检修停送电与配电室无人值守系统的设计

刘克颜

(平顶山中选自控系统有限公司，河南 平顶山 467000)

选煤厂是设备密集型企业。随着自动化、智能化建设的深入，设备的生产效率与生产负荷都在不断提升。与此同时，设备的检修管理成为企业日常管理的重点。而当前检修活动中最影响工作效率的是设备的停送电操作以及工具材料的准备工作。

出于安全的需要，设备的停送电操作在任何企业里都需要执行一套过程繁琐的管理制度。目前普遍的停送电制度是：检修人员首先向调度人员申请停送电，并办理登记手续；然后由调度人员向专业电工下达停送电指令；在操作电工执行完停送电操作并做好相关保护措施后，检修人员方可进行后续作业。整个过程由于需要多方人员到场签字确认并手动操作，工作效率十分低下。

另外，检修人员在检修作业前还需要对工作任务进行确认，并准备工具材料。这也是影响工作效率的重要因素。特别是在实际生产中，待检修设备的本体往往距离配电控制系统、调度中心以及工具材料库房都比较远，如果工具材料准备不当，也将极大地影响工作效率并延误生产。

针对以上现象，平顶山中选自控系统有限公司在近两年实施的选煤厂智能化改造工程中进行了深入探索，提出了一套完整的设计方案(以下简称“方案”)，取得了良好的工程应用效果。

1 配电系统的完善

目前大部分选煤厂中低压配电系统的信息化程度较低[1-2]。特别是低压配电系统，多采用人工手动操作，电气保护元件还存在着大量使用热继电器或不具备通信功能的综合保护器的现象。因此，普遍需要从以下几方面对现有中低压配电系统进行基础功能的完善。

(1)配置远程操作装置，使得配电室无人值守成为可能。主要的改造工作是为每一个低压配电回路增加电动操作机构，并新增一套PLC控制装置。目前国内市场上的塑壳断路器电动操机构日趋成熟[3]，在尺寸、结构、功能、可靠性以及环保等方面都能够满足各种改造的需求。

(2)完善数据采集。配电系统不仅是给生产设备提供动力的单元，它的相关电气参数更能为设备故障诊断提供依据[4]。主要的改造工作是从系统计量到回路保护，全面配置智能通信仪表，并将相关数据与上述控制装置一道引入配电监控系统。

(3)在无人值守的目标之下，为保障安全，还需要在配电室配置一些安全监测装置，主要是视频监控和动力环境监测装置。为配合远程操作，在实施的改造项目中均配置了配电巡检机器人。配电巡检机器人是一套轨道摄像机系统。在进行远程停送电操作时，可通过定位功能实时观测到操作的状态和结果。其还可以根据需要搭载温度、气体等检测单元，在无停送电操作时，自动执行巡检任务。

2 系统的集成与功能设计

系统集成方案是建立在平台建设的基础上，通过多系统融合，实现数据功能的充分挖潜。系统集成示意如图1所示。

图1 系统集成示意

系统首先需要建立统一的数据访问平台，汇集生产控制、配电监控以及设备状态监测等多系统的实时数据，并在此基础上开发生产控制综合平台、MES系统以及移动管理平台。

生产控制平台涵盖了生产控制、配电监控、视频监控以及其他生产辅助与保障系统，是选煤厂生产集中控制的综合平台。在实施的工程中，生产集控画面融合了视频监控信息，集控人员在操作时可实时调用视频图像。在设备启停车及故障时，也会联动视频大屏系统。

MES系统是选煤厂综合管理信息系统，它全面采集企业生产、管理等多方面信息，包含十多个管理模块。其中的设备管理模块，具备全生命周期管理功能[5]。

移动管理平台是MES系统在移动端的延伸。它通过规范化企业管理流程，采用流程驱动的工作机制，可使得全员管理成为现实。本方案的检修停送电管理流程就是其诸多工作流程之一。

