煤一期前方變動(dòng)力、控制系統(tǒng)整合升級改造

王 鵬

（河北港口集團(tuán)秦港股份二公司，河北秦皇島 066000）

1 立項(xiàng)背景

（1）煤一期中配室高低壓供配電系統(tǒng)與取裝控制系統(tǒng)于1984 年投運(yùn)，現(xiàn)已無法保證現(xiàn)場取裝系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行。由于設(shè)備時(shí)間較長，維修存在較大困難，加之現(xiàn)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(tǒng)沒有功率補(bǔ)償裝置，根據(jù)國家電網(wǎng)要求，用電功率因數(shù)應(yīng)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(jié)約能源。

（3）30 多年前的一些設(shè)計(jì)與功能無法滿足現(xiàn)階段安全生產(chǎn)要求，防護(hù)功能較少。

（4）設(shè)備陳舊，原型號備件多數(shù)都已停產(chǎn)，給維修帶來較大難度。

2 技術(shù)方案

2.1 供電電源

（1）本工程東擴(kuò)前方變電所內(nèi)所需供電電源從港內(nèi)電力公司1#110 kV 變電站的6 kV 側(cè)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(xiàng)目僅為設(shè)備供電方案調(diào)整，總負(fù)荷并沒增加。從總體上看，目前港內(nèi)電力公司1#站110 kV 的變壓器容量能滿足本項(xiàng)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(shè)備提供可靠的6 kV 電源。

（3）東擴(kuò)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(zhuǎn)移來的低壓負(fù)荷用電的需要，通過增加低壓柜能為上述轉(zhuǎn)移來的低壓負(fù)荷提供可靠的380 V 電源。

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

2.2 供電方案

東擴(kuò)前方變新配電室的6 kV 高壓配電裝置負(fù)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(jī)、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(gè)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(jī)共2 個(gè)回路調(diào)整到東擴(kuò)前方變電所現(xiàn)有預(yù)留位置新增高壓設(shè)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(jī)、1#變3 機(jī)、以及給皮帶機(jī)系統(tǒng)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(gè)回路調(diào)整到東擴(kuò)前方變電所二段6 kV 母線。

新增加的低壓開關(guān)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(xiàn)有低壓開關(guān)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(jī)及27 個(gè)制動(dòng)器所需的電源，需要從現(xiàn)有低壓開關(guān)柜低壓斷路器下口引出4 個(gè)驅(qū)動(dòng)電機(jī)回路（已有獨(dú)立的斷路器），一個(gè)制動(dòng)器回路。

2.3 功率因數(shù)補(bǔ)償

由于本工程主要用電設(shè)備為取料機(jī)、皮帶機(jī)等機(jī)械設(shè)備以及皮帶機(jī)配套設(shè)備、控制及附屬生產(chǎn)設(shè)備等的用電。因此，功率因數(shù)補(bǔ)償主要采用在變電站內(nèi)高、側(cè)集中補(bǔ)償。其中，由于負(fù)荷增加，需要在東擴(kuò)前方變電所的新增高壓配電室的每段6 kV 主接線上增設(shè)新的6 kV SVG 電容補(bǔ)償裝置。新增設(shè)2 套的6 kV SVG電容補(bǔ)償裝置與原東擴(kuò)前方變電所的高壓電容補(bǔ)償裝置分別設(shè)置（只利用已有的預(yù)留土建位置）。每套新增的6 kV SVG 電容補(bǔ)償裝置在每段6 kV 主接線采用斷路器保護(hù)，每套新增的6 kV SVG 電容補(bǔ)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(yīng)按無人值班變電所設(shè)計(jì)，內(nèi)設(shè)“三遙”（遙控、遙信、遙測）遠(yuǎn)動(dòng)終端裝置，新建配電系統(tǒng)“三遙”遠(yuǎn)動(dòng)終端裝置的設(shè)置及功能應(yīng)與原東擴(kuò)前方變電所的已有系統(tǒng)相一致，應(yīng)根據(jù)需要對新增加的高、低壓柜等配電裝置相關(guān)信息量通過保護(hù)和監(jiān)控裝置接入已有的三遙監(jiān)控系統(tǒng)（含計(jì)量等）。獨(dú)立存在，不與原東擴(kuò)系統(tǒng)產(chǎn)生聯(lián)系。

2.5 自動(dòng)抄表系統(tǒng)

