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王蘭
安科瑞電氣股份有限公司上海嘉定201801
摘要:闡述了大友選煤公司挖金灣選煤廠配電室安裝1套智能電力運維系統(tǒng),實現(xiàn)配電室內(nèi)各類傳感器、采集與通信設備,將各種數(shù)據(jù)傳送到運維服務平臺上,通過平臺系統(tǒng)對配電室高低壓配電柜和變壓器進行在線監(jiān)測。并通過大數(shù)據(jù)平臺為配電室的安全運行、故障診斷、狀態(tài)預警提供智能分析與精確指導,實現(xiàn)了配電室“無人值守、少人值班",讓變電室更加安全可靠。
關鍵詞:選煤廠；智能監(jiān)測；配電室；服務平臺；設備管理
0引言
配電室作為選煤廠生產(chǎn)供電的設備集中地關系選煤廠安全、穩(wěn)定生產(chǎn)。選煤廠配電室傳統(tǒng)上都是人工值班盯崗，一方面對人員技能和連續(xù)工作有很高要求，另一方面生產(chǎn)設備耗電高節(jié)能效果較差，配電室有隱患問題不能及時發(fā)現(xiàn)，即便出現(xiàn)故障也不能很快發(fā)現(xiàn)，需要消耗大量時間逐項檢測、排查，嚴重影響正常生產(chǎn)。為進一步解放員工勞動力，提高選煤廣管理水平，對配電室進行智能化改造意義重大。
1配電室智能監(jiān)控的意義
智能配電室監(jiān)控系統(tǒng)中紅外攝像頭的設立可對部分電氣事故進行提前預判,具體可體現(xiàn)出電氣設備溫度異常,調度員通過智能配電室監(jiān)控系統(tǒng)發(fā)現(xiàn)電氣設備溫度異常提前通知電工進行現(xiàn)場檢查,避免因電氣設備事故的發(fā)生影響生產(chǎn)。智能配電系統(tǒng)可實現(xiàn)精準有效的遠程停送電、智能化巡檢和無人化值守,提高工作效率,降低生產(chǎn)成本,減輕了職工勞動強度,把職工從繁瑣的崗位置換出來,在提高重要設備巡維質量的同時,增加了人機安全可靠性。智能巡檢機器人的投入使用,對助力選煤廠提升智能化安全管理水平,改善工作環(huán)境,提效減員具有重要意義。
2智能監(jiān)控系統(tǒng)構架
智能監(jiān)測終端設備用來采集低壓配電柜內(nèi)電流電壓值，溫控器采集溫度。智能管控及服務平臺深度融合云計算、大數(shù)據(jù)、物聯(lián)網(wǎng)、移動互聯(lián)網(wǎng)和智能電網(wǎng)等技術，依托專線/無線通信系統(tǒng)，采集企業(yè)配電室設備狀態(tài)、環(huán)境狀態(tài)和安防狀態(tài)數(shù)據(jù)，實現(xiàn)配電室智能管控及服務等各項功能。智能監(jiān)控系統(tǒng)構架如圖1所示。
系統(tǒng)平臺通過采集系統(tǒng)負荷信息數(shù)據(jù),計算分析總功率和負荷值、有功功率和無功功率,從而判斷運行是否正常。網(wǎng)關主要用于無線連接采集智能低壓監(jiān)測裝置,傳輸?shù)蛪壕€路三相電量采集、電能計量、負荷統(tǒng)計、電能質量監(jiān)測、溫度測量、線路故障和狀態(tài)監(jiān)測數(shù)據(jù),采用無線通信方式或者有線網(wǎng)絡連接至監(jiān)控平臺或手機客戶端(圖2)。
裝置采用ARMCortex-A8構架高性能工業(yè)級處理器,主頻可達到800MHz,可以使得無線通信網(wǎng)關完成復雜的通信規(guī)約轉換完成通信管理機等任務,可提供強大、快速、可靠、實用的WebSCADA功能,操作人員在互聯(lián)網(wǎng)上使用瀏覽器(包括智能手機APP,微信公眾號),實現(xiàn)對配電房電氣量、狀態(tài)量、環(huán)境量等的監(jiān)測,系統(tǒng)以單線圖、GIS圖、儀表盤、表格、曲線、餅圖等多種方式實時監(jiān)測遙測和遙信數(shù)據(jù)(圖3)。
3實現(xiàn)功能
巡檢機器人(圖4)具有聲音采集、煙霧有害氣體檢測、移動視頻圖像采集、溫度探測、人機對話等功能,在運維服務平臺上可隨時精確指導。它可以對選煤廠用電量、負荷、報警情況、能效、電能質量等一些重要數(shù)據(jù)進行統(tǒng)計和分析,并自動生成綜合報告,為選煤廠提供能源管控、節(jié)能優(yōu)化、專家診斷等一體化的優(yōu)質服務。
