自動化系統(tǒng)在煤礦地面變電所的應用探究

張玉

【摘? 要】近年來，隨著國民經(jīng)濟的迅猛發(fā)展，電力負荷逐年提高，對供電的安全性和可靠性也提出了更高的要求，煤礦變電所進行自動化改造逐漸成為一種趨勢。鑒于此，文章重點就自動化系統(tǒng)在煤礦地面變電所的應用進行研究分析，以供參考和借鑒。

【關鍵詞】自動化系統(tǒng);煤礦地面;變電所;應用

引言

煤炭行業(yè)作為我國的支柱產(chǎn)業(yè)之一，雖然在“三去一降一補”的大背景下，整體的行業(yè)相對于先前出現(xiàn)了明顯的下降，但是從我國整體的能源結構來看，煤炭行業(yè)作為我國戰(zhàn)略性行業(yè)的位置仍舊非常牢固，將自動化技術應用到煤礦生產(chǎn)中，對于提升煤炭的總體生產(chǎn)效率，提升煤礦生產(chǎn)的安全性，降低煤礦生產(chǎn)成本有著非常重要的作用。

1.自動化系統(tǒng)概述

自動化系統(tǒng)是指完全依靠自動化技術進行機械設備的操縱，確保整個系統(tǒng)正常運行的系統(tǒng)，自動化系統(tǒng)是一門多學科領域綜合性運用的先進系統(tǒng)。從廣義范圍上來說，自動化也包括了人工智能化的再現(xiàn)以及模仿等，現(xiàn)階段自動化系統(tǒng)在工業(yè)、農(nóng)業(yè)、礦業(yè)、物流業(yè)以及醫(yī)療行業(yè)等多個領域都得到了廣泛的應用，通過自動化系統(tǒng)的應用，不僅能夠顯著提升機械生產(chǎn)的效率，還能夠解放人們的雙手，減輕人們的工作強度，對基層工作人員提供更為強大的安全保障，同時通過自動化系統(tǒng)的建立，能夠減少能源資源的消耗，落實節(jié)能減排發(fā)展目標。因此，自動化系統(tǒng)的應用和普及對于促進社會科學技術的進步，加強人們對于世界的改變能力有著重要的意義。當前信息技術、網(wǎng)絡技術以及通信技術的快速發(fā)展對自動化系統(tǒng)的進一步完善提供了更加強大的技術支持，自動化技術已經(jīng)到達了過程的最優(yōu)控制與管理的綜合自動化階段。當前的自動化系統(tǒng)呈現(xiàn)出了典型的集成化、智能化以及柔性化特性，通過自動化系統(tǒng)的應用，礦山開采行業(yè)的效率以及質(zhì)量得到了顯著地提升。

2.電氣自動化與煤礦行業(yè)融合的重要意義

電子自動化設備應用于煤礦行業(yè)能夠提升設備的可靠性，科學技術不斷發(fā)展，數(shù)字自動化技術應用不斷完善，數(shù)字自動化技術在煤礦設備中應用，設備自主操作能力提升，能夠實現(xiàn)智能化生產(chǎn)，使人工操作減少，人員安全得以保障，自動化技術利用計算機計算能力，操作精確度較高，使煤炭開采效率得以提升。自動化設備在煤礦領域中的有效應用，使得設備價值提升。電氣自動化技術與煤炭行業(yè)的融合發(fā)展，使機械設備走向智能化發(fā)展道路，有助于實現(xiàn)無人操作發(fā)展目標。企業(yè)有效降低了勞動力成本，設備能夠實現(xiàn)自我管理和自我修復功能，使設備性價比得以提升。自動化技術的應用使煤礦行業(yè)的操作可行性提升，使煤礦企業(yè)生產(chǎn)及操作流程更加簡單，煤礦企業(yè)電氣自動化管理能力也隨之提升。電氣自動化技術應用于煤礦領域，對該領域發(fā)展具有重要意義，有效降低煤礦經(jīng)營成本，保障生產(chǎn)的安全性。煤礦生產(chǎn)為復雜流程，工序多且復雜，所涉及的環(huán)節(jié)眾多，生產(chǎn)環(huán)境及條件使生產(chǎn)中存在一定風險。自動化技術應用于露天礦開采中，大型電鏟等設備性能可進一步提升，同時煤炭開采及生產(chǎn)設備能力的不斷提升，使所開發(fā)的產(chǎn)品質(zhì)量有所保障，促進煤礦企業(yè)在市場地位更牢固，使企業(yè)朝向良性方向發(fā)展。

3.自動化系統(tǒng)在煤礦地面變電所的應用

3.1地面變電所主接線系統(tǒng)

