摘 要：本文介紹了和利時綜合自動化產品在煤炭行業智能配電系統的首次應用。北京和利時自動化驅動技術有限公司針對煤炭行業智能配電系統的特殊需要，整合了LM系列小型 PLC產品、礦用電氣專用模塊、 LK系列大型 PLC產品和MACS-SCADA大型監控軟件，首次實現了煤炭行業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，該系統功能設計合理，運行可靠，增強了生產電氣信息的透明度，顯著提高了生產效率。

◎ 項目背景

      北京和利時自動化驅動技術有限公司，作為和利時集團的重要支柱公司，主要致力于自動化及驅動產品的研發、生產、市場推廣和技術服務。2010年起，公司對煤炭行業專項專攻，針對煤炭行業電力系統的特殊需求，在原有的小型LM PLC基礎上增加開發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年驅動公司正式成立煤炭事業部，正式吹響了向煤炭行業自動化信息化領域進軍的號角。

      開灤有限責任公司錢加營礦業分公司選煤廠，是一座能夠年處理能力400萬噸的大型現代化礦井型選煤廠。1983年開始籌建，1989年11月建成投產，主要工藝及成套設備從波蘭引進，1992年4月達產。生產工藝為：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年該洗煤廠主要設備進行了升級改造，增加了進口的主要設備旋流器、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新浮選工藝設備。此次擴容的電氣設備的綜合管理，為北京和利時自動化驅動技術有限公司實現煤礦行業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，公司的煤炭事業部立即組織相關人力物力重點專攻，從2011年7月技術交流確定方案開始，8月硬件到現場，9月份調試及正式投運，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，項目從設計、硬件搭建、軟件實現到現場調試，都投入了關鍵技術和人力資源，在短短2個多月的時間，實現了煤炭行業的智能配電管控一體化系統的突破，創造了一個新的里程碑。

◎ 系統架構

      該項目采用三層控制系統架構：由于該系統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。所以上位管理層采用和利時公司MACS-SCADA（版本：MACS-SCADA3.2.1B-SP3）綜合監控系統軟件，此軟件曾應用與地鐵項目的綜合監控系統，數據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實現整體控制功能，采用和利時公司LM系列小型PLC實現各個配電柜的單元控制功能，采用設備配套PLC實現特殊對象的單元控制功能；設備層由現場配電柜、被控設備和測量裝置組成。通過3層控制系統架構，綜合實現了智能供配電管控一體化系統功能。

◎ 智能配電系統的功能介紹

1、低壓配電裝置的測量、控制和保護功能

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

      低壓設備的啟停控制：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、參數調整設定、故障記錄；

      低壓配電參數報表分析功能；

      低壓配電設備報警提示功能，設備維護提醒功能。

2、高壓配電裝置的測量和監控功能

與高壓綜合保護設備實現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據狀態，通過DP網絡傳到主機系統，完成對高壓系統的監視功能

高壓配電設備報警提示功能。

3、工藝設備的控制檢測功能

滿足系統工藝需求的三種控制方式，設有轉換開關和轉換預置按鈕，可在3種控制方式間進行任意轉換。根據設備不同可以對設備進行開關啟停控制和連續模擬量回路控制。

l  流程控制方式：正常生產時使用，操作員一鍵啟車，控制系統自動按照工藝需求將整條洗煤工藝流程設備按流程啟車和停車。實現了對生產設備的全面自動控制、聯鎖保護、運行狀態監測等功能；

l  遠程控制方式：非正常生產時使用，操作員在監控站畫面實現設備單動；

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

      該系統設計了良好的人/過程接口能力的監控畫面，實現了工藝過程信息、報警信息、事件信息的集中顯示和處理。

4、大型綜合監控系統提供的系統平臺功能

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

      歷史查詢功能：系統提供歷史庫，客戶根據需求配置查詢時間設置，歷史數據可以以列表和趨勢方式顯示，歷史數據查詢支持在線編輯，滿足用戶實時變化需求；

      報表分析功能：系統提供報表數據庫服務，將歷史數據動態鏈接到報表服務中，系統根據預設的報表模板自動生成所需報表，并可以對報表數據進行靈活算法使用，提供電力分析和方向參考；

      權限控制：不同人員可以通過不同登陸級別監視不同權限的內容，方便用戶進行人員管理和生產管理。

◎ 特點總結

1、首次將配電保護與管理控制集成在一個系統當中

      LM型小型PLC替代了傳統方式的低壓配電保護裝置，并且在實現電力參數和保護等等功能上提供了通訊控制接口。這種自動化實現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。

2、多功能通訊接口

      LK型PLC提供強大的優化的通訊功能，實現了與20多個LM型PLC的快速DP通訊，滿足了8000點左右的保護數據上傳功能；LK型PLC提供了龐大的多樣化接口功能，在同一臺LK-PLC上實現了多種通訊方式，同時實現了與LM-PLC、S7-200PLC、同類站間通訊、上位機監控軟件和現場觸摸屏五種不同通訊方式的快速交叉通訊。這樣即節省了低壓配電柜的保護裝置，又節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基礎。

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，既方便實現了配電保護快速功能需求有能滿足工礦企業各種生產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；涉及到整條生產線的設備，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、各種循環泵、皮帶機，在流程啟車停車過程中需要綜合考慮各個設備之間的聯鎖和閉鎖功能。

◎ 結束語

      北京和利時智能供配電管控一體化系統是專為工礦企業的高低壓配電室電力安全監控而開發研制的，應用先進的現代電力電子技術、傳感器技術、通訊技術、計算機及網絡技術和控制技術，集測量、保護、控制、通訊、管理、信息記錄、電能計量與質量分析于一體，具有國內先進水平的電力監控系統。可實現配電室/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，采用標準化生產流程與工藝，整機具有優異的電磁兼容性，能保證現場運行的高可靠性；現場配置靈活，維護方便；系統具有可靠性好、抗干擾性強、邏輯性強等優點，滿足了“四遙”功能。

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