新景矿洗煤厂低压配电系统智能化改造_张凯.pdf

验研究[J].煤炭技术,2018,3711158- 161. [2] 韩磊,侯水云,贾湛永.深孔预裂爆破弱化坚硬陷落柱技术 研究[J].煤炭工程,2018,50 （06） 81- 84. [3] 张军辉,刘洪林,管伟明.急倾斜坚硬顶板工作面超深孔预 裂爆破技术研究[J].煤炭工程,2018,50 （05） 60- 63. [4] 徐庶泽.新集二矿 211113 综采面坚硬顶板深孔预裂爆破 技术与实践[J].中国煤炭,2018,44 （01） 116- 121. 作者简介 赵海峰 （1987-） ， 男， 山西省大同市人， 2009 年 7 月毕业 于阳泉职业技术学院煤矿开采技术专业， 采煤初级助理工程 师， 现从事煤矿生产技术工作。（收稿日期 2019- 5- 27） 煤矿现代化2019 年第 6 期总第 153 期 1概述 阳煤集团新景公司洗煤厂，属矿井型选煤厂， 由 北京华宇工程有限公司平顶山选煤设计院设计， 设计 洗选能力为 360 万 t/a， 并于 1997 年 10 月建成投产， 通过近年来改扩建工程，设计能力已上升至 800 万 t/a。采用全重介洗选加工工艺， 全厂由原煤准备筛分 系统、 块煤重介浅槽排矸系统、 末煤重介旋流器分选 系统、煤泥水处理系统和产品储运系统五大系统组 成。入选煤种为无烟煤， 主要产品有洗中块、 洗小块、 1 喷粉煤、 2 喷粉煤、 4 喷粉煤、 末原煤， 其中主导 产品 1 喷粉煤因低灰、 低磷、 低硫、 低挥发分， 可磨性 好等特性而远销日本、 韩国、 巴西等地。 随着生产能力的不断提高， 新景公司洗煤厂原低 压配电系统存在诸多问题，例如系统设备严重老化， 系统保护装置功能少， 管理控制能力不足， 在生成过 程中经常造电气设备损害， 严重影响了本洗煤厂的生 产运行。随着计算机、 智能化、 网络化水平不断提高， 工业通信化技术在快速发展， 为智能化管理、 监控低 压配电给予了技术支撑[1]。本文采用现有的智能化控 制技术对新景洗煤厂的低压配套系统进行升级改造。 2存在问题及改造目标 新景洗煤厂原低压配电系统保护元件仍然采用 保护功能较为单一且技术相当落后的热过载继电 器[2]； 电机的综合保护装置分散， 不能统一集中监控； 厂变压器保护基本为零； 仍采用人员定期巡检或者通 过安装在配电室的电机综合保护装置评判线路、 设备 新景矿洗煤厂低压配电系统智能化改造 张凯 （阳煤集团新景公司洗煤厂 ，山西 阳泉 045000 ） 摘要 为解决新景公司洗煤厂低压配电系统保护功能单一、监测监控功能不完善及停送电操作效 率低的问题，通过集控改造对低压配电系统进行升级，采用智能监控装置建立低压配电监控管理系 统。生产实践表明 该监控管理系统的应用实现了低压配电系统的远程监测监控， 进一步提高了供电 系统的安全可靠性和利用率。 关键词 保护功能 ； 监测监控功能 ； 操作效率 ； 总线控制 中图分类号 TD948文献标识码 A文章编号 1009-0797 （2019 ） 06-0174-03 Research on intelligent transation of low voltage distribution system in Xinjing coal washing plant ZHANG Kai （Yangquan Coal Industry group Xinjing Coal Washing plant , Yangquan 045000 ， China ） Abstract In order to solve the problems of single protection function, imperfect monitoring function and low efficiency of power outage operation on low-voltage distribution system, the low-voltage distribution system was upgraded through centralized control transa- tion, and the low-voltage distribution monitoring and management system was established by using intelligent monitoring device.The