新增加自動(dòng)抄表系統(tǒng)，對每個(gè)高低壓柜的電量進(jìn)行實(shí)時(shí)采集，并自動(dòng)生成月報(bào)表。

2.6 控制部分

在東擴(kuò)工程中前方變電所和后方變電所已各設(shè)1 臺PLC控制翻堆線和取裝線工藝設(shè)備。本次改造的PLC 部分只涉及將目前中配室控制的PLC 系統(tǒng)遷移至前方變中，需要將中配室控制的皮帶機(jī)PLC 部分作為目前前方變PLC 系統(tǒng)的遠(yuǎn)程IO。為不影響生產(chǎn)作業(yè)的運(yùn)行，需要新增加相應(yīng)的IO 點(diǎn)、擴(kuò)展模塊和控制柜，控制煤一期改造取裝線工藝機(jī)械等設(shè)備。因本方案每條線采用堆料機(jī)和取料機(jī)方案，翻堆線和取裝線完全分開，所以采用區(qū)域劃分的原則由前方變電所PLC 控制取裝線工藝機(jī)械和除塵等設(shè)備；前方變電所和后方變電所2 臺PLC 通過以太網(wǎng)與管理系統(tǒng)通信并進(jìn)行數(shù)據(jù)傳送。

控制系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)是一個(gè)實(shí)時(shí)的、能夠長期連續(xù)運(yùn)行的網(wǎng)絡(luò)。控制系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)具有系統(tǒng)離線編程和網(wǎng)絡(luò)在線編程功能。控制系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)自身由不同類型的設(shè)備和系統(tǒng)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(dòng)收集設(shè)備狀態(tài)數(shù)據(jù)并指示設(shè)備運(yùn)行和設(shè)備故障狀態(tài)，系統(tǒng)與各子系統(tǒng)的有線數(shù)據(jù)通信，實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)采集和處理，系統(tǒng)與各子系統(tǒng)的無線數(shù)據(jù)通信，系統(tǒng)與各子系統(tǒng)的I/O 有線信號傳輸。

PLC 控制架構(gòu)如圖1 所示。

圖1 PLC 控制架構(gòu)

2.7 上位監(jiān)控軟件開發(fā)

（1）上位監(jiān)控軟件在西門子工控機(jī)環(huán)境下開發(fā)，分辨率1920×1080，顯示圖形形式借鑒現(xiàn)有煤一期皮帶機(jī)控制系統(tǒng)界面。

（2）以全屏動(dòng)態(tài)畫面顯示系統(tǒng)設(shè)備主要狀態(tài)和數(shù)據(jù)為主界面，同時(shí)可以選擇顯示各個(gè)獨(dú)立設(shè)備運(yùn)行數(shù)據(jù)與圖形的子界面。

（3）實(shí)現(xiàn)圖形界面下的工藝流程模式和流程啟動(dòng)方式預(yù)選擇，流程設(shè)備的啟動(dòng)和停止。滿足系統(tǒng)的基本控制和監(jiān)測功能。

（4）在圖形系統(tǒng)下，有故障報(bào)警、報(bào)警記錄查詢等功能。

（5）上位監(jiān)控畫面與現(xiàn)有畫面融到一起，將煤一期和煤一期東擴(kuò)統(tǒng)一整體考慮，將翻堆、取裝系統(tǒng)放在一個(gè)畫面中，也可獨(dú)立調(diào)用查看操作。

3 主要技術(shù)創(chuàng)新點(diǎn)

（1）新高壓配電柜實(shí)現(xiàn)“五防”功能，在操作上更加安全可靠，杜絕了誤操作。

（2）機(jī)側(cè)啟動(dòng)時(shí)需要中控室調(diào)度員和現(xiàn)場操作人員共同確認(rèn)后方可啟動(dòng)，防止人員現(xiàn)場私自啟動(dòng)皮帶機(jī)，造成安全生產(chǎn)事故，增強(qiáng)了安全性。

（3）增加煤一期抄表系統(tǒng)，并與東擴(kuò)抄表系統(tǒng)進(jìn)行整合；增加煤一期高壓柜三搖系統(tǒng)，可隨時(shí)監(jiān)控高壓柜的狀態(tài)，發(fā)現(xiàn)故障更加及時(shí)。

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

（5）新增加SVG 電容補(bǔ)償柜，提高功率因數(shù)，提高了電能利用率。

4 結(jié)語

通過對煤一期前方變動(dòng)力、控制系統(tǒng)整合及自動(dòng)化升級改造，提升了企業(yè)經(jīng)濟(jì)效益。