龔永波
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(yùn)維系統(tǒng),實(shí)現(xiàn)配電室內(nèi)各類(lèi)傳感器、采集與通信設(shè)備,將各種數(shù)據(jù)傳送到運(yùn)維服務(wù)平臺(tái)上,通過(guò)平臺(tái)系統(tǒng)對(duì)配電室高低壓配電柜和變壓器進(jìn)行在線(xiàn)監(jiān)測(cè)。并通過(guò)大數(shù)據(jù)平臺(tái)為配電室的安全運(yùn)行、故障診斷、狀態(tài)預(yù)警提供智能分析與精確指導(dǎo),實(shí)現(xiàn)了配電室“無(wú)人值守、少人值班”,讓變電室更加安全可靠。
關(guān)鍵詞:選煤廠；智能監(jiān)測(cè)；配電室；服務(wù)平臺(tái)；設(shè)備管理
0引言
配電室作為選煤廠生產(chǎn)供電的設(shè)備集中地關(guān)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(duì)人員技能和連續(xù)工作有很高要求，另一方面生產(chǎn)設(shè)備耗電高節(jié)能效果較差，配電室有隱患問(wèn)題不能及時(shí)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(shí)間逐項(xiàng)檢測(cè)、排查，嚴(yán)重影響正常生產(chǎn)。為進(jìn)一步解放員工勞動(dòng)力，提高選煤廣管理水平，對(duì)配電室進(jìn)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(shè)立可對(duì)部分電氣事故進(jìn)行提前預(yù)判,具體可體現(xiàn)出電氣設(shè)備溫度異常,調(diào)度員通過(guò)智能配電室監(jiān)控系統(tǒng)發(fā)現(xiàn)電氣設(shè)備溫度異常提前通知電工進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)檢查,避免因電氣設(shè)備事故的發(fā)生影響生產(chǎn)。智能配電系統(tǒng)可實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)有效的遠(yuǎn)程停送電、智能化巡檢和無(wú)人化值守,提高工作效率,降低生產(chǎn)成本,減輕了職工勞動(dòng)強(qiáng)度,把職工從繁瑣的崗位置換出來(lái),在提高重要設(shè)備巡維質(zhì)量的同時(shí),增加了人機(jī)安全可靠性。智能巡檢機(jī)器人的投入使用,對(duì)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(gòu)架
智能監(jiān)測(cè)終端設(shè)備用來(lái)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(wù)平臺(tái)深度融合云計(jì)算、大數(shù)據(jù)、物聯(lián)網(wǎng)、移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)和智能電網(wǎng)等技術(shù)，依托專(zhuān)線(xiàn)/無(wú)線(xiàn)通信系統(tǒng)，采集企業(yè)配電室設(shè)備狀態(tài)、環(huán)境狀態(tài)和安防狀態(tài)數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)配電室智能管控及服務(wù)等各項(xiàng)功能。智能監(jiān)控系統(tǒng)構(gòu)架如圖1所示。
系統(tǒng)平臺(tái)通過(guò)采集系統(tǒng)負(fù)荷信息數(shù)據(jù),計(jì)算分析總功率和負(fù)荷值、有功功率和無(wú)功功率,從而判斷運(yùn)行是否正常。網(wǎng)關(guān)主要用于無(wú)線(xiàn)連接采集智能低壓監(jiān)測(cè)裝置,傳輸?shù)蛪壕€(xiàn)路三相電量采集、電能計(jì)量、負(fù)荷統(tǒng)計(jì)、電能質(zhì)量監(jiān)測(cè)、溫度測(cè)量、線(xiàn)路故障和狀態(tài)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù),采用無(wú)線(xiàn)通信方式或者有線(xiàn)網(wǎng)絡(luò)連接至監(jiān)控平臺(tái)或手機(jī)客戶(hù)端(圖2)。
裝置采用ARMCortex-A8構(gòu)架高性能工業(yè)級(jí)處理器,主頻可達(dá)到800MHz,可以使得無(wú)線(xiàn)通信網(wǎng)關(guān)完成復(fù)雜的通信規(guī)約轉(zhuǎn)換完成通信管理機(jī)等任務(wù),可提供強(qiáng)大、快速、可靠、實(shí)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(jī)APP,微信公眾號(hào)),實(shí)現(xiàn)對(duì)配電房電氣量、狀態(tài)量、環(huán)境量等的監(jiān)測(cè),系統(tǒng)以單線(xiàn)圖、GIS圖、儀表盤(pán)、表格、曲線(xiàn)、餅圖等多種方式實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)遙測(cè)和遙信數(shù)據(jù)(圖3)。
