智能化選煤廠無人值守高低壓配電室的探討

趙睿

（國家能源準能集團選煤廠機電管理部，內蒙古 鄂爾多斯 010300）

1 無人值守高低壓配電系統相關理論概述

無人值守配電室主要是指經常性無運行值班人員的配電室[1]。無人值守配電室在實際運行過程中，通過對中間信號的采集以及轉換單元匯總進行處理后，將信息上傳到上位機，以方便相關人員監測和查詢，并做出反饋。

2 現階段我國選煤廠無人值守系統存在的問題

選煤廠作為煤炭行業的重要環節，主要作用在于對原煤深加工，以提煉出更加優質的煤炭產品。因此，選煤廠管理系統的優化，對于提高煤炭產品質量，以及提升煤炭行業的經濟效益具有重要作用。在選煤廠生產過程中，無人值守系統的應用是非常必要的，在提高生產效率方面以及保證煤炭質量方面均具有重要作用。然而，目前無人值守系統在選煤廠的應用過程中，卻存在諸多問題，進而導致難以起到重要的作用。具體來說，在實際應用過程中，主要存在以下兩方面問題：第一，對設備的監測存在不完善現象。在選煤廠使用的各類設備中，最容易出現問題的就是皮帶、振動篩以及刮板機等。因此，在進行監測的過程中，應對振幅、溫度、電流等進行監測。然而，在這方面我國還沒有較完善的監測系統。例如，在面臨惡劣的環境時，對于振幅出現的異常情況還難以做到準確的監測等等。第二，測控系統在穩定性方面以及可靠性方面還存在一定的不完善[2]。總之，智能化選煤廠的實現，無人值守高低壓配電系統的完善是十分必要的。因此，本研究對無人值守高低壓配電系統進行了設計，以希望為實現選煤廠智能化的發展提供基礎。

3 智能化選煤廠無人值守高低壓配電系統的設計

3.1 系統目標設計

本研究設計的無人值守高低壓配電系統實現的目標主要包括以下幾方面：第一，實現減員增效的目標；第二，設備維護以及實時監控，進而起到提高工作效率的目標；第三，提高選煤廠配電系統的智能化水平，并實現配電系統與控制系統的有效銜接；最后，建立電能管理系統，并實現節能減排的目的。

3.2 系統結構設計

本研究設計的無人值守高低壓配電系統結構可分為現場間隔層、通信網絡層以及集中控制層三個層次。

現場間隔層的作用在于向上一層次提供實時的監測數據。現場間隔層主要包括直流屏、智能網電機保護器、電容柜、綜合保護裝置以及智能抽屜柜儀表等。現階段，高低壓配電柜大多采用的結構都是抽屜柜結構。也就是說，各個功率單元都是獨立、互不干擾的，所有保護器以及儀表等都可以通過通信接口接入到通信網絡層，然后完成對設備的保護、數據的監測和控制等。

通信網絡層則主要包括交換機、網絡通信控制器以及通信線纜等。在通信網絡層，各個配電室都會配置相應的管理機，且管理機與配電室內部的所有保護器以及儀表都是聯網的。在通信網絡層，實現數據的長傳、遠程控制以及信息資源共享等。

控制管理層，也就是監控管理平臺，其是智能化工廠的核心，組成主要包括視音系統、工控機、打印機以及服務器等。在控制監控層，主要由兩部分組成，即人機界面和視頻監控。其中，人機界面主要采用的軟件是專業組態監控軟件，能夠對配電系統的相關設備進行動態監測，同時還能夠準確記錄、管理以及負荷控制。除此之外，在控制管理層還能對電能質量進行分析、故障報警提示以及生成統計報表等。視頻控制部分主要包括兩個部分，一部分是視頻監控部分，另一部分則是音頻控制部分。

