所控制設(shè)備,可在集控室單獨(dú)啟動(dòng)和停止,集控室工作人員可根據(jù)當(dāng)時(shí)生產(chǎn)需要調(diào)整設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)。集控方式有自動(dòng)集控和手動(dòng)閉鎖集控。集控閉鎖方式可將參數(shù)進(jìn)行人工干預(yù)可調(diào)控。

在日常生產(chǎn)過程中,若現(xiàn)場設(shè)備出現(xiàn)故障,系統(tǒng)可以將檢測出的故障信號傳到集控室內(nèi),并且可以發(fā)出事故報(bào)警。對于危及設(shè)備和人身安全的事故可以直接緊急停車。正常停車時(shí)設(shè)備將按照順煤流方向停車,縮小設(shè)備空運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)間。

3.4 檢測、計(jì)量和保護(hù)裝置

1)對各種參數(shù)的實(shí)時(shí)檢測,統(tǒng)計(jì),并深度學(xué)習(xí)。

2)對主要工藝設(shè)備和單機(jī)容量在55 kW及以上的設(shè)備進(jìn)行電流監(jiān)測。

3)所有帶式輸送機(jī)均設(shè)跑偏開關(guān)、拉繩開關(guān),失速開關(guān),在運(yùn)量大、速度快、易發(fā)生堵塞的關(guān)鍵溜槽內(nèi),設(shè)置溜槽堵塞開關(guān);對變壓器設(shè)瓦斯、溫度保護(hù);所有刮板輸送機(jī)均設(shè)有欠速保護(hù)。

上述信號上傳至控制室,若出現(xiàn)異常狀態(tài),系統(tǒng)將及時(shí)報(bào)警。

3.5 通訊

關(guān)鍵崗位設(shè)置有與礦井調(diào)度通訊系統(tǒng)相配套的電話,同時(shí)設(shè)置擴(kuò)播電話,配備移動(dòng)對講機(jī),采用多種方式進(jìn)行通訊連接。

3.6 視監(jiān)視系統(tǒng)

為方便生產(chǎn)調(diào)度管理,提高遠(yuǎn)方集控操作的安全性,設(shè)計(jì)考慮設(shè)置工業(yè)電視監(jiān)視系統(tǒng),在各生產(chǎn)車間主要生產(chǎn)崗位設(shè)置攝像機(jī),在集控室設(shè)切換主機(jī)盒、硬盤錄象機(jī)、視頻分配器等。該系統(tǒng)可定點(diǎn)/輪換畫面,任意設(shè)置切換時(shí)間,對現(xiàn)場進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)視,并通過以太網(wǎng)將視頻信息上傳。

4 結(jié)束語

通過能源管理系統(tǒng)的使用，降低能耗約3%，起到了節(jié)能效果。試驗(yàn)性的引進(jìn)清潔能源，降低碳排放。即：采用能源互聯(lián)網(wǎng)思想，采取“源—網(wǎng)—荷”對礦業(yè)企業(yè)的配電系統(tǒng)改革，有利于形成源荷協(xié)同，多能互補(bǔ)，甚至實(shí)現(xiàn)主動(dòng)負(fù)荷對區(qū)域配電網(wǎng)的調(diào)度。