3實(shí)現(xiàn)功能
巡檢機(jī)器人(圖4)具有聲音采集、煙霧有害氣體檢測(cè)、移動(dòng)視頻圖像采集、溫度探測(cè)、人機(jī)對(duì)話(huà)等功能,在運(yùn)維服務(wù)平臺(tái)上可隨時(shí)精確指導(dǎo)。它可以對(duì)選煤廠用電量、負(fù)荷、報(bào)警情況、能效、電能質(zhì)量等一些重要數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)和分析,并自動(dòng)生成綜合報(bào)告,為選煤廠提供能源管控、節(jié)能優(yōu)化、專(zhuān)家診斷等一體化的優(yōu)質(zhì)服務(wù)。
3.1數(shù)據(jù)監(jiān)控及統(tǒng)計(jì)分析
實(shí)現(xiàn)24h監(jiān)控所有低壓柜里面的電流電壓,如有哪里出問(wèn)題可以直接且快速地發(fā)現(xiàn),不需要人工逐臺(tái)檢查,而且可以在手機(jī)電腦隨時(shí)查看低壓配電柜的情況。系統(tǒng)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的統(tǒng)計(jì)是按時(shí)間(日、月、季、年)對(duì)同一終端的多個(gè)監(jiān)測(cè)量,對(duì)同一監(jiān)測(cè)量在不同的時(shí)間,或不同終端的同一類(lèi)監(jiān)測(cè)量進(jìn)行報(bào)表、曲線(xiàn)、柱形圖等顯示、打印和文件輸出。對(duì)設(shè)備電量、負(fù)荷、報(bào)警情況、能效、電能質(zhì)量等一些重要數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)和分析(圖5)。
3.2智能報(bào)警
具有遙測(cè)越限、遙信變位等分類(lèi)、分級(jí)、設(shè)備聚合、警鈴閃爍、報(bào)警音響、報(bào)警信息播報(bào)、報(bào)警窗口顯示等報(bào)警功能,系統(tǒng)還可以根據(jù)需要以短信、微信公眾號(hào)報(bào)警。
3.3精細(xì)化管理
配電室的進(jìn)線(xiàn)、主要出線(xiàn)安裝電力能效監(jiān)測(cè)終端,同時(shí)加裝環(huán)境監(jiān)測(cè)終端(溫濕度、水浸、煙感),數(shù)據(jù)通過(guò)4G/5G無(wú)線(xiàn)(或?qū)＞€(xiàn))傳送至平臺(tái)系統(tǒng)(圖6)。
3.4設(shè)備管理
設(shè)備監(jiān)測(cè)從設(shè)備管理的層級(jí)關(guān)系上查詢(xún)智能儀表、探頭等終端設(shè)備的實(shí)時(shí)和歷史的遙測(cè)、遙信數(shù)據(jù),系統(tǒng)為遙測(cè)數(shù)據(jù)的查詢(xún)、比較、統(tǒng)計(jì)等提供豐富、實(shí)用的分析手段(圖7)。
3.5電力運(yùn)維
運(yùn)維中心24h遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè),保證用電可靠性。通過(guò)對(duì)用電分析,對(duì)用電設(shè)備進(jìn)行節(jié)能改造,更換節(jié)能照明設(shè)施,增加補(bǔ)償設(shè)備,變頻改造,老舊配電設(shè)備更新。
3.6日常報(bào)表
每個(gè)月對(duì)設(shè)備進(jìn)行安全運(yùn)行、電能分析報(bào)告,及時(shí)了解設(shè)備運(yùn)行情況,電能電耗情況(表1)。
4應(yīng)用效果
挖金灣選煤廠配電室智能監(jiān)測(cè)系統(tǒng)投入運(yùn)行后,取得了良好效果,有隱患可以快速發(fā)現(xiàn),使處理問(wèn)題更加及時(shí)有效,降低了事故發(fā)生頻率,對(duì)一些溫度高、電流高的設(shè)備能夠提前檢測(cè)到,使之在沒(méi)有發(fā)生問(wèn)題之前得到及時(shí)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(wèn)題及推廣應(yīng)用前景
巡檢機(jī)器人巡檢定位后易產(chǎn)生偏差。巡檢機(jī)器人在準(zhǔn)備運(yùn)行的時(shí)候,未對(duì)機(jī)器人進(jìn)行定位重復(fù)核查,定位容易產(chǎn)生偏差,使運(yùn)行變的卡滯。需要對(duì)巡檢機(jī)器人進(jìn)行多次重復(fù)的定位,重新定位精度±2mm,可保障運(yùn)行平順無(wú)卡滯,目前在國(guó)內(nèi)市場(chǎng)上基本都存在機(jī)器人定位容易產(chǎn)生偏差等問(wèn)題,而本次研制的設(shè)備在多次對(duì)機(jī)器人進(jìn)行重復(fù)定位后,精度可以達(dá)到±2mm,保障了巡檢機(jī)器人在運(yùn)行過(guò)程中平順無(wú)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(jī)、UPS電源、視頻監(jiān)控子系統(tǒng)（云臺(tái)球機(jī)、槍機(jī)）、環(huán)境監(jiān)測(cè)子系統(tǒng)（溫度、濕度、水浸、煙感）、控制子系統(tǒng)（燈光、空調(diào)、除濕機(jī)、風(fēng)機(jī)、水泵）、門(mén)禁監(jiān)控子系統(tǒng)（讀卡器、開(kāi)門(mén)按鈕、磁力鎖）、安防監(jiān)控子系統(tǒng)（雙鑒檢測(cè)器）。
