摘 要：本文介紹了和利時綜合自動化產(chǎn)品在煤炭行業(yè)智能配電系統(tǒng)的首次應用。北京和利時自動化驅(qū)動技術(shù)有限公司針對煤炭行業(yè)智能配電系統(tǒng)的特殊需要，整合了LM系列小型 PLC產(chǎn)品、礦用電氣專用模塊、 LK系列大型 PLC產(chǎn)品和MACS-SCADA大型監(jiān)控軟件，首次實現(xiàn)了煤炭行業(yè)配電管控一體化的綜合功能。配電管控一體化功能的實際運行表明，該系統(tǒng)功能設(shè)計合理，運行可靠，增強了生產(chǎn)電氣信息的透明度，顯著提高了生產(chǎn)效率。

◎ 項目背景

      北京和利時自動化驅(qū)動技術(shù)有限公司，作為和利時集團的重要支柱公司，主要致力于自動化及驅(qū)動產(chǎn)品的研發(fā)、生產(chǎn)、市場推廣和技術(shù)服務。2010年起，公司對煤炭行業(yè)專項專攻，針對煤炭行業(yè)電力系統(tǒng)的特殊需求，在原有的小型LM PLC基礎(chǔ)上增加開發(fā)了多種特殊電力測量和保護專用模塊，逐漸應用于各種的礦用電器當中。2011年驅(qū)動公司正式成立煤炭事業(yè)部，正式吹響了向煤炭行業(yè)自動化信息化領(lǐng)域進軍的號角。

      開灤有限責任公司錢加營礦業(yè)分公司選煤廠，是一座能夠年處理能力400萬噸的大型現(xiàn)代化礦井型選煤廠。1983年開始籌建，1989年11月建成投產(chǎn)，主要工藝及成套設(shè)備從波蘭引進，1992年4月達產(chǎn)。生產(chǎn)工藝為：13~150mm塊煤采用重介立輪再選，0.5~13mm末煤采用重介旋流器主再選，0~0.5mm煤泥直接浮選，尾煤濃縮壓濾。主要產(chǎn)品為10~12級煉焦精煤，洗塊煤、洗混煤、煤泥。2003年~2004年該洗煤廠主要設(shè)備進行了升級改造，增加了進口的主要設(shè)備旋流器、振動篩、離心機和磁選機等。2009年，洗煤廠再次投資擴容一個浮選車間和一套863新浮選工藝設(shè)備。此次擴容的電氣設(shè)備的綜合管理，為北京和利時自動化驅(qū)動技術(shù)有限公司實現(xiàn)煤礦行業(yè)的智能供配電管控一體化自動控制提供了難得的的平臺和機遇。2011年6月底確定該項目正式啟動后，公司的煤炭事業(yè)部立即組織相關(guān)人力物力重點專攻，從2011年7月技術(shù)交流確定方案開始，8月硬件到現(xiàn)場，9月份調(diào)試及正式投運，項目組成員圓滿順利的完成了該項目。改造后的選煤廠，洗選效率提高，設(shè)備維護效率提高，自動化程度提高，配合新工藝的良好控制，洗煤廠年處理能力提高到了600噸煤左右。

      公司將軟硬件資源進行科學整合，項目從設(shè)計、硬件搭建、軟件實現(xiàn)到現(xiàn)場調(diào)試，都投入了關(guān)鍵技術(shù)和人力資源，在短短2個多月的時間，實現(xiàn)了煤炭行業(yè)的智能配電管控一體化系統(tǒng)的突破，創(chuàng)造了一個新的里程碑。

◎ 系統(tǒng)架構(gòu)