3.1數(shù)據(jù)監(jiān)控及統(tǒng)計分析
實現(xiàn)24h監(jiān)控所有低壓柜里面的電流電壓,如有哪里出問題可以直接且快速地發(fā)現(xiàn),不需要人工逐臺檢查,而且可以在手機電腦隨時查看低壓配電柜的情況。系統(tǒng)監(jiān)測數(shù)據(jù)的統(tǒng)計是按時間(日、月、季、年)對同一終端的多個監(jiān)測量,對同一監(jiān)測量在不同的時間,或不同終端的同一類監(jiān)測量進行報表、曲線、柱形圖等顯示、打印和文件輸出。對設備電量、負荷、報警情況、能效、電能質量等一些重要數(shù)據(jù)進行統(tǒng)計和分析(圖5)。
3.2智能報警
具有遙測越限、遙信變位等分類、分級、設備聚合、警鈴閃爍、報警音響、報警信息播報、報警窗口顯示等報警功能,系統(tǒng)還可以根據(jù)需要以短信、微信公眾號報警。
3.3精細化管理
配電室的進線、主要出線安裝電力能效監(jiān)測終端,同時加裝環(huán)境監(jiān)測終端(溫濕度、水浸、煙感),數(shù)據(jù)通過4G/5G無線(或專線)傳送至平臺系統(tǒng)(圖6)。
3.4設備管理
設備監(jiān)測從設備管理的層級關系上查詢智能儀表、探頭等終端設備的實時和歷史的遙測、遙信數(shù)據(jù),系統(tǒng)為遙測數(shù)據(jù)的查詢、比較、統(tǒng)計等提供豐富、實用的分析手段(圖7)。
3.5電力運維
運維中心24h遠程監(jiān)測,保證用電可靠性。通過對用電分析,對用電設備進行節(jié)能改造,更換節(jié)能照明設施,增加補償設備,變頻改造,老舊配電設備更新。
3.6日常報表
每個月對設備進行安全運行、電能分析報告,及時了解設備運行情況,電能電耗情況(表1)。
4應用效果
挖金灣選煤廠配電室智能監(jiān)測系統(tǒng)投入運行后,取得了良好效果,有隱患可以快速發(fā)現(xiàn),使處理問題更加及時有效,降低了事故發(fā)生頻率,對一些溫度高、電流高的設備能夠提前檢測到,使之在沒有發(fā)生問題之前得到及時處理,降低了檢修難度,節(jié)省了部分人力,使電工可以更好地把精力放在安全生產(chǎn)保障。
5存在的問題及推廣應用前景
巡檢機器人巡檢定位后易產(chǎn)生偏差。巡檢機器人在準備運行的時候,未對機器人進行定位重復核查,定位容易產(chǎn)生偏差,使運行變的卡滯。需要對巡檢機器人進行多次重復的定位,重新定位精度±2mm,可保障運行平順無卡滯,目前在國內(nèi)市場上基本都存在機器人定位容易產(chǎn)生偏差等問題,而本次研制的設備在多次對機器人進行重復定位后,精度可以達到±2mm,保障了巡檢機器人在運行過程中平順無卡滯。
6安科瑞配電室環(huán)境監(jiān)控系統(tǒng)
6.1概述
配電室綜合監(jiān)控系統(tǒng)包括智能監(jiān)控系統(tǒng)屏、通訊管理機、UPS電源、視頻監(jiān)控子系統(tǒng)（云臺球機、槍機）、環(huán)境監(jiān)測子系統(tǒng)（溫度、濕度、水浸、煙感）、控制子系統(tǒng)（燈光、空調、除濕機、風機、水泵）、門禁監(jiān)控子系統(tǒng)（讀卡器、開門按鈕、磁力鎖）、安防監(jiān)控子系統(tǒng)（雙鑒檢測器）。
6.2應用場所
適用于軌道交通，工業(yè)，建筑，學校，商業(yè)綜合體等35kV及以下用戶端供配電自動化系統(tǒng)工程設計、施工和運行維護。
6.3系統(tǒng)結構
6.4系統(tǒng)功能
6.4.1實時監(jiān)測
能夠顯示配電室設備的運行狀態(tài)，實時監(jiān)測配電室環(huán)境參數(shù)信息，實時顯示有關故障、告警等信息。
6.4.2數(shù)據(jù)查詢
在人機界面中，可以直接查看配電室中各個設備的運行數(shù)據(jù)。
6.4.3曲線查詢
可以直接查看各電參量曲線。
6.4.4運行報表
查詢配電室內(nèi)設備的運行數(shù)據(jù)報表。
6.4.5實時告警
具有實時告警功能，系統(tǒng)能夠對配電室溫度、濕度、有害氣體、設備故障或通信故障等事件發(fā)出告警。
6.4.6歷史事件查詢