6.2應(yīng)用場(chǎng)所
適用于軌道交通，工業(yè)，建筑，學(xué)校，商業(yè)綜合體等35kV及以下用戶(hù)端供配電自動(dòng)化系統(tǒng)工程設(shè)計(jì)、施工和運(yùn)行維護(hù)。
6.3系統(tǒng)結(jié)構(gòu)
6.4系統(tǒng)功能
6.4.1實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)
能夠顯示配電室設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)，實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)配電室環(huán)境參數(shù)信息，實(shí)時(shí)顯示有關(guān)故障、告警等信息。
6.4.2數(shù)據(jù)查詢(xún)
在人機(jī)界面中，可以直接查看配電室中各個(gè)設(shè)備的運(yùn)行數(shù)據(jù)。
6.4.3曲線(xiàn)查詢(xún)
可以直接查看各電參量曲線(xiàn)。
6.4.4運(yùn)行報(bào)表
查詢(xún)配電室內(nèi)設(shè)備的運(yùn)行數(shù)據(jù)報(bào)表。
6.4.5實(shí)時(shí)告警
具有實(shí)時(shí)告警功能，系統(tǒng)能夠?qū)ε潆娛覝囟取穸?、有害氣體、設(shè)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(xún)
能夠?qū)Ξa(chǎn)生的所有事件記錄進(jìn)行存儲(chǔ)和管理，方便用戶(hù)對(duì)系統(tǒng)事件和進(jìn)行歷史追溯、查詢(xún)統(tǒng)計(jì)、事故分析。
6.4.7用戶(hù)權(quán)限管理
設(shè)置了用戶(hù)權(quán)限管理功能，可以定義不同級(jí)別用戶(hù)的登錄名、密碼及操作權(quán)限。
6.4.8網(wǎng)絡(luò)拓?fù)鋱D
支持實(shí)時(shí)監(jiān)視并診斷各設(shè)備的通訊狀態(tài)，能夠完整的顯示整個(gè)系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。
6.4.9遙控功能
可以對(duì)整個(gè)配電系統(tǒng)范圍內(nèi)的設(shè)備進(jìn)行遠(yuǎn)程遙控操作。
6.5系統(tǒng)硬件配置
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名稱(chēng) |
型號(hào) |
圖片 |
功能 |
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系統(tǒng) |
ACREL-2000E |
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Acrel-2000E配電室綜合監(jiān)控系統(tǒng)，可實(shí)現(xiàn)開(kāi)關(guān)柜運(yùn)行監(jiān)控、高壓開(kāi)關(guān)柜帶電顯示、母線(xiàn)及電纜測(cè)溫監(jiān)測(cè)、環(huán)境溫濕度監(jiān)測(cè)、有害氣體監(jiān)測(cè)、安防監(jiān)控，可對(duì)燈光、風(fēng)機(jī)、除濕機(jī)、空調(diào)控制等設(shè)備進(jìn)行聯(lián)動(dòng)控制。實(shí)現(xiàn)動(dòng)力環(huán)境各數(shù)據(jù)的檢測(cè)與設(shè)備控制，優(yōu)化動(dòng)力環(huán)境，避免運(yùn)行環(huán)境的失控導(dǎo)致配電設(shè)備運(yùn)行故障，保證維護(hù)人員安全，延長(zhǎng)設(shè)備使用壽命，實(shí)現(xiàn)配電動(dòng)力環(huán)境的分布式遠(yuǎn)程管理。 |
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智能通信管理機(jī) |
Anet-2E4SM |
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通用網(wǎng)關(guān)，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(kuò)展。 |
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主機(jī) |
Acrel-2000E/A |
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數(shù)據(jù)采集、狀態(tài)監(jiān)測(cè)、設(shè)備控制、報(bào)警事件記錄查詢(xún)，可以根據(jù)采集到的設(shè)備數(shù)據(jù)或狀態(tài)聯(lián)動(dòng)啟動(dòng)風(fēng)機(jī)、聲光報(bào)警器、空調(diào)、水泵等設(shè)備。 |
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Acrel-2000E/B |
