供配電綜合自動化監控系統在馬頭洗選廠的應用

張紹先

（冀中能源峰峰集團有限公司馬頭洗選廠，河北 邯鄲056045）

1 問題的提出

在現代企業中，供電質量的好壞不僅影響著一個企業的安全生產、減員提效、科技含量和管理水平，更影響企業的成本支出和經濟效益，它決定著企業發展規模和前景。實際上，隨著信息化時代的到來，馬頭洗選廠的生產及其集中控制系統也給供電提出了更高的要求，低壓配電網絡的不穩定會導致開關跳閘而影響生產，不僅危及洗選廠的重要設備，還會導致洗煤工藝環節中的精煤跑、冒，造成極大的浪費。突然發生的事故停電會造成聯鎖停車，這就要求我們越來越多地運用不間斷供電的設備、計算機。近年來，馬頭洗選廠依靠科技進步，建設數字馬選，應用信息技術，提高設備自動化水平，大力推進“兩化融合”，進一步提高了企業核心競爭力。但作為一個有著50年歷史的老國有企業，馬頭洗選廠供配電系統老化、陳舊，自動化水平較低，如何實現企業供電系統的自動化監控，最大限度地提高企業供用電質量，滿足企業生產需要，彰顯信息化的重要作用，是擺在企業生存、發展面前的一個重要課題。

2 系統主要功能

供配電綜合自動化監控系統的主要功能包括變壓器、受入盤、相關供配電元器件電氣參數／狀態采集及保護、工業低壓電動機智能化保護、電能質量監測與管理、電氣火災監控、電能有功計量／自動抄表統計等。

3 系統構成

根據現場各終端地址分布和項目要求，系統設置1個監控主站、2個分站、9個終端，均接入局域網使其以瀏覽器的形式打開，這樣廠區內所有接入局域網的電腦經身份驗證后均可瀏覽監控數據。9個終端和監控主站距離較遠，各終端分布比較分散且信號種類較多、數據量較大，因此監控主站和各個終端采用光纖連接。

現場層系統主要采集全廠14臺變壓器溫度、瓦斯報警信號、二次側電壓／電流信號，并數據顯示狀態，設定上下限，實現過流、過壓、欠壓、過負荷、電壓及電流突變、三相電壓和三相電流平衡度異常等提示報警，并保留故障記錄；采集全廠20個配電室受入盤電壓、電流、分合狀態信號，包括功率顯示，并實現實時顯示，設定上下限，實現過電流、過負荷等異常提示報警，并保留故障記錄；實現集中遠程分合閘；采集全廠18個受入盤電量及2臺6kV高壓泵電量、2臺6kV合介泵電量，實現抄表、統計、記錄自動化，并與辦公網絡平臺、全面預算管理系統建立通訊，實現數據共享，充分發揮管控軟件和組態軟件的數字化優勢；采集在線主要設備的電壓／電流信號、三相平衡度，設定上下限，實現過電流、過負荷、三相平衡度、短路、堵轉、斷相等異常報警，并保留故障記錄；采集14個電容器自動補償系統信號數據，實現系統狀態／補償電流的監測、功率因數的顯示及系統異常報警，并保留監控數據。在用配電室、變壓器及6樓集控室安裝火災報警系統，檢測探頭配電室74個、變壓器室28個、集控室配電點3個，共計105個，探測異常變化，給出報警信號，實時監控室內狀況，使電工值班人員能及時了解現場情況，及時采取正確處理措施，防止發生火災，保證配電設施安全；在11#、12# 配電室及0#－1、0#－2變壓器室內安裝測溫系統，測量室溫，實現溫度顯示、超溫報警及開關量輸出；在22處配電室安裝視頻監控，配置硬盤錄像機及監視器，將視頻信號引到監控站，監控配電室內運行狀態有無異常；在監控管理主站（電工值班室附近）設置1臺數字矩陣主機、2臺26寸液晶顯示器、1臺流媒體服務器進行管理。通過將以上電氣綜合參數輸送到監控主機系統，自動監查各設備的相應電氣數據、報警信息及輸出，報警方式為現場及控制室實現聲光報警，監視器實現語音報警及畫面閃爍報警，并記錄和顯示變壓器、配電室受入盤及主要設備的電壓、電流、功率、電量運行實時曲線，實現對被監控電氣設備工作狀態、報警及事故記錄、數據存儲等的監測功能，直觀顯示電氣設備的各種參數和狀態，電氣設備得到實時自動監控。流媒體服務器對以上數據及配電室監控系統進行管理、轉發，支持監控網絡遠傳及與廠局域網、崗位視頻監控系統有機整合方案的實現，以便其他崗位領導瀏覽并具備可擴展功能。另外在電工點檢小組室、電工房2處各安裝1臺26寸液晶顯示器，監視以上數據（電氣設備數據保留30天），使電工能夠提前采取處置措施，從而提升電氣系統的安全運行等級。

