选煤厂低压配电系统的智能化改造设计

2021-02-07尉晓珑

山东煤炭科技 2021年1期

尉晓珑

（霍州煤电集团吕临能化有限公司选煤厂，山西吕梁 033200）

吕临能化公司选煤厂基本实现了自动化，但生产管理需要人工全过程参与，高度依赖人工经验，信息多还采用纸质文档进行记录和传递，在信息化、智能化建设方面比较滞后。通过调研，确定本选煤厂智能化升级可在提高生产效率、降低劳动强度、节约电力成本、降低维修费成本、稳定产品质量以及提高产品回收率等方面带来可观的经济效益。

1 吕临能化公司选煤厂智能化规划方向

选煤厂智能化建设的本质是利用工业控制的智能化、数字化以及信息通信技术，通过生产设备的互联互通，基于大数据分析的决策支持，实现生产过程的实时监控和智能管理与控制，从而实现生产管理的深刻变革和管理模式的再造，达到提质增效的目的，全面提升企业的竞争力。全厂区无线覆盖是智能化建设中人机、设备互联互通的前提，根据项目无线覆盖的要求，方案通过实地无线地勘，结合场区实际情况，将无线网络延伸至场区地面的每个角落，实现通过移动智能终端随时监测设备及生产状况。

2 吕临能化公司选煤厂低压配电系统智能化改造

2.1 智能化改造目标

针对选煤厂低压配电系统的升级改造，本次采用的是总线控制方式，通过传感器实现对现场数据的采集，且在分析系统中进行数据分析，对于相关数据也能够实现保护以及控制，确保系统智能化运行。在智能化控制终端发出指令后，基本控制保护功能则可以由现场设备完成，实现对相关设备运行情况的实时监测以及诊断。采用“现场控制”替代“分散控制”，以“总线”方式实施数据传输，基于此实现“虚拟的分散控制站”对“集中控制站”的替代。其中在系统升级改造中，要注重提升无线网络的稳定性、可控性以及安全性。

2.2 基于智能电气装置实现数据采集

现场智能电气装置如图1，在系统中主要功能为数据采集、处理以及输出等。对于系统中之前功能单一的热过载继电器，采用具有标准通讯接口的智能化配电监控元件，这一元件建立在微处理器技术上，能够实现针对电动机运行相关电气参数的准确采样；保护电动机堵转、启动超时以及欠压欠流等相关问题；对于DCS /PLC 硬接线模式具有支持作用，可以提供RS-485 通讯功能，对于Modbus_RTU 通讯协议具有支持作用，便于用户实施MCC集中控制。在应用过程中，一方面保护功能比较全面，另一方面在现场显示屏应用后，也能够实现对数据的查询、修改等操作，本身具备的总线接口为现场设备层网络建构提供了便利。

图1 智能监控装置原理

2.3 构建通讯网络

低压配电智能化保护装置通信网络建构中，将Modbus- RTU 作为通讯协议。为提升使用和配置便利性，在这一协议中设置了RS242/385 接口，以便于实现和现场总线的连接。Modbus 主从通讯传输模式选择的是RTU（Remote Terminal Unit）型，一旦接收到主站faculty 的通信指令，即可以依照信息帧地址实现所有从站主设备选择各自合理的从设备。

在通信物理接口中，RS242/385 接口的应用优势主要为能够实现远距离通讯、传输效率高以及损失低等，便于建构分布系统等。低压配电智能化保护系统可设置RS242/385 物理接口，能够迅速完成现场设备网络的建构，各个配电室在接线口的应用下可以建构单元设备网络层。同时基于以太环网设置通讯节点，在高速大量应用优势下则可以实现对信息损耗的显著降低。在整体通讯网络建构中，基于TCP/IP 协议、以太环网，能够迅速实现对终端和现场设备层网络连接的控制。

2.4 建构网管式停送电管理流程

想要提升系统远程停送电的可靠性和安全性，则需要建构新的停送电管理制度。针对这一问题，在完善网络构架和系统信息链基础上实现对网管式停送电管理流程的设计。在这一流程中，结合传统工作票机制，通过网络通讯下发、首选以及操作等相关指标，也可以获取指令反馈和记录事件过程。维修人员在现场实施维修过程中发出停电申请后，调度员可以在系统中输入设备代号、申请人信息等，软件会自动生成时间以及授权，同时将其发送到电维修值班室，工作人员确认后则可以对其实施设备分闸操作。在此过程中，组态软件也可以对其操作过程自动记录，对其挂牌后，自动累加挂牌次数。工作人员完成相关操作后，可以给调度人员回复操作指令，上位机在接到指令后自动调度刷新复命，且对其过程自动记录，现场人员可以依照指令在现场进行检验，确定停电后确认即可。完成现场设备维修工作后，维修人员可以发出送电试车申请，值班室同时会收到调度员发出的送电指令和授权，值班人员即可以摘牌，系统会自动减去挂牌次数。如果最后挂牌次数不是零，值班人员可以发出回复消息，并不用对其实施远程操作，次数为零情况下即为维修工作已完成，能够进行远程合闸操作，实施试车确认。在此过程中，不管操作与否只要发出调度授权回复指令，软件中的授权次数会自动减去一次。停送电申请电子工作票如图2。

图2 停送电申请电子工作票

3 改造效果

系统改造后，在各车间规范生产过程中，起到了良好的节能降耗效果。系统改造后，吨煤电耗降低了0.217 kW·h，依照入选量2. 40 Mt /a、电价0. 67元/kW·h 对其降耗效益进行计算，每年节约电费可达348 636 元，节能降耗效果显著。系统改造后，减少用人，降低人为因素影响，生产过程智能化，产品质量稳定，提高产品回收率。