主接線系統(tǒng)為6kV進線2條，2組PT，母線為單母線分段接線，出線40回，承擔著多礦的主要負荷，對供電可靠性要求高。改造升級變電站自動化監(jiān)控系統(tǒng)DS-2000，后臺系統(tǒng)實現(xiàn)與所有保護測控裝置、微機五防系統(tǒng)、低壓配電系統(tǒng)、其他智能裝置正常通訊和監(jiān)控，實現(xiàn)與電力調(diào)度的遠動信號傳輸，增加遠動通訊屏一面，包含逆變電源裝置、通訊管理機、網(wǎng)絡交換機。采用模型參數(shù)識別方法，跟蹤故障前后電網(wǎng)參數(shù)變化，實現(xiàn)選擇性高壓漏電保護，靈敏度高，速度快，動作準確。改造低壓柜12面，增加電動操作機構36臺，實現(xiàn)遠動控制;增加低壓智能保護模塊12臺，三相交流采集模塊36臺，實現(xiàn)電流、電壓、有功功率、無功功率、功率因數(shù)的智能監(jiān)控。DS-2000后臺監(jiān)控系統(tǒng)所有裝置按工業(yè)級標準設計，采用全封閉防振機箱，防塵、防潮、防有害氣體能力強，表現(xiàn)在以下方面，即通用的硬件和軟件平臺，可靠性高，通用性強。采用INTEL、AD、TI、MOTORAL等主流廠商的工業(yè)級芯片，可穩(wěn)定工作在寬溫度工作范圍。CPU集程序存儲器、數(shù)據(jù)存儲器、網(wǎng)絡接口、高速輸入輸出口于一體，總線不出芯片。

3.2監(jiān)控軟件

監(jiān)控軟件應是具有實時多任務、接口開放、使用靈活、功能多樣、運行可靠的變電站監(jiān)控系統(tǒng)，由若干個功能模塊組成，模塊之間的通信以及模塊與數(shù)據(jù)庫之間通信均通過共享內(nèi)存數(shù)據(jù)庫和ODBC完成。實時數(shù)據(jù)庫是SCADA系統(tǒng)的核心，實現(xiàn)機器內(nèi)各應用程序的實時數(shù)據(jù)交換，通過網(wǎng)絡通訊程序將實時數(shù)據(jù)擴展到整個網(wǎng)絡。電力監(jiān)控軟件的組成形式是一個集成軟件平臺，由若干程序組件構成，由以下幾部分組成：第一，圖形界面開發(fā)程序，它是自動化工程設計師為實施其控制方案，在圖形編輯工具的支持下進行圖形系統(tǒng)生成工作所依賴的開發(fā)環(huán)境;第二，圖形界面運行程序。在系統(tǒng)運行環(huán)境下，圖形目標應用系統(tǒng)被圖形界面運行載入內(nèi)存并投入實時運行;第三，實時數(shù)據(jù)庫功能模塊，它主要完成實時數(shù)據(jù)庫的建立、維護、訪問以及歷史數(shù)據(jù)生成等功能，它是整個系統(tǒng)的基礎和核心，實時數(shù)據(jù)庫描述了電力自動化系統(tǒng)監(jiān)控、管理數(shù)據(jù)點的集合;第四，網(wǎng)絡通信模塊。網(wǎng)絡通信模塊是監(jiān)控軟件系統(tǒng)中的實時網(wǎng)絡通信內(nèi)核，擔負網(wǎng)絡系統(tǒng)計算機之間實時數(shù)據(jù)的傳輸任務，保證系統(tǒng)各節(jié)點實時數(shù)據(jù)的一致性;第五，前置通信模塊，前置通信模塊完成與終端采集設備或通信設備如各種保護測控裝置、通信管理器的通信任務。

3.3數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)軟件

采用分層分布式結構和面向對象的設計思想，從間隔層、通信網(wǎng)絡到監(jiān)控系統(tǒng)等方面綜合考慮，提供了完整的變電站自動化系統(tǒng)解決方案，系統(tǒng)結構清晰、獲取信息快捷、維護簡便、擴展靈活?？筛鶕?jù)需要選擇遠動的調(diào)度端對時、GPS授時裝置對時，并可根據(jù)實際的運行工況來自動識別，系統(tǒng)采用現(xiàn)場總線、工業(yè)以太網(wǎng)等技術構成實時控制網(wǎng)絡。

3.4通信管理

基于國際領先的實時多任務操作系統(tǒng)開發(fā)，其進程切換時間為微秒級，完全滿足工業(yè)現(xiàn)場控制的要求，監(jiān)控軟件采用面向對象的總體設計和先進的編程技術，確保了整個系統(tǒng)的實時性和穩(wěn)定性。后臺監(jiān)控可配置智能五防閉鎖軟件，有效防止人為的誤操作。

3.5在線診斷

監(jiān)控對收到的數(shù)據(jù)進行智能判斷，確保信息的正確無誤。系統(tǒng)能在線診斷系統(tǒng)全部軟件和硬件的運行工況，當發(fā)現(xiàn)異常及故障時能及時顯示和打印報警信息，并在運行工況圖上用不同顏色區(qū)分顯示。計算機信息技術和現(xiàn)場總線技術在方案中的應用，不僅節(jié)省了大量電纜和二次控制線，而且提高了配電與控制系統(tǒng)的自動化程度，同時實現(xiàn)了“四遙”功能，提高了整個系統(tǒng)的可靠性。

4.結束語

綜上所述，煤炭行業(yè)的持續(xù)發(fā)展與生產(chǎn)離不開機電自動化技術的創(chuàng)新，科技的進步和發(fā)展，為煤炭行業(yè)提供了廣袤的發(fā)展空間，也為節(jié)約生產(chǎn)成本的降低提供了新的思路，遠程操控、無線網(wǎng)絡技術的應用都能夠有效的節(jié)約生產(chǎn)成本，提高了生產(chǎn)效率，地面變電所的自動化改造為我們以后的工作提供了便利，有效的提高了電氣設備運行的可靠性和安全性，有望實現(xiàn)真正意義上的變電所無人值守。

參考文獻

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