斜溝煤礦選煤廠低壓停送電系統(tǒng)遠程智能改造

楊正東

(山西焦煤 西山煤電 斜溝煤礦 選煤廠，山西 興縣 033602)

0 引言

斜溝煤礦選煤廠是與斜溝礦井配套建設的礦井型選煤廠,年處理原煤15 Mt,原料煤為礦井生產(chǎn)原煤。斜溝煤礦選煤廠供電系統(tǒng)按二級負荷考慮供電,高壓供電電壓等級為10 kV,低壓供電電壓等級為660 V,共配置高壓配電室3個、低壓配電室23個。高、低壓配電室之間距離較遠,停送電需要電工、調(diào)度員、崗位司機三方面相互配合,停送電過程時常出現(xiàn)申請難、找人難、審批難等情況且人為干擾因素大,存在安全隱患。

斜溝煤礦選煤廠原低壓配電系統(tǒng)存在的問題有:①停送電必須手動操作、現(xiàn)場確認、操作工常穿梭于配電室、值班室、設備現(xiàn)場等多個地點,存在費時費力、效率低下等問題;②停送電作業(yè)流程繁瑣且需多部門、多級人員參與,存在申請單不規(guī)范、申請單流轉(zhuǎn)率低、審批時間長的問題[1,2];③存在停送電記錄信息不完整、信息追索困難的問題。

本文以斜溝煤礦選煤廠為例,基于PLC、遠程控制技術、Modbus TCP通訊技術對原低壓配電系統(tǒng)進行優(yōu)化改造,達到安全、智能供電的目的。

1 低壓遠程智能停送電系統(tǒng)組成

斜溝煤礦選煤廠低壓遠程智能停送電系統(tǒng)組成如圖1所示,主要包括管理層、執(zhí)行層和設備層。其中,管理層負責停送電申請?zhí)峤?、審批、停送電記錄查詢和驗電信息更?負責對用戶進行信息管理、權(quán)限管理;該層還可以通過配置的人機界面動態(tài)、實時地查看停送電狀態(tài)。執(zhí)行層布置有PLC核心處理系統(tǒng),以Modbus TCP通訊模式接收管理層下發(fā)的停送電指令[3,4],驅(qū)動各配電室的斷路器、接觸器、閘開關等電氣元器件動作,同時采集設備帶電狀態(tài)、設備電力數(shù)據(jù)回傳至管理層。設備層包括產(chǎn)品倉660 V配電室、產(chǎn)品倉380 V配電室和920配電室等配電室,將各配電室當前狀態(tài)信息以Modbus TCP通訊反饋至執(zhí)行層。

圖1 斜溝煤礦選煤廠低壓遠程智能停送電系統(tǒng)組成框圖

2 硬件選型

斜溝煤礦選煤廠低壓遠程智能停送電系統(tǒng)硬件組成如圖2所示,停送電指令可由手持終端以無線通訊模式傳送至基站,由基站將指令傳送至Modbus TCP網(wǎng)絡;也可由PC終端直接將停送電指令傳送至Modbus TCP網(wǎng)絡。PLC控制系統(tǒng)的核心處理器為AB 1756-L75 PLC并配置1756-EN2TER模塊,支持Modbus TCP通訊,通過該模塊可與人員識別系統(tǒng)、配電管理終端、手持后臺服務器、智能配電管理服務器以及調(diào)度終端等設備通訊[5,6]。人臉識別系統(tǒng)用于控制出入配電室的人員,只有擁有對應權(quán)限的人員才可以出入配電室。配電室內(nèi)配置配電管理終端和巡檢攝像頭,可對低壓開關柜進行巡檢;進行遠程分合閘操作時,可以借助巡檢攝像頭將現(xiàn)場畫面反饋至管理層的人機界面,實現(xiàn)遠程安全自主停送電。手持后臺服務器、智能配電管理服務器用于存儲低壓系統(tǒng)遠程智能停送電系統(tǒng)的所有數(shù)據(jù),包括停送電指令、電氣元器件執(zhí)行結(jié)果、實時狀態(tài)、電力數(shù)據(jù)、停送電申請流程、停送電審批流程、停送電記錄以及用戶數(shù)據(jù)等。

