基于“源—網—荷”的A礦企配電系統優化

王文強

(同煤國電同忻煤礦有限公司,山西 大同 037003)

互聯網技術已成為推動我國能源產業轉型重要手段之一,是推進能源消費改革、能效消費改革、能源結構改革、能源體制改革的利器。基于智能電網在能源互聯網體系中的定位和作用,提出了能源互聯網廣義“源—網—荷—儲”協調優化運營模式[1]。能源互聯網技術具備“開放、互聯、對等、分享”的特征,不僅對國家大型電網使用,對于小型微電網同樣使用[2]。針對我司二礦排矸樓的配電、供電設施設計采用了 “源-網-荷”思想,因地制宜、源荷協調、網絡共享的模式進行實施與建設。

1 荷

1.1 負荷統計

經負荷統計計算:660 V設備總容量1 028 kW。其中:系統設備34臺,容量936 kW;外運設備6臺,規劃最低負荷為369.3 kW,容量92 kW。

1.2 負荷分類

按設備重要性(重要、一般、不重要)對系統設備及外運設備進行分類為:

重要設備6臺,容量317 kW;一般設備24臺,容量597 kW;不重要設備4臺,容量為22 kW;重要設備停機時間不允許超10 min,且停機前應有調度策略,一般設備可停機2 h,也需要有停電計劃及預先通知及預案,不重要設備允許停機24 h,無需預案,但應及時修復。

1.3 負荷特性

重要設備為24 h連續運行,最低負載率為60%;設備為24 h連續運行,最低符合率30%;不重要設備為間歇運行。

2 源

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

另外,進光伏1 MW光伏對系統進行供電。即:以公用電源作為基礎光伏發電作為補充的新型電源模式。

3 網

根據電源、負荷、用能特征,繪制包括電源、負荷、儲能、能源管理平臺在內的配網系統圖,見圖1。

圖1 配網系統圖Fig.1 Power distribution system

3.1 控制系統及控制方式

為了滿足用戶要求,提高全員效率,設計考慮系統工藝設備一般均由能源管理平臺調度。系統控制設備,設有集中控制和就地控制兩種方式,用以滿足單機調試、設備檢修維護和現場遇到緊急情況時停車需要。

為保證整個控制系統的穩定性、可靠性,有針對性地采取了如下措施:一是控制系統電源由交流凈化穩壓電源提供;二是對控制系統所需的電氣元件采用進口產品;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;五是控制程序上設計相應的保護程序。同時,本生產控制網絡作為獨立的控制網采取并網不上網模式,設獨立的網關和處理器,從而阻止外界病毒的攻擊,保證控制系統可靠、穩定,同時又兼顧后期的擴容[3-4]。

3.2 主機選型及控制室布置

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

系統生產調度、指揮中心：集控室內設1套工業控制計算機、工業電視切換主機、監控計算機、打印機和調度電話操作鍵盤置于操縱臺上。

3.3 控制系統設計

集中起車前,系統可以發出預警信號,按設定順序自動起車。系統有起停車預告聲光信號、緊急停車信號和設備故障報警信號。集中控制方式選擇:篩分系統所有設備集中控制運行模式分為單機集中控制、單機就地控制和順序控制三種。所控制設備,可在集控室單獨啟動和停止,集控室工作人員可根據當時生產需要調整設備運行狀態。集控方式有自動集控和手動閉鎖集控。集控閉鎖方式可將參數進行人工干預可調控。

在日常生產過程中,若現場設備出現故障,系統可以將檢測出的故障信號傳到集控室內,并且可以發出事故報警。對于危及設備和人身安全的事故可以直接緊急停車。正常停車時設備將按照順煤流方向停車,縮小設備空運轉時間。

3.4 檢測、計量和保護裝置

1)對各種參數的實時檢測,統計,并深度學習。

2)對主要工藝設備和單機容量在55 kW及以上的設備進行電流監測。

3)所有帶式輸送機均設跑偏開關、拉繩開關,失速開關,在運量大、速度快、易發生堵塞的關鍵溜槽內,設置溜槽堵塞開關;對變壓器設瓦斯、溫度保護;所有刮板輸送機均設有欠速保護。

上述信號上傳至控制室,若出現異常狀態,系統將及時報警。

3.5 通訊

關鍵崗位設置有與礦井調度通訊系統相配套的電話,同時設置擴播電話,配備移動對講機,采用多種方式進行通訊連接。

3.6 視監視系統

為方便生產調度管理,提高遠方集控操作的安全性,設計考慮設置工業電視監視系統,在各生產車間主要生產崗位設置攝像機,在集控室設切換主機盒、硬盤錄象機、視頻分配器等。該系統可定點/輪換畫面,任意設置切換時間,對現場進行實時監視,并通過以太網將視頻信息上傳。

4 結束語

通過能源管理系統的使用，降低能耗約3%，起到了節能效果。試驗性的引進清潔能源，降低碳排放。即：采用能源互聯網思想，采取“源—網—荷”對礦業企業的配電系統改革，有利于形成源荷協同，多能互補，甚至實現主動負荷對區域配電網的調度。