能夠對產(chǎn)生的所有事件記錄進行存儲和管理，方便用戶對系統(tǒng)事件和進行歷史追溯、查詢統(tǒng)計、事故分析。
6.4.7用戶權限管理
設置了用戶權限管理功能，可以定義不同級別用戶的登錄名、密碼及操作權限。
6.4.8網(wǎng)絡拓撲圖
支持實時監(jiān)視并診斷各設備的通訊狀態(tài)，能夠完整的顯示整個系統(tǒng)網(wǎng)絡結構。
6.4.9遙控功能
可以對整個配電系統(tǒng)范圍內(nèi)的設備進行遠程遙控操作。
6.5系統(tǒng)硬件配置
名稱 | 型號 | 圖片 | 功能 |
系統(tǒng) | ACREL-2000E |
| Acrel-2000E配電室綜合監(jiān)控系統(tǒng)，可實現(xiàn)開關柜運行監(jiān)控、高壓開關柜帶電顯示、母線及電纜測溫監(jiān)測、環(huán)境溫濕度監(jiān)測、有害氣體監(jiān)測、安防監(jiān)控，可對燈光、風機、除濕機、空調控制等設備進行聯(lián)動控制。實現(xiàn)動力環(huán)境各數(shù)據(jù)的檢測與設備控制，優(yōu)化動力環(huán)境，避免運行環(huán)境的失控導致配電設備運行故障，保證維護人員安全，延長設備使用壽命，實現(xiàn)配電動力環(huán)境的分布式遠程管理。 |
智能通信管理機 | Anet-2E4SM |
| 通用網(wǎng)關，2路網(wǎng)口，4路RS485，可選配1路LORA，帶電告警功能，支持485，4G從模塊擴展。 |
主機 | Acrel-2000E/A |
| 數(shù)據(jù)采集、狀態(tài)監(jiān)測、設備控制、報警事件記錄查詢，可以根據(jù)采集到的設備數(shù)據(jù)或狀態(tài)聯(lián)動啟動風機、聲光報警器、空調、水泵等設備。 |
Acrel-2000E/B |
| 參數(shù)設置、通信管理、圖形繪制、狀態(tài)監(jiān)測、設備控制、視頻監(jiān)控和回放、報警事件記錄查詢、報警圖片和視頻查詢功能。 | |
Acrel-2000E/M |
| 參數(shù)設置、通信管理、圖形繪制、狀態(tài)監(jiān)測、設備控制、視頻監(jiān)控和回放、報警事件記錄查詢、報警圖片和視頻查詢功能。立柜式安裝。 | |
Acrel-2000E/G |
| 參數(shù)設置、通信管理、圖形繪制、狀態(tài)監(jiān)測、設備控制、視頻監(jiān)控和回放、報警事件記錄查詢、報警圖片和視頻查詢功能。立柜式安裝 | |
環(huán)境監(jiān)測硬件 | RS-WS-NO1-8 |
| 用于配電房溫度和濕度。工作電源：AC/DC85～265V工作溫度：-40.0℃～99.9℃工作濕度：0%RH～99%RH |
BRJ-307 |
| 光電式煙霧傳感;電源正極（DC12V）：+12V，繼電器輸出：常開觸點 | |
RS-SJ-N01R01-2 |
| 接觸式水浸傳感器，監(jiān)測變電所、電纜溝、控制室等場所積水情況，工作電源：DC10-30V工作溫度：-20℃~+60℃工作濕度：0%RH~80%RH響應時間：1s繼電器輸出：常開觸點 | |
環(huán)境監(jiān)測硬件 | T35-II-5.6 |
| 風量4800，帶溫控器，帶消聲段，電機變頻 |
AT8002 |
| 常開型；感應距離：30-50mm材質：鋅合金，銀灰色電度干接點輸出 | |
DS-2DC6120BY-A |
| 視頻監(jiān)控 | |
ARTU-KJ8 |
| 8路開關量輸入,8路繼電器輸出 |
7結語
智能化建設正在改變洗選的管理、運行模式。目前,智能監(jiān)測終端設備的推行應用,可以代替人工現(xiàn)場操作、降低職工勞動強度、提高勞動生產(chǎn)率,是未來建設智能化配電室重要的一部分。
參考文獻
[1]張宗華.選煤廠人員智能視頻監(jiān)控系統(tǒng)設計[J].工礦自動化,2013,39(4):76-79.
[2]劉慶華.基于大數(shù)據(jù)分析的無人值守變電站預警系統(tǒng)及方法:CN105958652A[P].2016.
[3]韓益標.智能巡檢系統(tǒng)在選煤配電室的應用
[4]安科瑞企業(yè)微電網(wǎng)設計與應用手冊2019.11版