      該項目采用三層控制系統(tǒng)架構(gòu)：由于該系統(tǒng)需要具備電力保護和綜合分析報表的需求，上下通訊過萬點，普通HMI軟件無法實現(xiàn)。所以上位管理層采用和利時公司MACS-SCADA（版本：MACS-SCADA3.2.1B-SP3）綜合監(jiān)控系統(tǒng)軟件，此軟件曾應用與地鐵項目的綜合監(jiān)控系統(tǒng)，數(shù)據(jù)吞吐能力可以達到最高可達100萬點級別；綜合控制層中又分位兩小層，采用和利時公司LK系列大型PLC實現(xiàn)整體控制功能，采用和利時公司LM系列小型PLC實現(xiàn)各個配電柜的單元控制功能，采用設(shè)備配套PLC實現(xiàn)特殊對象的單元控制功能；設(shè)備層由現(xiàn)場配電柜、被控設(shè)備和測量裝置組成。通過3層控制系統(tǒng)架構(gòu)，綜合實現(xiàn)了智能供配電管控一體化系統(tǒng)功能。

◎ 智能配電系統(tǒng)的功能介紹

1、低壓配電裝置的測量、控制和保護功能

      數(shù)據(jù)的測量：三相電流、線電壓、有功電量；斷路器合分閘、電機運行狀態(tài)；設(shè)備累計運行時間；電機故障信息；電機保護投入類型；當前定值整定；系統(tǒng)就地/程控狀態(tài)；漏電實時零序電流、零序電壓、零序功率方向角；

      低壓設(shè)備的啟停控制：提供低壓配電裝置的保護功能，包含漏電、短路、過載、過壓、欠壓、電流不平衡、電流斷相、通訊中斷、啟動失敗、停止失敗十種保護功能。保護功能的實現(xiàn)、參數(shù)調(diào)整設(shè)定、故障記錄；

      低壓配電參數(shù)報表分析功能；

      低壓配電設(shè)備報警提示功能，設(shè)備維護提醒功能。

2、高壓配電裝置的測量和監(jiān)控功能

與高壓綜合保護設(shè)備實現(xiàn)modbus RTU通訊功能；

采集綜保的三相電流、線電壓、有功電量；斷路器合分閘；設(shè)備累計運行時間；電機故障信息；漏電實時零序電流、零序電壓、零序功率方向角測量等實時數(shù)據(jù)狀態(tài)，通過DP網(wǎng)絡(luò)傳到主機系統(tǒng)，完成對高壓系統(tǒng)的監(jiān)視功能

高壓配電設(shè)備報警提示功能。

3、工藝設(shè)備的控制檢測功能

滿足系統(tǒng)工藝需求的三種控制方式，設(shè)有轉(zhuǎn)換開關(guān)和轉(zhuǎn)換預置按鈕，可在3種控制方式間進行任意轉(zhuǎn)換。根據(jù)設(shè)備不同可以對設(shè)備進行開關(guān)啟?？刂坪瓦B續(xù)模擬量回路控制。

l  流程控制方式：正常生產(chǎn)時使用，操作員一鍵啟車，控制系統(tǒng)自動按照工藝需求將整條洗煤工藝流程設(shè)備按流程啟車和停車。實現(xiàn)了對生產(chǎn)設(shè)備的全面自動控制、聯(lián)鎖保護、運行狀態(tài)監(jiān)測等功能；

l  遠程控制方式：非正常生產(chǎn)時使用，操作員在監(jiān)控站畫面實現(xiàn)設(shè)備單動；

l  就地控制方式：可以用機旁電氣開關(guān)實現(xiàn)設(shè)備的起/停，滿足設(shè)備檢修、試車、緊急事故處理的需要；

      該系統(tǒng)設(shè)計了良好的人/過程接口能力的監(jiān)控畫面，實現(xiàn)了工藝過程信息、報警信息、事件信息的集中顯示和處理。

4、大型綜合監(jiān)控系統(tǒng)提供的系統(tǒng)平臺功能

      報警功能：該系統(tǒng)提供了集中報警，分級分色，具有動態(tài)報警顯示和聲音提示，方便提醒操作人員及早發(fā)現(xiàn)控制對象中的安全隱患；

      歷史查詢功能：系統(tǒng)提供歷史庫，客戶根據(jù)需求配置查詢時間設(shè)置，歷史數(shù)據(jù)可以以列表和趨勢方式顯示，歷史數(shù)據(jù)查詢支持在線編輯，滿足用戶實時變化需求；

