淺談智能巡檢系統在選煤配電室的應用

張穎姣

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,實現配電室內各類傳感器、采集與通信設備,將各種數據傳送到運維服務平臺上,通過平臺系統對配電室高低壓配電柜和變壓器進行在線監測。并通過大數據平臺為配電室的安全運行、故障診斷、狀態預警提供智能分析與精確指導,實現了配電室“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供電的設備集中地關系選煤廠安全、穩定生產。選煤廠配電室傳統上都是人工值班盯崗，一方面對人員技能和連續工作有很高要求，另一方面生產設備耗電高節能效果較差，配電室有隱患問題不能及時發現，即便出現故障也不能很快發現，需要消耗大量時間逐項檢測、排查，嚴重影響正常生產。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配電室智能監控的意義

智能配電室監控系統中紅外攝像頭的設立可對部分電氣事故進行提前預判,具體可體現出電氣設備溫度異常,調度員通過智能配電室監控系統發現電氣設備溫度異常提前通知電工進行現場檢查,避免因電氣設備事故的發生影響生產。智能配電系統可實現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,改善工作環境,提效減員具有重要意義。

2智能監控系統構架

智能監測終端設備用來采集低壓配電柜內電流電壓值，溫控器采集溫度。智能管控及服務平臺深度融合云計算、大數據、物聯網、移動互聯網和智能電網等技術，依托專線/無線通信系統，采集企業配電室設備狀態、環境狀態和安防狀態數據，實現配電室智能管控及服務等各項功能。智能監控系統構架如圖1所示。

系統平臺通過采集系統負荷信息數據,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。網關主要用于無線連接采集智能低壓監測裝置,傳輸低壓線路三相電量采集、電能計量、負荷統計、電能質量監測、溫度測量、線路故障和狀態監測數據,采用無線通信方式或者有線網絡連接至監控平臺或手機客戶端(圖2)。

裝置采用ARMCortex-A8構架高性能工業級處理器,主頻可達到800MHz,可以使得無線通信網關完成復雜的通信規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,操作人員在互聯網上使用瀏覽器(包括智能手機APP,微信公眾號),實現對配電房電氣量、狀態量、環境量等的監測,系統以單線圖、GIS圖、儀表盤、表格、曲線、餅圖等多種方式實時監測遙測和遙信數據(圖3)。

3實現功能

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據進行統計和分析,并自動生成綜合報告,為選煤廠提供能源管控、節能優化、專家診斷等一體化的優質服務。

3.1數據監控及統計分析

實現24h監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現,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。系統監測數據的統計是按時間(日、月、季、年)對同一終端的多個監測量,對同一監測量在不同的時間,或不同終端的同一類監測量進行報表、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據進行統計和分析(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,系統還可以根據需要以短信、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測終端,同時加裝環境監測終端(溫濕度、水浸、煙感),數據通過4G/5G無線(或專線)傳送至平臺系統(圖6)。

3.4設備管理

設備監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、遙信數據,系統為遙測數據的查詢、比較、統計等提供豐富、實用的分析手段(圖7)。

3.5電力運維

運維中心24h遠程監測,保證用電可靠性。通過對用電分析,對用電設備進行節能改造,更換節能照明設施,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測系統投入運行后,取得了良好效果,有隱患可以快速發現,使處理問題更加及時有效,降低了事故發生頻率,對一些溫度高、電流高的設備能夠提前檢測到,使之在沒有發生問題之前得到及時處理,降低了檢修難度,節省了部分人力,使電工可以更好地把精力放在安全生產保障。

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,目前在國內市場上基本都存在機器人定位容易產生偏差等問題,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安科瑞配電室環境監控系統

6.1概述

配電室綜合監控系統包括智能監控系統屏、通訊管理機、UPS電源、視頻監控子系統（云臺球機、槍機）、環境監測子系統（溫度、濕度、水浸、煙感）、控制子系統（燈光、空調、除濕機、風機、水泵）、門禁監控子系統（讀卡器、開門按鈕、磁力鎖）、安防監控子系統（雙鑒檢測器）。

6.2應用場所

適用于軌道交通，工業，建筑，學校，商業綜合體等35kV及以下用戶端供配電自動化系統工程設計、施工和運行維護。

6.3系統結構

6.4系統功能

6.4.1實時監測

能夠顯示配電室設備的運行狀態，實時監測配電室環境參數信息，實時顯示有關故障、告警等信息。

6.4.2數據查詢

在人機界面中，可以直接查看配電室中各個設備的運行數據。

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

查詢配電室內設備的運行數據報表。

6.4.5實時告警

具有實時告警功能，系統能夠對配電室溫度、濕度、有害氣體、設備故障或通信故障等事件發出告警。

6.4.6歷史事件查詢

能夠對產生的所有事件記錄進行存儲和管理，方便用戶對系統事件和進行歷史追溯、查詢統計、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網絡拓撲圖

支持實時監視并診斷各設備的通訊狀態，能夠完整的顯示整個系統網絡結構。

6.4.9遙控功能

可以對整個配電系統范圍內的設備進行遠程遙控操作。

6.5系統硬件配置

名稱	型號	圖片	功能
系統	ACREL-2000E

	Acrel-2000E配電室綜合監控系統，可實現開關柜運行監控、高壓開關柜帶電顯示、母線及電纜測溫監測、環境溫濕度監測、有害氣體監測、安防監控，可對燈光、風機、除濕機、空調控制等設備進行聯動控制。實現動力環境各數據的檢測與設備控制，優化動力環境，避免運行環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，實現配電動力環境的分布式遠程管理。
智能通信管理機	Anet-2E4SM		通用網關，2路網口，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

	數據采集、狀態監測、設備控制、報警事件記錄查詢，可以根據采集到的設備數據或狀態聯動啟動風機、聲光報警器、空調、水泵等設備。
Acrel-2000E/B

	參數設置、通信管理、圖形繪制、狀態監測、設備控制、視頻監控和回放、報警事件記錄查詢、報警圖片和視頻查詢功能。
Acrel-2000E/M

	參數設置、通信管理、圖形繪制、狀態監測、設備控制、視頻監控和回放、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

	參數設置、通信管理、圖形繪制、狀態監測、設備控制、視頻監控和回放、報警事件記錄查詢、報警圖片和視頻查詢功能。立柜式安裝
環境監測硬件	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
環境監測硬件	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,智能監測終端設備的推行應用,可以代替人工現場操作、降低職工勞動強度、提高勞動生產率,是未來建設智能化配電室不可或缺的一部分。

參考文獻

[1]張宗華.選煤廠人員智能視頻監控系統設計[J].工礦自動化,2013,39(4):76-79.

[2]劉慶華.基于大數據分析的無人值守變電站預警系統及方法:CN105958652A[P].2016.

[3]韓益標.智能巡檢系統在選煤配電室的應用

[4]安科瑞企業微電網設計與應用手冊2019.11版

審核編輯 黃宇