智能配电管理系统在吕临选煤厂的应用

2020-08-19金晓宇尉晓珑

山西焦煤科技 2020年7期

金晓宇，尉晓珑

(吕临能化公司选煤厂，山西吕梁 033000)

传统配电系统独立，信息孤立；监测数据不全面，无法实时监控；日常的巡检维护需要投入大量的人力物力；事前无预警，事后查找问题及检修处理速度慢等。随着现代化信息技术日渐完善，智能化配电管理系统得到迅速发展[1-2]，极大地提高了配电管理水平。

吕临能化公司选煤厂隶属于山西焦煤霍州煤电集团，是一座处理能力为10 Mt/a的大型炼焦煤选煤厂。该厂占地面积18公顷，工业厂区占地面积大，配套建有4座大型变电所、12个配电室，分布范围广、距离远。目前停送电检修及故障处理采用人工停送电和设备故障复位，设备检修及维护时都需要办理诸多的停送电审批手续并人工进行配电室停、送电操作，对比较偏远的配电室进行停送电作业时，劳动强度大、耗费时间长、效率低，无法满足选煤厂正常生产的要求。此外，采用人员定期巡检查看安装在现场配电柜上的综合保护器来判断设备运行情况是否正常,配电系统监控方式原始落后,实时性差，亟待对现有的配电系统进行优化升级。

1 系统建设目标

针对目前存在的问题，吕临能化选煤厂决定对现有配电系统进行优化升级，建立智能配电管理系统。该系统应具有完善的检测、操作功能，满足系统安全可靠、管理便捷的要求，实现配电系统运行实时监测、故障判断等功能，达到配电设备运行的自动化、智能化管理的目的。智能配电管理系统主要功能包括：完善配电系统的保护功能；实现配电回路运行参数的实时性检测和远程分合闸、远程故障复位操作等功能；完善停送电操作管理流程，实现授权、操作、挂牌等功能。

2 系统设计

结合现有配电系统和现场实际需求，利用互联网技术、PLC控制技术进行智能配电管理系统的设计。

1)通过增加通讯数据分站，实现在线、及时、准确采集、监测配电室相关运行参数。

2)通过对目前断路器操作机构升级，实现远程对配电柜进行停送电操作和基本故障信号复位。

3)通过在配电柜的抽屉主触头安装无线温度传感器，实现出现温升异常情况时系统主动报警，消除安全隐患。

4)通过增设视频轨道机器人实现自动巡检和定位，代替人员巡检，实现出现故障能够远程定位，真正达到配电室无人值守。

5)通过对配电室数字化升级、软件系统集成，实现手机APP审批用电工作流程，提高工作效率。

3 系统组成

智能配电管理系统主要由设备运行状态和参数监测系统、PLC综合远程控制系统、无线测温系统、视频轨道机器人自动巡检和定位系统、网管式停送电系统和电子挂牌系统等组成。

3.1 设备运行状态和参数监测系统

在现有配电柜的综合保护器上增加通讯数据分站,通过安装数据采集软件KEPsever从通讯数据分站获取设备的电压、电流、功率等参数以及运行状态、数据等全系统运行参数。

上位机通过OPC服务器直接采集KEPsever获得的相关数据，最终实现远程在线、及时、准确采集、监测配电室用电设备的电压、电流、功率等参数以及检测配电室设备的运行状态、数据以及全系统运行参数，见图1.

图1 设备运行状态和参数监测系统图

3.2 PLC综合远程控制系统

1)断路器操作机构升级。

目前的设备停送电作业是通过人工操作机械手柄实现的，这种操作对于距离较远的配电室，会出现停送电不及时的情况，停送电效率低，一定程度上降低了生产效率。为了提高停送电的便捷性和生产效率，将手动操作机构升级为电动操作机构，通过远程控制在集控室就能实现断路器的合闸和分闸，见图2.

图2 电动操作机构控制示意图

电动操作机构采用先进的开关电源技术，利用小型永磁式直流电动机驱动进行电动闭合、断开和再扣操作的配套机构。该机构体积小、安装方便、工作稳定，分合、脱扣显示直观，并可进行手动操作[3-4].

2)PLC系统优化。

在PLC柜增加一个集中/就地转换开关，正常工作状态下，此转换开关处于“集中”位置，实现远方控制。当PLC系统故障时，转换开关打到“就地”位置，实现在配电柜旁的现场操作。

在现有的抽屉面板上，保留合分闸指示灯，并增加合闸和分闸按钮，目的是当PLC出现瘫痪时，能通过抽屉面板上的合分闸按钮实现设备的停送电功能，防止PLC瘫痪后，设备的停送电无法实现[5].

3.3 无线测温系统

为了避免配电室火灾事故的发生，在配电柜抽屉里安装无线测温传感器，并将每个回路的ABC三相的工作温度实时上传至计算机，该温度信息通过计算机能够显示历史温度曲线，一旦出现温度超限状况或温度变化异常，系统发出报警信息，人为干预消除潜在的故障，避免火灾事故的发生[6].

3.4 视频轨道机器人自动巡检和定位系统

为充分了解配电室的信息，在配电室安装视频轨道机器人以实现自动巡视，视频轨道机器人自动巡检和定位系统原理图见图3，根据需要或配电回路报警实现配电柜具体回路的精准定位，方便远程观察配电或故障情况。当配电室远程操作或配电系统出现故障时，巡检机器人会快速定位至事件发生地点进行视频监控抓拍并联动语音系统进行报警，真正实现配电室无人值守。

图3 视频轨道机器人自动巡检和定位系统原理图

轨道式智能巡检机器人系统通过搭载视频设备和传感器，沿轨道对电力设备进行巡检，能够实现配电室内设备全方位、全自主智能巡检和监控，也可以人工操作获取需要检测设备的重要信息，提高了检测的范围、巡检效率和智能化水平。轨道式智能巡检机器人系统的应用可有效降低设备维护成本，提高设备巡检、设备管理的自动化和智能化水平，为智能配电和无人值守站提供新型的技术检测手段和可靠的安全保障。

3.5 网管式停送电系统

为确保实现远程停送电的安全可靠,基于完善的网络构架及系统信息链,构建网管式停送电管理流程。

网管式停送电管理流程是根据传统的工作票机制,使其在网络通讯中依托手机微信，通过云技术接收信号和发送指令，协同PLC控制系统控制断路器上的电动操作机构，实现申请、审批、允许、操作及整个事件的记录等作业。

通过网管式停送电系统，即可用电脑端、手机端完成用电、停电、送电流程审批作业，实现灵活的审批流程、便捷的无纸化操作。同时所有操作将会被自动记录，可查询浏览、打印、全程可追溯。指尖上的办公缩减了流程运转时间，实现了即时办公，提升了工作效率。

3.6 电子挂牌系统

电子挂牌系统通过手机实现电子挂牌，同时为了安全管理的需要，在配电室内增加液晶显示屏显示配电室重要的信息，实现了停送电挂牌无人化，避免了人工误操作，防止意外事故的发生。电子挂牌系统界面见图4.

图4 电子挂牌系统界面图

4 实施效果

4.1 创新管理模式

智能配电管理系统投用后可通过PLC系统网络后台电脑终端和手机APP掌握配电回路运行和故障信号，并结合轨道机器人定位到故障回路，代替人工巡视及观察，远程分析和观察配电回路运行情况。通过该系统能方便、快捷、远程实现停电、送电、故障复位和事故分析等功能，解决了偏远配电室停送电距离远、效率低等对生产的影响。此外，停电、送电审批可完全通过手机APP完成，缩减了流程运转时间，实现了无纸化操作办公，提升了工作效率。