pro- duction practice shows that the monitoring application and management system realizes the remote monitoring and control,and further im- proves the security, reliability and utilization of the power supply system. Key words protection function ; monitoring and monitoring function ; operation efficiency ; bus control 174 ChaoXing 煤矿现代化2019 年第 6 期总第 153 期 等运行状况， 该监控方式效果差， 效率低下， 跟进性落 后； 电能计量仪表技术落后， 功能老旧， 采用人工读 表、 抄表的方式， 不仅速度慢， 而且错误率极高， 常常 达不到生产考核标准。 原配套的低压配电系统暴漏出 来的这些问题， 严重制约了新景洗煤厂的经济效益。 针对以上原配套的低压配电系统缺陷， 决定对新 景洗煤厂配电系统进行改造研究。 升级的低压配电系 统不仅要具有智能化监控， 还要实现远距离传输控 制[3]。 低压配电智能化监控系统应具有检测功能齐全、 可操作性强、 安全可靠、 管理方便等特点， 而且必须满 足完善的故障评判、 报警、 执行动作等功能， 实现实时 监测， 自动控制低压运行的设备关停， 来达到智能化 管理的目的。通过现场采集设备运行的状况， 实时传 输给控制终端， 实现远程故障修复、 保护操作等功能； 以表格、 曲线、 报表的形式显示监测量； 并通过网络发 布， 实现多终端监视功能， 实现各层管理人员的远程 监视。 3改造方案及实施 本次升级改造方案决定采用总线控制的方式， 传 感器采集现场数据， 采集到的数据传输到分析系统进 行分析， 保护和控制功能实现智能化运行。智能化控 制终端发出指令，现场设备完成基本的控制保护功 能， 实时检测、 诊断设备运行情况。 “分散控制” 被 “现 场控制” 取代， 数据采用 “总线” 传输，“集中控制站” 由 “虚拟的分散控制站” 代替。 3.1核心智能化电机保护装置采集数据 图 1低压配电系统智能化综保原理图 为了代替功能单一的热过载继电器， 本次选择具 有微处理器的技术的智能化配电控制元件， 该元件具 有标准的通讯接口， 能够准确采集电机运行的实时电 流和电压数据， 综合保护电机启动超时、 堵转、 电流过 载、 线路短路、 电压过压和欠压、 电流欠流等情况。升 级低压配电的电机保护装置， 该保护装置称为电机智 能综合保护装置，升级版的保护装置具有采集数据、 分析数据、 处理数据、 输出数据等强大功能； 与 PLC 控制器相连接， 实现 RS- 385 及时通讯， 还能与 Mod- bus- RTU 协议进行交换，给操作者提供了极大的便 利， 控制效率显著提高。电机智能综合保护装置能够 现场查询参数、 修改参数， 具备总线连接接口， 构建了 设备层、 传输层以及控制层的网络。智能化综保原理 图见图 1 所示。 3.2构建通讯网络 选用 Modbus- RTU 作为低压配电智能化保护装 置的通讯协议。为了方便使用、配置，该协议具有 RS242/385 接口， 只要 Modbus 协议设备拥有该接口， 就能实现与现场总线互连[4]。 Modbus 主从通讯传输模 式选择 RTU （Remote Terminal Unit ） 型， 优点在于主站 通过发送通信指令就可以使所有从站的主设备根据 信息帧地址选择适合其的从设备。 RS242/385 接口在通讯物理接口方面， 具有传输 效率高、 损失率小、 可进行远距离通讯、 节点较多、 构 成分布系统较方便等优势。 低压配电智能化保护系统 采用 RS242/385 物理接口，构建现场设备网络快， 接 线口用于各个配电室， 这样可以形成以配电室为单元 的设备网络层， 另外， 通讯节点采用以太环网， 利用以 太环网高速大量的特性解决信息损耗的问题。 整个系 统通讯网络在 TCP/IP 协议、 以太环网的基础上， 快速 的实现控制终端与现场设备层的网络沟通。 3.3改造方案 1 ） 对已经安装并且运行的苍南系列综保，通过 RS- 385 总线采用 Modbus- RTU通训协议采集各综合 保护器参数， 就近接入到本室集中控制系统的 MOD- BUS模块上。