選煤廠高低壓配電系統智能化的應用及改進

王宇涵

(平頂山中選自控系統有限公司，河南 平頂山 467000)

智能化選煤廠是基于物聯網、大數據、人工智能等技術，集成各類傳感器、控制器、網絡、軟件等，形成一套智慧體系，能夠主動感知、自動分析，并對各環節實施自動調控的現代化工廠。高低壓配電系統作為選煤廠生產的動力基礎，其智能化建設也被選煤廠所重視。

1 選煤廠配電系統智能化建設現狀

目前，選煤廠配電系統分為6/10 kV高壓配電，380/660 V低壓配電兩部分。高壓配電系統多使用KYN28-12高壓柜，低壓配電系統由于歷史原因采用的柜體較為雜亂，有MNS、GCS抽屜柜、GGD固定柜。

1.1 高壓柜智能化的實踐應用

對原有的高壓開關柜內的斷路器手車、接地刀閘增加電動操作功能，可以通過控制器實現遠程控制手車移動和地刀分、合功能。該功能是設備實現智能化五遙的過程中不可或缺的一部分。

1.2 低壓柜智能化的實踐應用

(1)塑殼斷路器操作遠程化。塑殼斷路器是選煤廠低壓配電系統中基本元器件。塑殼斷路器遠程化操作，以引入斷路器電動操作機構，通過電氣閉鎖來實現對斷路器的遠程操作。

(2)電機保護器的智能化。智能化電機保護器與選煤廠PLC主站通過通信網絡實現指令的傳輸，其可以將抽屜單元里采集的狀態信號發送給主PLC，也可以實現主站PLC對抽屜單元內元件的控制，例如斷塑殼路器的分合閘、接觸器的動作等，實現設備的運行[1]。

(3)多功能儀表接入網絡，采集多功能儀表等儀表信息。

1.3 高低壓配電室無人巡檢機器人的實踐應用

配電室巡檢，可以及時有效地發現或確定設備缺陷和隱患，是確保選煤廠正常生產工作不可或缺的一項重要環節。為了實現配電室無人值守，在改造建設中多采用智能巡檢機器人替代傳統人工，實現配電室巡檢監測工作，輔助確定回路運行狀態，提高用電安全性。

1.4 智能化供配電管理系統的應用

智能供配電系統實現配電室生產數據的采集與分析、機器人巡檢與跟蹤以及網管式停送電管理，其操作界面如圖1所示。具體操作流程：申請人在手機上提交停電申請，包括需要停的設備、事由、時間，多臺設備多次申請；申請提交后，調度室電腦顯示新的申請(同時有語音播報)，審批人員點擊審批，如果設備在運行，不可審批；調度審批后，操作員界面上顯示審批后的停電申請(同時有語音播報)，操作員在上位機上將對應設備停電；停電完成后，操作員在對應的申請上點擊“完成停電”，然后向申請人、調度室發送通知；申請人需要去現場掛牌驗電，拍下停車按鈕，在申請界面手動點擊現場掛牌；系統收到信息后在審批流程界面會顯示現場已掛牌，并同時微信發送消息，調度室審批流程電腦會有彈出窗口。[2]

圖1 網管式停送電管理手機及電腦界面

2 智能化選煤廠配電系統建設中的不足

(1)高壓開關柜內的斷路器手車、接地刀閘增加電動操作功能，但目前僅能應用于就地控制或PLC遠程控制。

(2)電動操作機構在低壓柜中大量的使用，眾多廠家的電動操作機構可以簡單的分為：有儲能功能和無儲能功能2種。無儲能功能的電動操作機構在無電源的情況下，斷路器分閘比較困難，存在一定的安全隱患，而國內斷路器配套電動操作機構多無儲能功能。

(3)由于前期建設等問題，部分選煤廠智能電機保護器只能后臺觀察監控電機保護器運行狀態，現場維修人員只能聯系監控人員了解故障狀態。

(4)巡檢機器人能夠準確定位，直接將原始視頻及音頻數據上傳到調度中心，通過工作人員確定情況，仍然需要人為確定，功能單一。

(5)智能電機保護器及巡檢機器人等網絡設備的大量使用造成現有網絡的擁堵，管理系統繁雜，電腦設置較多，浪費大量人力物力。

(6)智能供配電管理系統建設目前仍處于智能化的初級階段，無法實現對設備狀態和故障的診斷。

3 智能化選煤廠配電系統建設的改進措施

(1)現場設備層：① 高壓柜微機保護裝置配置I/O擴展模塊。該I/O模塊為選配件，可以使用該模塊控制開關柜內的斷路器手車、接地刀閘的遠程電動操作，同時統一后臺管理系統，簡化管理后臺系統的維護。② 對于低壓配電智能化，建議單獨設置電動操作機構供電電源。無儲能功能的電動操作機構可以設置不間斷電源UPS。當出現突發停電事故時，可以及時分閘斷路器，提高供電安全性和可靠程度。③ 配電室增加智能化一體機，連接后臺監控系統，讀取實時智能電機保護器運行狀態，在畫面中顯示設備故障信息及運行狀態，輔助現場維修人員工作，提高工作效率。④ 對一些大電流、重要設備回路可以設置測溫裝置，觀察設備用電狀況，提高設備運行的可靠性。⑤ 對于選煤廠部分重要設備，可以使用具有通信功能的智能塑殼斷路器，用戶可實現對斷路器遠距離的遙控、遙信、遙調、遙測功能，可以實現對用電設備回路用電質量的預警功能及維修助理功能，提高選煤廠配電系統的智能化水平。

(2)傳輸網絡建設：選煤廠配電系統是選煤廠正常生產的保障，可靠性要求高。智能化改造中，智能電機保護器、多功能儀表、安防高清攝像頭、巡檢機器人等設備開始大量投入使用，由于原設計網絡的限制，已無法發揮智能化配電系統的優越性，原有的監控通信網絡多無法滿足使用要求。建議單獨建立用于配電管理的千兆級專用網絡，與生產控制系統、安防監控系統網絡分離，實現專網專用，提高配電系統網絡的可靠性，特別針對于使用智能電機保護器的項目，配電網絡的可靠性至關重要。

(4)控制監控層：提高巡檢功能的智能化程度，做到機器人監管，自動巡檢。對巡檢機器人增加巡檢功能設定，包括巡檢的周期、巡檢的主要設備、巡檢歷史查詢等[3]；然后進行巡檢數據的采集，主要是對配電柜運行狀態相關視頻數據進行分析，包括配電抽屜單元位置、設備運行狀態等，通過圖像處理后識別設備狀態并與SCADA數據進行對比分析，當發現異常時，第一時間聯動故障點視頻，并把巡檢結果發送至運維人員。流程圖如圖2所示。

圖2 無人巡檢流程

4 結 語

智能化選煤廠建設涉及到選煤生產管理的方方面面，在整體規劃下，需要循序漸進才能逐步實現。高低壓配電系統智能化應用實踐和改進措施只是目前選煤廠智能化建設中的部分內容，最終實現智能化選煤廠配電系統，做到智能分析或輔助分析，提高用電可靠性和安全性，減少人員勞動強度。對于未來選煤廠智能化建設，還有很多環節需要科研人員進行更深入的思考和實踐，才能真正實現選煤廠的智能化。