      報表分析功能：系統(tǒng)提供報表數(shù)據(jù)庫服務，將歷史數(shù)據(jù)動態(tài)鏈接到報表服務中，系統(tǒng)根據(jù)預設(shè)的報表模板自動生成所需報表，并可以對報表數(shù)據(jù)進行靈活算法使用，提供電力分析和方向參考；

      權(quán)限控制：不同人員可以通過不同登陸級別監(jiān)視不同權(quán)限的內(nèi)容，方便用戶進行人員管理和生產(chǎn)管理。

◎ 特點總結(jié)

1、首次將配電保護與管理控制集成在一個系統(tǒng)當中

      LM型小型PLC替代了傳統(tǒng)方式的低壓配電保護裝置，并且在實現(xiàn)電力參數(shù)和保護等等功能上提供了通訊控制接口。這種自動化實現(xiàn)形式提供了將配電保護和管理控制集成在一起的前提基礎(chǔ)。

2、多功能通訊接口

      LK型PLC提供強大的優(yōu)化的通訊功能，實現(xiàn)了與20多個LM型PLC的快速DP通訊，滿足了8000點左右的保護數(shù)據(jù)上傳功能；LK型PLC提供了龐大的多樣化接口功能，在同一臺LK-PLC上實現(xiàn)了多種通訊方式，同時實現(xiàn)了與LM-PLC、S7-200PLC、同類站間通訊、上位機監(jiān)控軟件和現(xiàn)場觸摸屏五種不同通訊方式的快速交叉通訊。這樣即節(jié)省了低壓配電柜的保護裝置，又節(jié)省了巨多的與控制裝置連接的信號電纜，為配電管控一體化提供了了技術(shù)基礎(chǔ)。

3、強大的算法支持

       LM型和LK型PLC提供強大的多種算法支持，既方便實現(xiàn)了配電保護快速功能需求有能滿足工礦企業(yè)各種生產(chǎn)流程的復雜控制需求。本項目在工藝流程方面要求一鍵啟停，逆流程啟車，順流程停車；涉及到整條生產(chǎn)線的設(shè)備，包括各個入料泵、預處理器、浮選機立軸、刮板、篩分機、壓濾機、精選攪拌桶、旋流器、各種循環(huán)泵、皮帶機，在流程啟車停車過程中需要綜合考慮各個設(shè)備之間的聯(lián)鎖和閉鎖功能。

◎ 結(jié)束語

      北京和利時智能供配電管控一體化系統(tǒng)是專為工礦企業(yè)的高低壓配電室電力安全監(jiān)控而開發(fā)研制的，應用先進的現(xiàn)代電力電子技術(shù)、傳感器技術(shù)、通訊技術(shù)、計算機及網(wǎng)絡(luò)技術(shù)和控制技術(shù)，集測量、保護、控制、通訊、管理、信息記錄、電能計量與質(zhì)量分析于一體，具有國內(nèi)先進水平的電力監(jiān)控系統(tǒng)。可實現(xiàn)配電室/變電站無人值守運行方式。

      該系列裝置具有良好的隔離與屏蔽性能，采用標準化生產(chǎn)流程與工藝，整機具有優(yōu)異的電磁兼容性，能保證現(xiàn)場運行的高可靠性；現(xiàn)場配置靈活，維護方便；系統(tǒng)具有可靠性好、抗干擾性強、邏輯性強等優(yōu)點，滿足了“四遙”功能。

      配電管控一體化的的控制模式，可以有效提高設(shè)備使用率，縮短設(shè)備無料空運時間來節(jié)省能源，減少不必要的控制設(shè)備，減少運維人員，從而達到節(jié)能減員的高效管理生產(chǎn)模式，非常適合在煤礦等企業(yè)推廣使用。