实现上位机远程读取数据， 并通过 OPC 协议实现数据共享。 采用环网式集中控制电机保护系 统如图 2 所示。 图 2环网式集中控制电机保护系统 2 ） 新增加的电机综合保护器，采用华控伟业产 品， 通过现场的每台电机在柜内加装一台电机智能综 合监控器，将电机保护器的实时运行数据通过 CAN 总线传输到各配电室 PLC 分站。配电室配备触摸显 示屏与 PLC分站连接， 实时显示电机的运行状况。电 175 ChaoXing 煤矿现代化2019 年第 6 期总第 153 期 机监控系统将各电机设备的实时动态运行状况通过 中间信号采集及转换单元汇总上传至上位机， 从而构 建起一套“终端分散保护 中间局部监测 全厂集 中监测” 的完整系统， 使得机电设备的运行有全面的 保护做保障， 同时还可实现配电室内监测分站和集控 室上位机对设备的参数设置、 运行动态监测、 故障原 因分析、 保护记录的查阅、 电度计量及相关报表汇总 等功能。 本系统提供 OPC接口， 以便全厂信息管理系 统采集数据。 “终端分散保护 中间局部监测 全厂 集中监测” 的完整系统见图 3。 图 3低压配电智能化监控系统 3 ） 系统组成。 电机综合监控器根据需要， 机电综合监控器为每 台机电设备均配备， 并安装在相应的配电柜里， 进行 实时监控。 一旦三相电流、 电压发生故障， 综合监控器 就执行保护动作。 监测分站。 在配电室里安装有监测分站及配套光 电发射转换器、光纤终端盒等信号中继单元。采用 CAN 通讯方式的下行接口，电机综合监控器与屏蔽 双绞线相连接； 采用自适应的以太环网通讯方式的上 行接口，不同的中继单元与相应的类型双绞线连接， 再由光电转换器把电信号转变成光信号进行通讯。 上位机。上位机安装在集控室， 电机运行参数在 监测分站控制下， 运行情况被四芯多模光纤缆汇总至 总单元， 此时光信号在总单元里的光电转换器， 再次 转换为电信号， 不同类型双绞线把该信号通过以太环 网的模式传输给交换机，交换机输出端与工控机相 连， 进而信号被传输到厂局域网。 4 ） 单台电机的综合监测保护。 ①单台电机的综合 保护及监测通过电机综合监控器来完成； ②电机综合 监控器对电机运行中遇到的电流失衡、 过流、 短路、 过 载、 欠压、 漏电、 堵转、 轻载、 启动时间超长等故障进行 监测报警保护， 且保护动作有记录存储并将所有数据 上传给三相电力设备监控仪； ③与监控器漏电功能配 套使用的漏电电流互感器安装在配电柜内， 漏电保护 参数按照电机的启动和运行阶段的机械特性分别设 置； ④电机综合监控器监测并显示电机实时运行的三 相电压、 三相电流、 漏电电流、 三相有功功率、 总有功 功率、 总无功功率、 总功率因素等数据参数， 具有计量 功能， 可统计有功电度、 无功电度及电机累计运行时 间； ⑤电机综合监控器有故障记录、 查询功能、 降压起 动转换控制功能、 CAN通讯功能。 3.4生产实践 低压配电系统改造的智能化监控装置在新景矿 洗煤厂进行了试运行。通过运行表明， 智能监控装置 功能齐全，弥补了原配套的低压配电保护装置的不 足。该低压配电智能化监控管理效果理想， 良好的保 护了供电使用， 达到了洗煤厂生产能力要求， 提高了 供电系统的安全性、 可靠性。 4结论 为解决新景公司洗煤厂原低压配电系统保护元 件保护功能单一、 技术落后， 电机的综合保护装置 分散， 变压器保护力度不够， 人员巡检和人工抄表 的方式等缺陷，通过对配电系统进行升级改造， 采 用总线控制的方式， 智能化控制、 检测、 保护现场设 备运行， 分散控制， 总线传输数据低压配电监控管 理系统。该监控管理系统试运行效果良好， 实现了 升级改造目的。 参考文献 [1] 姜在欣.变压器涌流分析及微机保护配置与应用研究[D]. 北京华北电力大学,2008. [2] 王维俭,电气主设备继电保护原理与应用[M].2 版.北京 中国电力出版社,2002. [3] 魏志强.提高煤矿供电系统可靠性的措施[J].机电工程技 术,2017,46 （09） ,151- 153. [4] 殷志良. 基于 IEC61850 的变电站过程总线通信的研究 [D].北京华北电力大学,2005. 作者简介 张凯 （1988-） ， 河北井陉人， 2012 年 7 月毕业于太原理 工大学过程装备与控制工程专业， 电气工程师， 现从事选煤 电气自动化的工作。 （收稿日期 2018- 11- 28） 176 ChaoXing