智能化选煤厂无人值守高低压配电室的探讨

赵睿

（国家能源准能集团选煤厂机电管理部，内蒙古 鄂尔多斯 010300）

1 无人值守高低压配电系统相关理论概述

无人值守配电室主要是指经常性无运行值班人员的配电室[1]。无人值守配电室在实际运行过程中，通过对中间信号的采集以及转换单元汇总进行处理后，将信息上传到上位机，以方便相关人员监测和查询，并做出反馈。

2 现阶段我国选煤厂无人值守系统存在的问题

选煤厂作为煤炭行业的重要环节，主要作用在于对原煤深加工，以提炼出更加优质的煤炭产品。因此，选煤厂管理系统的优化，对于提高煤炭产品质量，以及提升煤炭行业的经济效益具有重要作用。在选煤厂生产过程中，无人值守系统的应用是非常必要的，在提高生产效率方面以及保证煤炭质量方面均具有重要作用。然而，目前无人值守系统在选煤厂的应用过程中，却存在诸多问题，进而导致难以起到重要的作用。具体来说，在实际应用过程中，主要存在以下两方面问题：第一，对设备的监测存在不完善现象。在选煤厂使用的各类设备中，最容易出现问题的就是皮带、振动筛以及刮板机等。因此，在进行监测的过程中，应对振幅、温度、电流等进行监测。然而，在这方面我国还没有较完善的监测系统。例如，在面临恶劣的环境时，对于振幅出现的异常情况还难以做到准确的监测等等。第二，测控系统在稳定性方面以及可靠性方面还存在一定的不完善[2]。总之，智能化选煤厂的实现，无人值守高低压配电系统的完善是十分必要的。因此，本研究对无人值守高低压配电系统进行了设计，以希望为实现选煤厂智能化的发展提供基础。

3 智能化选煤厂无人值守高低压配电系统的设计

3.1 系统目标设计

本研究设计的无人值守高低压配电系统实现的目标主要包括以下几方面：第一，实现减员增效的目标；第二，设备维护以及实时监控，进而起到提高工作效率的目标；第三，提高选煤厂配电系统的智能化水平，并实现配电系统与控制系统的有效衔接；最后，建立电能管理系统，并实现节能减排的目的。

3.2 系统结构设计

本研究设计的无人值守高低压配电系统结构可分为现场间隔层、通信网络层以及集中控制层三个层次。

现场间隔层的作用在于向上一层次提供实时的监测数据。现场间隔层主要包括直流屏、智能网电机保护器、电容柜、综合保护装置以及智能抽屉柜仪表等。现阶段，高低压配电柜大多采用的结构都是抽屉柜结构。也就是说，各个功率单元都是独立、互不干扰的，所有保护器以及仪表等都可以通过通信接口接入到通信网络层，然后完成对设备的保护、数据的监测和控制等。

通信网络层则主要包括交换机、网络通信控制器以及通信线缆等。在通信网络层，各个配电室都会配置相应的管理机，且管理机与配电室内部的所有保护器以及仪表都是联网的。在通信网络层，实现数据的长传、远程控制以及信息资源共享等。

控制管理层，也就是监控管理平台，其是智能化工厂的核心，组成主要包括视音系统、工控机、打印机以及服务器等。在控制监控层，主要由两部分组成，即人机界面和视频监控。其中，人机界面主要采用的软件是专业组态监控软件，能够对配电系统的相关设备进行动态监测，同时还能够准确记录、管理以及负荷控制。除此之外，在控制管理层还能对电能质量进行分析、故障报警提示以及生成统计报表等。视频控制部分主要包括两个部分，一部分是视频监控部分，另一部分则是音频控制部分。

4 智能化选煤厂无人值守高低压配电系统的实现

在本文的研究中，智能化选煤厂无人值守高低压配电系统主要是由三部分组成，即智能配电系统、视频及音频监控系统以及监控平台管理系统。

4.1 智能配电系统

在设置智能配电系统时，由于选煤厂在电力系统中属于二级负荷单元，因而配电设备一般选择的是10kV/6kV以下的设备。选煤厂配电室高压配电柜和低压配电柜依次分别为10kV/6kV和660kV/380kV。其中，高压配电柜的设备主要包括四个部分，即直流屏、F-C柜、PT柜以及断路器柜。现阶段，我国F-C柜、PT柜以及断路器柜采用的开关设备主要是移开式设备，同时配备相应的装置，如保护装置和监控设备等。一般情况下，这些装置采用的都是以太网通讯口，因而能够实现控制、监测、调试以及通信四个方面的工作。然而，在对柜内使用环境监测过程中还存在一定的不足。

一般来说，高压柜采用的是10kV/6kV。长期的运行过程中，开关的触头以及母线连接的地方经常会存在老化等问题。同时，由于高压柜是相对比较封闭的，在运用的过程中是难以打开的，且触头位置也不方便观察，因而很难做到有效的预测。在这种情况下，必然会导致事故的发生。因此，在设置无人配电系统时，应在触头位置设置超温警报监测系统。低压配电柜是配电系统的终端单元，对于选煤厂的正常运行有重要的影响。以往的选煤厂，低压配电柜电机回路仅仅是向上级提供相应的开关量。在故障发生时，电机回路自动停机，然后配电室相关人员进行故障检查和原因分析，并给予适当的处理。也就是说，传统低压柜保护器在返回信号方面比较单一。同时，在故障检查和维修过程中，需要大量的人力资源等。因此，智能化配电系统应运而生。

智能化配电系统的优势在于所有仪表都具有通信功能，如保护器、控制器以及电度表等。保护器中不仅设置了多方面的监测功能，还实现了对故障的记录和保护功能。总之，智能配电柜系统具有较好的监控系统，能够进行风险预警以及预防潜在故障的发生。智能化配电柜产品的应运而生，如ABB厂家推出的MNSIS产品，能够实现对柜内用电环境进行监测，还能够实现及时监测用电回路的运行情况，具有前瞻性。同时，在智能化系统中，所有设备均接入到通信网络中，能够提高工作效率以及解放劳动力。

4.2 视频及音频监控系统

智能配电系统的主要功能在于全方位实现信息监控。而视频监控系统和音频监控系统是对信息监控功能的一种完善和补充。视频监控系统和音频监控系统，主要是通过安装摄像头、监听器以及对讲系统等实现监控的。这些系统的安装和完善，能够将配电柜与监控画面很好地联系起来，为相关工作人员提供更加直观的环境信息，以便进行及时有效的控制。同时，对于配电系统中出现的故障，也能够及时锁定故障出现的位置，进而实现无人值守配电系统的远程监控功能。

4.3 监控平台管理系统

无人值守配电管理系统，即监控平台管理系统，是一种依托计算机的供电控制和调度自动化系统。监控平台管理系统主要由监控软件、主控机以及打印机等组成。监控平台管理系统的作用在于实现对智能化配电系统以及视频和音频系统信息的分析和管理，从而实现远程操作和控制。监控平台管理系统能够依据客户的实际需求，进行功能定制。监控平台管理系统的功能主要包括对配电屏设备的开关进行实时监控、采集用电回路信息、对控制器远程控制、远程参数修改以及视频和音频监控等。

5 结论

总之，为进一步推动选煤厂的智能化，无人值守高低压配电系统的完善是非常必要的。在本系统的设计中，主要是通过通信功能的增加、数据监控类型的完善以及监控后台的统一等方式，实现选煤厂配电室的智能化。