摘 要：本文介绍了和利时综合自动化产品在煤炭行业智能配电系统的首次应用。北京和利时自动化驱动技术有限公司针对煤炭行业智能配电系统的特殊需要，整合了LM系列小型 PLC产品、矿用电气专用模块、 LK系列大型 PLC产品和MACS-SCADA大型监控软件，首次实现了煤炭行业配电管控一体化的综合功能。配电管控一体化功能的实际运行表明，该系统功能设计合理，运行可靠，增强了生产电气信息的透明度，显著提高了生产效率。
◎ 项目背景
北京和利时自动化驱动技术有限公司，作为和利时集团的重要支柱公司，主要致力于自动化及驱动产品的研发、生产、市场推广和技术服务。2010年起，公司对煤炭行业专项专攻，针对煤炭行业电力系统的特殊需求，在原有的小型LM PLC基础上增加开发了多种特殊电力测量和保护专用模块，逐渐应用于各种的矿用电器当中。2011年驱动公司正式成立煤炭事业部，正式吹响了向煤炭行业自动化信息化领域进军的号角。
开滦有限责任公司钱加营矿业分公司选煤厂，是一座能够年处理能力400万吨的大型现代化矿井型选煤厂。1983年开始筹建，1989年11月建成投产，主要工艺及成套设备从波兰引进，1992年4月达产。生产工艺为：13~150mm块煤采用重介立轮再选，0.5~13mm末煤采用重介旋流器主再选，0~0.5mm煤泥直接浮选，尾煤浓缩压滤。主要产品为10~12级炼焦精煤，洗块煤、洗混煤、煤泥。2003年~2004年该洗煤厂主要设备进行了升级改造，增加了进口的主要设备旋流器、振动筛、离心机和磁选机等。2009年，洗煤厂再次投资扩容一个浮选车间和一套863新浮选工艺设备。此次扩容的电气设备的综合管理，为北京和利时自动化驱动技术有限公司实现煤矿行业的智能供配电管控一体化自动控制提供了难得的的平台和机遇。2011年6月底确定该项目正式启动后，公司的煤炭事业部立即组织相关人力物力重点专攻，从2011年7月技术交流确定方案开始，8月硬件到现场，9月份调试及正式投运，项目组成员圆满顺利的完成了该项目。改造后的选煤厂，洗选效率提高，设备维护效率提高，自动化程度提高，配合新工艺的良好控制，洗煤厂年处理能力提高到了600吨煤左右。
公司将软硬件资源进行科学整合，项目从设计、硬件搭建、软件实现到现场调试，都投入了关键技术和人力资源，在短短2个多月的时间，实现了煤炭行业的智能配电管控一体化系统的突破，创造了一个新的里程碑。
◎ 系统架构
该项目采用三层控制系统架构：由于该系统需要具备电力保护和综合分析报表的需求，上下通讯过万点，普通HMI软件无法实现。所以上位管理层采用和利时公司MACS-SCADA（版本：MACS-SCADA3.2.1B-SP3）综合监控系统软件，此软件曾应用与地铁项目的综合监控系统，数据吞吐能力可以达到最高可达100万点级别；综合控制层中又分位两小层，采用和利时公司LK系列大型PLC实现整体控制功能，采用和利时公司LM系列小型PLC实现各个配电柜的单元控制功能，采用设备配套PLC实现特殊对象的单元控制功能；设备层由现场配电柜、被控设备和测量装置组成。通过3层控制系统架构，综合实现了智能供配电管控一体化系统功能。
◎ 智能配电系统的功能介绍
1、低压配电装置的测量、控制和保护功能
数据的测量：三相电流、线电压、有功电量；断路器合分闸、电机运行状态；设备累计运行时间；电机故障信息；电机保护投入类型；当前定值整定；系统就地/程控状态；漏电实时零序电流、零序电压、零序功率方向角；
低压设备的启停控制：提供低压配电装置的保护功能，包含漏电、短路、过载、过压、欠压、电流不平衡、电流断相、通讯中断、启动失败、停止失败十种保护功能。保护功能的实现、参数调整设定、故障记录；
低压配电参数报表分析功能；
低压配电设备报警提示功能，设备维护提醒功能。
2、高压配电装置的测量和监控功能
与高压综合保护设备实现modbus RTU通讯功能；
