煤一期前方變動力、控制系統整合升級改造

王 鵬

（河北港口集團秦港股份二公司，河北秦皇島 066000）

1 立項背景

（1）煤一期中配室高低壓供配電系統與取裝控制系統于1984 年投運，現已無法保證現場取裝系統穩定運行。由于設備時間較長，維修存在較大困難，加之現場電氣線路老化，存在一定程度的安全隱患。

（2）煤一期中配室供配電系統沒有功率補償裝置，根據國家電網要求，用電功率因數應不低于0.95，提高有功功率，降低無功功率，能提高電能利用率，節約能源。

（3）30 多年前的一些設計與功能無法滿足現階段安全生產要求，防護功能較少。

（4）設備陳舊，原型號備件多數都已停產，給維修帶來較大難度。

2 技術方案

2.1 供電電源

（1）本工程東擴前方變電所內所需供電電源從港內電力公司1#110 kV 變電站的6 kV 側的兩段母線饋電柜共引二路電纜（每段一路）線路供給。

（2）由于本項目僅為設備供電方案調整，總負荷并沒增加。從總體上看，目前港內電力公司1#站110 kV 的變壓器容量能滿足本項目的要求，通過在1#站110 kV 增加2 面6 kV 饋電柜能為新建高壓配電室新增配電設備提供可靠的6 kV 電源。

（3）東擴前方變電所原有2 臺630 kV·A，6 kV/0.4 kV 主變壓器的容量，能滿足從秦皇島港煤一期中央配電室（含變電所）轉移來的低壓負荷用電的需要，通過增加低壓柜能為上述轉移來的低壓負荷提供可靠的380 V 電源。

（4）配電電壓。本工程主要用電設備為取料機、皮帶機以及皮帶機配套設備、控制等設備用電。這些用電設備中，取料機、大多數皮帶機采用電機，供電電壓為6 kV，其他用電設備供電電壓為380 V。

2.2 供電方案

東擴前方變新配電室的6 kV 高壓配電裝置負荷分配情況：將原煤一期中央配電室（含變電所）一段6 kV 母線上的1#變2 機、AM3-A，AM3-B，AJ32-A，AJ32-B，AQ3-A，AQ3-B，AQ1-A，AQ1-B，AJ-1，AM1-A，AM1-B 共12 個回路及將原煤一期中央配電室（含變電所）二段6 kV 母線上的2#變，A4Q 取料機共2 個回路調整到東擴前方變電所現有預留位置新增高壓設備的一段6 kV 母線。將原煤一期中央配電室（含變電所）二段6 kV 母線上的1#變1 機、1#變3 機、以及給皮帶機系統供電的AM4-A，AM4-B，AQ4-A，AQ4-B，AJ42-A，AJ42-B，AQ2-A，AQ2-B，AJ2-1，AJ2-2，AM2-A，AM2-B 共14 個回路調整到東擴前方變電所二段6 kV 母線。

新增加的低壓開關柜接到2#低壓變壓器下口的低壓柜上，變壓器容量800 kV·A。利用現有低壓開關柜，將原煤一期中央配電室（含變電所）380 V 的AC1（45 kW）、AJ3-1（90 kW）、AC2（45 kW）、AJ4-1（90 kW）電機及27 個制動器所需的電源，需要從現有低壓開關柜低壓斷路器下口引出4 個驅動電機回路（已有獨立的斷路器），一個制動器回路。

2.3 功率因數補償

由于本工程主要用電設備為取料機、皮帶機等機械設備以及皮帶機配套設備、控制及附屬生產設備等的用電。因此，功率因數補償主要采用在變電站內高、側集中補償。其中，由于負荷增加，需要在東擴前方變電所的新增高壓配電室的每段6 kV 主接線上增設新的6 kV SVG 電容補償裝置。新增設2 套的6 kV SVG電容補償裝置與原東擴前方變電所的高壓電容補償裝置分別設置（只利用已有的預留土建位置）。每套新增的6 kV SVG 電容補償裝置在每段6 kV 主接線采用斷路器保護，每套新增的6 kV SVG 電容補償裝置的容量約2000 kvar。

