選煤廠低壓配電系統的智能化改造設計

尉曉瓏

（霍州煤電集團呂臨能化有限公司選煤廠，山西 呂梁 033200）

呂臨能化公司選煤廠基本實現了自動化，但生產管理需要人工全過程參與，高度依賴人工經驗，信息多還采用紙質文檔進行記錄和傳遞，在信息化、智能化建設方面比較滯后。通過調研，確定本選煤廠智能化升級可在提高生產效率、降低勞動強度、節約電力成本、降低維修費成本、穩定產品質量以及提高產品回收率等方面帶來可觀的經濟效益。

1 呂臨能化公司選煤廠智能化規劃方向

選煤廠智能化建設的本質是利用工業控制的智能化、數字化以及信息通信技術，通過生產設備的互聯互通，基于大數據分析的決策支持，實現生產過程的實時監控和智能管理與控制，從而實現生產管理的深刻變革和管理模式的再造，達到提質增效的目的，全面提升企業的競爭力。全廠區無線覆蓋是智能化建設中人機、設備互聯互通的前提，根據項目無線覆蓋的要求，方案通過實地無線地勘，結合場區實際情況，將無線網絡延伸至場區地面的每個角落，實現通過移動智能終端隨時監測設備及生產狀況。

2 呂臨能化公司選煤廠低壓配電系統智能化改造

2.1 智能化改造目標

針對選煤廠低壓配電系統的升級改造，本次采用的是總線控制方式，通過傳感器實現對現場數據的采集，且在分析系統中進行數據分析，對于相關數據也能夠實現保護以及控制，確保系統智能化運行。在智能化控制終端發出指令后，基本控制保護功能則可以由現場設備完成，實現對相關設備運行情況的實時監測以及診斷。采用“現場控制”替代“分散控制”，以“總線”方式實施數據傳輸，基于此實現“虛擬的分散控制站”對“集中控制站”的替代。其中在系統升級改造中，要注重提升無線網絡的穩定性、可控性以及安全性。

2.2 基于智能電氣裝置實現數據采集

現場智能電氣裝置如圖1，在系統中主要功能為數據采集、處理以及輸出等。對于系統中之前功能單一的熱過載繼電器，采用具有標準通訊接口的智能化配電監控元件，這一元件建立在微處理器技術上，能夠實現針對電動機運行相關電氣參數的準確采樣；保護電動機堵轉、啟動超時以及欠壓欠流等相關問題；對于DCS /PLC 硬接線模式具有支持作用，可以提供RS-485 通訊功能，對于Modbus_RTU 通訊協議具有支持作用，便于用戶實施MCC集中控制。在應用過程中，一方面保護功能比較全面，另一方面在現場顯示屏應用后，也能夠實現對數據的查詢、修改等操作，本身具備的總線接口為現場設備層網絡建構提供了便利。

圖1 智能監控裝置原理

2.3 構建通訊網絡

低壓配電智能化保護裝置通信網絡建構中，將Modbus- RTU 作為通訊協議。為提升使用和配置便利性，在這一協議中設置了RS242/385 接口，以便于實現和現場總線的連接。Modbus 主從通訊傳輸模式選擇的是RTU（Remote Terminal Unit）型，一旦接收到主站faculty 的通信指令，即可以依照信息幀地址實現所有從站主設備選擇各自合理的從設備。

在通信物理接口中，RS242/385 接口的應用優勢主要為能夠實現遠距離通訊、傳輸效率高以及損失低等，便于建構分布系統等。低壓配電智能化保護系統可設置RS242/385 物理接口，能夠迅速完成現場設備網絡的建構，各個配電室在接線口的應用下可以建構單元設備網絡層。同時基于以太環網設置通訊節點，在高速大量應用優勢下則可以實現對信息損耗的顯著降低。在整體通訊網絡建構中，基于TCP/IP 協議、以太環網，能夠迅速實現對終端和現場設備層網絡連接的控制。

2.4 建構網管式停送電管理流程

想要提升系統遠程停送電的可靠性和安全性，則需要建構新的停送電管理制度。針對這一問題，在完善網絡構架和系統信息鏈基礎上實現對網管式停送電管理流程的設計。在這一流程中，結合傳統工作票機制，通過網絡通訊下發、首選以及操作等相關指標，也可以獲取指令反饋和記錄事件過程。維修人員在現場實施維修過程中發出停電申請后，調度員可以在系統中輸入設備代號、申請人信息等，軟件會自動生成時間以及授權，同時將其發送到電維修值班室，工作人員確認后則可以對其實施設備分閘操作。在此過程中，組態軟件也可以對其操作過程自動記錄，對其掛牌后，自動累加掛牌次數。工作人員完成相關操作后，可以給調度人員回復操作指令，上位機在接到指令后自動調度刷新復命，且對其過程自動記錄，現場人員可以依照指令在現場進行檢驗，確定停電后確認即可。完成現場設備維修工作后，維修人員可以發出送電試車申請，值班室同時會收到調度員發出的送電指令和授權，值班人員即可以摘牌，系統會自動減去掛牌次數。如果最后掛牌次數不是零，值班人員可以發出回復消息，并不用對其實施遠程操作，次數為零情況下即為維修工作已完成，能夠進行遠程合閘操作，實施試車確認。在此過程中，不管操作與否只要發出調度授權回復指令，軟件中的授權次數會自動減去一次。停送電申請電子工作票如圖2。

圖2 停送電申請電子工作票

3 改造效果

系統改造后，在各車間規范生產過程中，起到了良好的節能降耗效果。系統改造后，噸煤電耗降低了0.217 kW·h，依照入選量2. 40 Mt /a、電價0. 67元/kW·h 對其降耗效益進行計算，每年節約電費可達348 636 元，節能降耗效果顯著。系統改造后，減少用人，降低人為因素影響，生產過程智能化，產品質量穩定，提高產品回收率。

4 結語

在選煤廠低壓配電系統實施智能化改造設計后，顯著提升了系統操作的自動化水平，實現了遠程監控。在各車間規范生產過程中，起到了良好的節能降耗效果，同時提升了系統運行安全性和可靠性。