采集综保的三相电流、线电压、有功电量；断路器合分闸；设备累计运行时间；电机故障信息；漏电实时零序电流、零序电压、零序功率方向角测量等实时数据状态，通过DP网络传到主机系统，完成对高压系统的监视功能
高压配电设备报警提示功能。
3、工艺设备的控制检测功能
满足系统工艺需求的三种控制方式，设有转换开关和转换预置按钮，可在3种控制方式间进行任意转换。根据设备不同可以对设备进行开关启停控制和连续模拟量回路控制。
l 流程控制方式：正常生产时使用，操作员一键启车，控制系统自动按照工艺需求将整条洗煤工艺流程设备按流程启车和停车。实现了对生产设备的全面自动控制、联锁保护、运行状态监测等功能；
l 远程控制方式：非正常生产时使用，操作员在监控站画面实现设备单动；
l 就地控制方式：可以用机旁电气开关实现设备的起/停，满足设备检修、试车、紧急事故处理的需要；
该系统设计了良好的人/过程接口能力的监控画面，实现了工艺过程信息、报警信息、事件信息的集中显示和处理。
4、大型综合监控系统提供的系统平台功能
报警功能：该系统提供了集中报警，分级分色，具有动态报警显示和声音提示，方便提醒操作人员及早发现控制对象中的安全隐患；
历史查询功能：系统提供历史库，客户根据需求配置查询时间设置，历史数据可以以列表和趋势方式显示，历史数据查询支持在线编辑，满足用户实时变化需求；
报表分析功能：系统提供报表数据库服务，将历史数据动态链接到报表服务中，系统根据预设的报表模板自动生成所需报表，并可以对报表数据进行灵活算法使用，提供电力分析和方向参考；
权限控制：不同人员可以通过不同登陆级别监视不同权限的内容，方便用户进行人员管理和生产管理。
◎ 特点总结
1、首次将配电保护与管理控制集成在一个系统当中
LM型小型PLC替代了传统方式的低压配电保护装置，并且在实现电力参数和保护等等功能上提供了通讯控制接口。这种自动化实现形式提供了将配电保护和管理控制集成在一起的前提基础。
2、多功能通讯接口
LK型PLC提供强大的优化的通讯功能，实现了与20多个LM型PLC的快速DP通讯，满足了8000点左右的保护数据上传功能；LK型PLC提供了庞大的多样化接口功能，在同一台LK-PLC上实现了多种通讯方式，同时实现了与LM-PLC、S7-200PLC、同类站间通讯、上位机监控软件和现场触摸屏五种不同通讯方式的快速交叉通讯。这样即节省了低压配电柜的保护装置，又节省了巨多的与控制装置连接的信号电缆，为配电管控一体化提供了了技术基础。
3、强大的算法支持
LM型和LK型PLC提供强大的多种算法支持，既方便实现了配电保护快速功能需求有能满足工矿企业各种生产流程的复杂控制需求。本项目在工艺流程方面要求一键启停，逆流程启车，顺流程停车；涉及到整条生产线的设备，包括各个入料泵、预处理器、浮选机立轴、刮板、筛分机、压滤机、精选搅拌桶、旋流器、各种循环泵、皮带机，在流程启车停车过程中需要综合考虑各个设备之间的联锁和闭锁功能。
◎ 结束语
北京和利时智能供配电管控一体化系统是专为工矿企业的高低压配电室电力安全监控而开发研制的，应用先进的现代电力电子技术、传感器技术、通讯技术、计算机及网络技术和控制技术，集测量、保护、控制、通讯、管理、信息记录、电能计量与质量分析于一体，具有国内先进水平的电力监控系统。可实现配电室/变电站无人值守运行方式。
该系列装置具有良好的隔离与屏蔽性能，采用标准化生产流程与工艺，整机具有优异的电磁兼容性，能保证现场运行的高可靠性；现场配置灵活，维护方便；系统具有可靠性好、抗干扰性强、逻辑性强等优点，满足了“四遥”功能。
配电管控一体化的的控制模式，可以有效提高设备使用率，缩短设备无料空运时间来节省能源，减少不必要的控制设备，减少运维人员，从而达到节能减员的高效管理生产模式，非常适合在煤矿等企业推广使用。
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