3 业务逻辑流程设计

业务逻辑流程如图2所示。检修停送电的业务逻辑流程包含检修任务触发、停电申请、材料领用、检修以及送电申请等流程。

图2 业务逻辑流程示意

3.1 检修任务触发流程

首先，在MES系统中配置有设备智能诊断功能模块。该功能模块能根据生产控制平台的实时运行状态、设备运行记录、设备状态监控系统以及设备点检系统的相关信息，自动生成设备故障检修与诊断检修任务；其次，移动管理平台通过获取MES系统中的检修任务列表，并结合人员管理模块中的角色权限与班组管理信息，自动向当班检修人员推送检修任务。

3.2 停电申请流程

检修人员通过手机终端，确认系统推送的检修任务，并提出相关停电申请。停电申请按“设备—任务”组合提交，同一设备的多项检修任务需要多次提交申请。提交申请后，生产控制系统自动通过语音提醒调度人员。调度人员通过MES系统或手机终端实时审批，如设备在运行中，系统会自动锁定调度人员审批界面。调度人员审批之后，生产控制系统自动通过语音提醒集控操作人员。集控操作人员通过生产控制平台远程停电。远程停电过程中，系统自动调用配电巡检机器人确认配电回路真实状态(如图3)。停电完毕，配电控制系统自动“电子挂牌”，显示该配电回路“检修任务1”。 “电子挂牌”信息会通过控制程序闭锁设备送电，以确保安全。

当同一设备回路有多项检修任务时，每确认一次停电，“电子挂牌”的标号依次增加，如“检修任务2”至“检修任务n”。“电子挂牌”会通过MES系统和手机终端回馈给停电申请人和审批人。

图3 远程停送电操作界面

3.3 材料领用流程

检修人员通过手机终端发送停电申请，并获得审批后，移动管理平台自动根据检修任务，为检修人员推荐检修领用材料列表。检修人员合理选择确认后，材料列表自动发送给库房管理人员。管理人员可通过MES系统或手机终端获取信息，及时准备材料，并办理相关领用手续。MES系统中的材料管理，会根据材料领用情况，及时预警低库存材料。

3.4 检修流程

检修人员领用材料后，开始组织检修工作。如当班不能及时完成检修任务，可在下班前通过手机终端办理迁移负责人申请。迁移申请中需明确指定下一班检修人员中的某一位为负责人。调度人员通过MES系统或手机终端实时审批。审批完成后，后续的送电申请由迁移后的负责人提交。如没有办理负责人迁移，送电申请只能由停电申请人员提交，以确保责任明确和过程安全。

3.5 送电申请流程

检修人员在检修任务完结时，通过手机终端提出申请。其流程与送电申请流程相似，只是集控人员在远程操作时，必须逐一摘除设备上的电子挂牌信息，控制系统才能实现合闸。

4 方案的优点与工程应用效果

4.1 方案优点

(1)无人值守。系统能够在保障安全的前提下，真正做到配电室无人值守，可有效减少岗位工的配置。

(2)多重安全保障。首先，巡检机器人配合远程操作，确保操作结果安全；其次，“电子挂牌”信息参与回路控制，确保控制安全；再次，严密的审批流程与电子签名，确保流程安全。

(3)权责清晰。系统具备多方在线操作、即时反馈状态以及实时电子签名等功能，并通过严密的流程设计确保权责清晰。

(4)系统智能。系统能自动为当班检修人员实时推送检修工作任务，并自动生成检修需用的材料列表；能实现材料领用无纸化记录，并自动联动低库存预警。

4.2 应用效果

方案已在淮北矿业临涣、涡北，枣庄矿业三河口、付村以及陕煤红柳林、韩家湾等选煤厂得到工程应用，并全部实现配电室无人值守。平均每个选煤厂可有效减少岗位人员8人。

另据付村选煤厂的统计，无纸化审批功能全年可节约用纸5 万余张，设备故障处理台时由原来的每月600 min 降低至100 min。

5 结 语

当前选煤厂智能化建设日益成为行业焦点。如何有效规划智能化建设内容是每一个建设者需要深刻思考的课题。本文介绍的检修停送电与配电室无人值守方案，通过配电系统与生产控制系统以及管理系统的深度融合，充分挖潜基础子系统的数据功能，能极大地提高企业工作效率，并带来管理上的深刻改变。对发展选煤厂其他系统的智能化有着十分重要的借鉴意义。