4 智能化選煤廠無人值守高低壓配電系統的實現

在本文的研究中，智能化選煤廠無人值守高低壓配電系統主要是由三部分組成，即智能配電系統、視頻及音頻監控系統以及監控平臺管理系統。

4.1 智能配電系統

在設置智能配電系統時，由于選煤廠在電力系統中屬于二級負荷單元，因而配電設備一般選擇的是10kV/6kV以下的設備。選煤廠配電室高壓配電柜和低壓配電柜依次分別為10kV/6kV和660kV/380kV。其中，高壓配電柜的設備主要包括四個部分，即直流屏、F-C柜、PT柜以及斷路器柜。現階段，我國F-C柜、PT柜以及斷路器柜采用的開關設備主要是移開式設備，同時配備相應的裝置，如保護裝置和監控設備等。一般情況下，這些裝置采用的都是以太網通訊口，因而能夠實現控制、監測、調試以及通信四個方面的工作。然而，在對柜內使用環境監測過程中還存在一定的不足。

一般來說，高壓柜采用的是10kV/6kV。長期的運行過程中，開關的觸頭以及母線連接的地方經常會存在老化等問題。同時，由于高壓柜是相對比較封閉的，在運用的過程中是難以打開的，且觸頭位置也不方便觀察，因而很難做到有效的預測。在這種情況下，必然會導致事故的發生。因此，在設置無人配電系統時，應在觸頭位置設置超溫警報監測系統。低壓配電柜是配電系統的終端單元，對于選煤廠的正常運行有重要的影響。以往的選煤廠，低壓配電柜電機回路僅僅是向上級提供相應的開關量。在故障發生時，電機回路自動停機，然后配電室相關人員進行故障檢查和原因分析，并給予適當的處理。也就是說，傳統低壓柜保護器在返回信號方面比較單一。同時，在故障檢查和維修過程中，需要大量的人力資源等。因此，智能化配電系統應運而生。

智能化配電系統的優勢在于所有儀表都具有通信功能，如保護器、控制器以及電度表等。保護器中不僅設置了多方面的監測功能，還實現了對故障的記錄和保護功能。總之，智能配電柜系統具有較好的監控系統，能夠進行風險預警以及預防潛在故障的發生。智能化配電柜產品的應運而生，如ABB廠家推出的MNSIS產品，能夠實現對柜內用電環境進行監測，還能夠實現及時監測用電回路的運行情況，具有前瞻性。同時，在智能化系統中，所有設備均接入到通信網絡中，能夠提高工作效率以及解放勞動力。

4.2 視頻及音頻監控系統

智能配電系統的主要功能在于全方位實現信息監控。而視頻監控系統和音頻監控系統是對信息監控功能的一種完善和補充。視頻監控系統和音頻監控系統，主要是通過安裝攝像頭、監聽器以及對講系統等實現監控的。這些系統的安裝和完善，能夠將配電柜與監控畫面很好地聯系起來，為相關工作人員提供更加直觀的環境信息，以便進行及時有效的控制。同時，對于配電系統中出現的故障，也能夠及時鎖定故障出現的位置，進而實現無人值守配電系統的遠程監控功能。

4.3 監控平臺管理系統

無人值守配電管理系統，即監控平臺管理系統，是一種依托計算機的供電控制和調度自動化系統。監控平臺管理系統主要由監控軟件、主控機以及打印機等組成。監控平臺管理系統的作用在于實現對智能化配電系統以及視頻和音頻系統信息的分析和管理，從而實現遠程操作和控制。監控平臺管理系統能夠依據客戶的實際需求，進行功能定制。監控平臺管理系統的功能主要包括對配電屏設備的開關進行實時監控、采集用電回路信息、對控制器遠程控制、遠程參數修改以及視頻和音頻監控等。

5 結論

總之，為進一步推動選煤廠的智能化，無人值守高低壓配電系統的完善是非常必要的。在本系統的設計中，主要是通過通信功能的增加、數據監控類型的完善以及監控后臺的統一等方式，實現選煤廠配電室的智能化。