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參數(shù)設(shè)置、通信管理、圖形繪制、狀態(tài)監(jiān)測(cè)、設(shè)備控制、視頻監(jiān)控和回放、報(bào)警事件記錄查詢(xún)、報(bào)警圖片和視頻查詢(xún)功能。 |
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Acrel-2000E/M |
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參數(shù)設(shè)置、通信管理、圖形繪制、狀態(tài)監(jiān)測(cè)、設(shè)備控制、視頻監(jiān)控和回放、報(bào)警事件記錄查詢(xún)、報(bào)警圖片和視頻查詢(xún)功能。立柜式安裝。 |
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Acrel-2000E/G |
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參數(shù)設(shè)置、通信管理、圖形繪制、狀態(tài)監(jiān)測(cè)、設(shè)備控制、視頻監(jiān)控和回放、報(bào)警事件記錄查詢(xún)、報(bào)警圖片和視頻查詢(xún)功能。立柜式安裝 |
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環(huán)境監(jiān)測(cè)硬件 |
RS-WS-NO1-8 |
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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 |
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BRJ-307 |
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光電式煙霧傳感;電源正極（DC12V）：+12V，繼電器輸出：常開(kāi)觸點(diǎn) |
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RS-SJ-N01R01-2 |
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接觸式水浸傳感器，監(jiān)測(cè)變電所、電纜溝、控制室等場(chǎng)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(yīng)時(shí)間：1s繼電器輸出：常開(kāi)觸點(diǎn) |
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環(huán)境監(jiān)測(cè)硬件 |
T35-II-5.6 |
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風(fēng)量4800，帶溫控器，帶消聲段，電機(jī)變頻 |
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AT8002 |
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常開(kāi)型；感應(yīng)距離：30-50mm材質(zhì)：鋅合金，銀灰色電度干接點(diǎn)輸出 |
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DS-2DC6120BY-A |
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視頻監(jiān)控 |
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ARTU-KJ8 |
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8路開(kāi)關(guān)量輸入,8路繼電器輸出 |
7結(jié)語(yǔ)
智能化建設(shè)正在改變洗選的管理、運(yùn)行模式。目前,智能監(jiān)測(cè)終端設(shè)備的推行應(yīng)用,可以代替人工現(xiàn)場(chǎng)操作、降低職工勞動(dòng)強(qiáng)度、提高勞動(dòng)生產(chǎn)率,是未來(lái)建設(shè)智能化配電室不可或缺的一部分。
參考文獻(xiàn)
[1]張宗華.選煤廠人員智能視頻監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)[J].工礦自動(dòng)化,2013,39(4):76-79.
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[3]韓益標(biāo).智能巡檢系統(tǒng)在選煤配電室的應(yīng)用
[4]安科瑞企業(yè)微電網(wǎng)設(shè)計(jì)與應(yīng)用手冊(cè)2019.11版
作者簡(jiǎn)介：
龔永波，本科，安科瑞電氣股份有限公司，主要研究方向?yàn)橹悄茈娋W(wǎng)供配電，Email: 28801392115@qq.com手機(jī)：18702101301 QQ:2881392115