斜溝煤礦選煤廠低壓系統(tǒng)遠程智能停送電硬件還包括安裝與配電室各回路的斷路器、接觸器等,如:①進線回路的CW6框架斷路器內(nèi)含智能控制器以及支持Modbus TCP通訊的FBT/W6-T模塊,采用高精度熱敏電阻間接測量觸頭溫度以及觸頭磨損系數(shù),實現(xiàn)進線回路設備的遙測、遙控、遙信以及遙調(diào)功能;②饋線回路的CM5Z塑殼斷路器內(nèi)含iPN26T智能脫扣器、Modbus TCP通訊模塊,可實現(xiàn)饋線回路的狀態(tài)監(jiān)測、智能保護、智能控制以及維護管理;③電動機回路的微機電動機綜合保護器WPJ1-PD內(nèi)含電流互感器、零序電流互感器,支持Modbus TCP通訊,可實現(xiàn)電動機三相電流、三相電壓等狀態(tài)監(jiān)測,實現(xiàn)三相不平衡、斷相、過載和啟動超時等保護。

3 軟件組成

斜溝煤礦選煤廠低壓遠程智能停送電系統(tǒng)軟件組成及功能如圖3所示,分為前端應用、后端應用以及輔助應用三部分。

圖3 斜溝煤礦選煤廠低壓遠程智能停送電系統(tǒng)軟件組成及功能框圖

改造后的低壓遠程智能停送電系統(tǒng)軟件具體流程如下:

步驟1:作業(yè)人員經(jīng)手持終端或PC終端申請停送電,需作業(yè)人員自己確認避免誤申請。

步驟2:低壓遠程智能停送電系統(tǒng)(簡稱系統(tǒng))向車間主任/值長實時發(fā)送停送電審核申請并實時提醒。

步驟3:車間主任/值長對接收到的停送電申請進行審核并確保清晰掌握作業(yè)內(nèi)容,并將審核結(jié)果發(fā)送至系統(tǒng)。

步驟4:系統(tǒng)接收到審核同意結(jié)果后,在自檢具備停送電條件時,發(fā)送停送電指令至操作工處,實行點對點精準傳輸(手動模式);或者發(fā)送停送電指令到執(zhí)行單元(自動模式)。

步驟5:經(jīng)人員識別系統(tǒng)確認操作工信息后執(zhí)行停送電操作,同時上傳操作人員信息至系統(tǒng);或由操作機構(gòu)自動執(zhí)行停送電操作,由系統(tǒng)自動采集設備帶電狀態(tài)。

步驟6:系統(tǒng)與PLC經(jīng)三次握手確認設備停送電狀態(tài)。

步驟7:系統(tǒng)發(fā)送設備供電狀態(tài)變更通知至作業(yè)人員處。

步驟8:由數(shù)據(jù)服務器記錄上述每個步驟的時間、人員以及操作內(nèi)容。

4 應用分析

為驗證改造后的低壓遠程智能停送電系統(tǒng)的可靠性和適用性,在斜溝煤礦選煤廠進行工程實踐應用。以控制選煤廠裝車系統(tǒng)的1#～4#給煤機為例,低壓遠程智能停送電系統(tǒng)的停送電申請、審核統(tǒng)計數(shù)據(jù)如表1所示,指令執(zhí)行過程數(shù)據(jù)統(tǒng)計如表2所示。

表1 停送電申請、審核統(tǒng)計數(shù)據(jù)

表2 停送電指令執(zhí)行過程數(shù)據(jù)統(tǒng)計

分析表1、表2可知:低壓遠程智能停送電系統(tǒng)投入使用后,停送電流程用時由原來的約30 min壓縮至約10 min,有效解決了停送電作業(yè)時間滯后、通訊延遲、效率低下等問題,實現(xiàn)了停送電管理智能化;降低了低壓保護誤動作頻次,極大地減少了越級跳閘現(xiàn)象。該方案在斜溝煤礦選煤廠已經(jīng)投入運行6個月,用電設備故障率降低了約60%,損壞率降低了約75%,因故障及設備損壞的系統(tǒng)停運時間明顯降低,保證了停送電作業(yè)的安全性。原斜溝煤礦選煤廠低壓配電系統(tǒng)巡檢以人工現(xiàn)場巡檢為主,應用該方案后,轉(zhuǎn)變?yōu)樵诰€巡檢為主,現(xiàn)場巡檢頻次由每班一次減少為每周一次,實現(xiàn)了低壓配電室少人值守,可有效減少崗位人員7名;停送電過程的無紙化審批每年可節(jié)約4.3萬余張用紙;降低了操作工的勞動強度,提升了工作效率,使其有更多的精力來做好安全確認,安全性大大提高。

5 結(jié)論

改造后的斜溝煤礦選煤廠低壓遠程智能停送電系統(tǒng)具有多種安全保障、權(quán)責清晰、系統(tǒng)智能以及少人值守的特點,提高了選煤廠低壓配電設備的安全性,可提前預防用電隱患與故障,保障了選煤廠用電安全。同時,實現(xiàn)了選煤廠低壓配電系統(tǒng)的智能化閉環(huán)管理,在提高作業(yè)效率的同時降低了操作工的勞動強度,社會經(jīng)濟效益良好。