4 技術研究

終端電力參數和控制受入盤的PLC通過RS485總線和Modbus協議方式經協議轉化器接入雙向網絡光端機。網絡攝像機直接接入雙向網絡光端機。火災探頭單獨走線，報警主機安放于主站控制室，通過主機網絡接口與主站主機服務器共享數據。

系統底層采集電參數，控制環節采用RS485總線和工業標準Modbus協議，底層協議統一有利于系統后期擴展。由于底層設備分散、距離較遠，為避免因傳輸距離長造成信號衰減及增強抗干擾能力將網線轉光纖，使用TCP／IP協議。每條鏈路都留一根備用光纖，以便將來擴展和故障時使用。

監控主站主機使用工業版網絡組態軟件，可穩定實現：通過網絡鏈路采集系統各設備運行電氣參數，其中包括電壓、功率、電流、電量、溫度、倉位等，實時監控系統狀態；能單獨定期存儲電量數據，實現自動抄表功能；能打印各種數據報表；用戶登陸后可通過參數設置畫面直接輸入各參數的上下限值；可實現數據遠傳、任何其他局域網內計算機均可通過瀏覽器查看系統狀態，操作簡便。監控主站可設定其他客戶端的瀏覽權限；故障出現時觸發提前錄入的語音片段，并可查詢報警記錄；網絡攝像頭及火災報警系統與主站主機使用網線連接；組態軟件經二次開發后可實現在同一軟件上同時共享視頻、電氣參數信息；如發生火災，報警系統彈出畫面上可同時顯示火災信息、現場畫面和現場各設備參數信息。

5 取得的效益

該系統在馬頭洗選廠應用后，經濟效益和社會效益均十分顯著。變壓器、配電室和電動機得到了實時保護，避免了燒毀變壓器、電動機及相關電氣元件的事故發生，電氣事故造成的停車時間大幅縮減。通過軟件組態整合智能化能源管理系統，做到了主要設備、電動機的智能化、實時化保護，優化了配電工藝系統，實現了科學調配、穩定生產開停車，并大幅度節約了用電，增加了洗精煤產量，使噸煤電耗指標能夠單機考核，實質性下降。設備使用實現全時效安全，大幅度節省了備件費。企業供配電系統實現自動化實時監控以后，實現四遙，不僅減輕了電氣人員的勞動強度，還可大幅縮減人員，節約人力資源成本，每年可為企業在材料費、電費、人力成本等方面合計節約創效數百萬元。同時，還明顯提高了企業的科技水平、信息自動化水平和管理水平，為企業取得各項成績奠定了堅實基礎，取得了良好的社會效益。

［1］曾沛穎.高爐供配電綜合自動化系統設計與應用［D］.中南大學，2011

［2］丁楊.鋼鐵廠供配電的特點和綜合自動化系統的設計與實現［D］.安徽大學，2012

［3］曾強.韶冶供配電微機保護及監控系統的研制與實現［D］.湖南大學，2014