2.4 變電所“三遙”裝置

上述新建高壓配電室和低壓柜應按無人值班變電所設計，內設“三遙”（遙控、遙信、遙測）遠動終端裝置，新建配電系統“三遙”遠動終端裝置的設置及功能應與原東擴前方變電所的已有系統相一致，應根據需要對新增加的高、低壓柜等配電裝置相關信息量通過保護和監控裝置接入已有的三遙監控系統（含計量等）。獨立存在，不與原東擴系統產生聯系。

2.5 自動抄表系統

新增加自動抄表系統，對每個高低壓柜的電量進行實時采集，并自動生成月報表。

2.6 控制部分

在東擴工程中前方變電所和后方變電所已各設1 臺PLC控制翻堆線和取裝線工藝設備。本次改造的PLC 部分只涉及將目前中配室控制的PLC 系統遷移至前方變中，需要將中配室控制的皮帶機PLC 部分作為目前前方變PLC 系統的遠程IO。為不影響生產作業的運行，需要新增加相應的IO 點、擴展模塊和控制柜，控制煤一期改造取裝線工藝機械等設備。因本方案每條線采用堆料機和取料機方案，翻堆線和取裝線完全分開，所以采用區域劃分的原則由前方變電所PLC 控制取裝線工藝機械和除塵等設備；前方變電所和后方變電所2 臺PLC 通過以太網與管理系統通信并進行數據傳送。

控制系統網絡是一個實時的、能夠長期連續運行的網絡。控制系統網絡具有系統離線編程和網絡在線編程功能。控制系統網絡自身由不同類型的設備和系統組成，主要功能有：流程控制操作，處理操作指令，流程連鎖和邏輯控制，自動收集設備狀態數據并指示設備運行和設備故障狀態，系統與各子系統的有線數據通信，實時數據采集和處理，系統與各子系統的無線數據通信，系統與各子系統的I/O 有線信號傳輸。

PLC 控制架構如圖1 所示。

圖1 PLC 控制架構

2.7 上位監控軟件開發

（1）上位監控軟件在西門子工控機環境下開發，分辨率1920×1080，顯示圖形形式借鑒現有煤一期皮帶機控制系統界面。

（2）以全屏動態畫面顯示系統設備主要狀態和數據為主界面，同時可以選擇顯示各個獨立設備運行數據與圖形的子界面。

（3）實現圖形界面下的工藝流程模式和流程啟動方式預選擇，流程設備的啟動和停止。滿足系統的基本控制和監測功能。

（4）在圖形系統下，有故障報警、報警記錄查詢等功能。

（5）上位監控畫面與現有畫面融到一起，將煤一期和煤一期東擴統一整體考慮，將翻堆、取裝系統放在一個畫面中，也可獨立調用查看操作。

3 主要技術創新點

（1）新高壓配電柜實現“五防”功能，在操作上更加安全可靠，杜絕了誤操作。

（2）機側啟動時需要中控室調度員和現場操作人員共同確認后方可啟動，防止人員現場私自啟動皮帶機，造成安全生產事故，增強了安全性。

（3）增加煤一期抄表系統，并與東擴抄表系統進行整合；增加煤一期高壓柜三搖系統，可隨時監控高壓柜的狀態，發現故障更加及時。

（4）將煤一期與東擴翻堆、取裝操作流程進行整合，提高了控室調度員的工作效率；可以單獨調用查看每臺設備的故障、進行歷史故障查詢，更加方便排除故障。

（5）新增加SVG 電容補償柜，提高功率因數，提高了電能利用率。

4 結語

通過對煤一期前方變動力、控制系統整合及自動化升級改造，提升了企業經濟效益。