張玉

【摘? 要】近年來(lái)，隨著國(guó)民經(jīng)濟(jì)的迅猛發(fā)展，電力負(fù)荷逐年提高，對(duì)供電的安全性和可靠性也提出了更高的要求，煤礦變電所進(jìn)行自動(dòng)化改造逐漸成為一種趨勢(shì)。鑒于此，文章重點(diǎn)就自動(dòng)化系統(tǒng)在煤礦地面變電所的應(yīng)用進(jìn)行研究分析，以供參考和借鑒。

【關(guān)鍵詞】自動(dòng)化系統(tǒng);煤礦地面;變電所;應(yīng)用

引言

煤炭行業(yè)作為我國(guó)的支柱產(chǎn)業(yè)之一，雖然在“三去一降一補(bǔ)”的大背景下，整體的行業(yè)相對(duì)于先前出現(xiàn)了明顯的下降，但是從我國(guó)整體的能源結(jié)構(gòu)來(lái)看，煤炭行業(yè)作為我國(guó)戰(zhàn)略性行業(yè)的位置仍舊非常牢固，將自動(dòng)化技術(shù)應(yīng)用到煤礦生產(chǎn)中，對(duì)于提升煤炭的總體生產(chǎn)效率，提升煤礦生產(chǎn)的安全性，降低煤礦生產(chǎn)成本有著非常重要的作用。

1.自動(dòng)化系統(tǒng)概述

自動(dòng)化系統(tǒng)是指完全依靠自動(dòng)化技術(shù)進(jìn)行機(jī)械設(shè)備的操縱，確保整個(gè)系統(tǒng)正常運(yùn)行的系統(tǒng)，自動(dòng)化系統(tǒng)是一門(mén)多學(xué)科領(lǐng)域綜合性運(yùn)用的先進(jìn)系統(tǒng)。從廣義范圍上來(lái)說(shuō)，自動(dòng)化也包括了人工智能化的再現(xiàn)以及模仿等，現(xiàn)階段自動(dòng)化系統(tǒng)在工業(yè)、農(nóng)業(yè)、礦業(yè)、物流業(yè)以及醫(yī)療行業(yè)等多個(gè)領(lǐng)域都得到了廣泛的應(yīng)用，通過(guò)自動(dòng)化系統(tǒng)的應(yīng)用，不僅能夠顯著提升機(jī)械生產(chǎn)的效率，還能夠解放人們的雙手，減輕人們的工作強(qiáng)度，對(duì)基層工作人員提供更為強(qiáng)大的安全保障，同時(shí)通過(guò)自動(dòng)化系統(tǒng)的建立，能夠減少能源資源的消耗，落實(shí)節(jié)能減排發(fā)展目標(biāo)。因此，自動(dòng)化系統(tǒng)的應(yīng)用和普及對(duì)于促進(jìn)社會(huì)科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步，加強(qiáng)人們對(duì)于世界的改變能力有著重要的意義。當(dāng)前信息技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)以及通信技術(shù)的快速發(fā)展對(duì)自動(dòng)化系統(tǒng)的進(jìn)一步完善提供了更加強(qiáng)大的技術(shù)支持，自動(dòng)化技術(shù)已經(jīng)到達(dá)了過(guò)程的最優(yōu)控制與管理的綜合自動(dòng)化階段。當(dāng)前的自動(dòng)化系統(tǒng)呈現(xiàn)出了典型的集成化、智能化以及柔性化特性，通過(guò)自動(dòng)化系統(tǒng)的應(yīng)用，礦山開(kāi)采行業(yè)的效率以及質(zhì)量得到了顯著地提升。

2.電氣自動(dòng)化與煤礦行業(yè)融合的重要意義

電子自動(dòng)化設(shè)備應(yīng)用于煤礦行業(yè)能夠提升設(shè)備的可靠性，科學(xué)技術(shù)不斷發(fā)展，數(shù)字自動(dòng)化技術(shù)應(yīng)用不斷完善，數(shù)字自動(dòng)化技術(shù)在煤礦設(shè)備中應(yīng)用，設(shè)備自主操作能力提升，能夠?qū)崿F(xiàn)智能化生產(chǎn)，使人工操作減少，人員安全得以保障，自動(dòng)化技術(shù)利用計(jì)算機(jī)計(jì)算能力，操作精確度較高，使煤炭開(kāi)采效率得以提升。自動(dòng)化設(shè)備在煤礦領(lǐng)域中的有效應(yīng)用，使得設(shè)備價(jià)值提升。電氣自動(dòng)化技術(shù)與煤炭行業(yè)的融合發(fā)展，使機(jī)械設(shè)備走向智能化發(fā)展道路，有助于實(shí)現(xiàn)無(wú)人操作發(fā)展目標(biāo)。企業(yè)有效降低了勞動(dòng)力成本，設(shè)備能夠?qū)崿F(xiàn)自我管理和自我修復(fù)功能，使設(shè)備性價(jià)比得以提升。自動(dòng)化技術(shù)的應(yīng)用使煤礦行業(yè)的操作可行性提升，使煤礦企業(yè)生產(chǎn)及操作流程更加簡(jiǎn)單，煤礦企業(yè)電氣自動(dòng)化管理能力也隨之提升。電氣自動(dòng)化技術(shù)應(yīng)用于煤礦領(lǐng)域，對(duì)該領(lǐng)域發(fā)展具有重要意義，有效降低煤礦經(jīng)營(yíng)成本，保障生產(chǎn)的安全性。煤礦生產(chǎn)為復(fù)雜流程，工序多且復(fù)雜，所涉及的環(huán)節(jié)眾多，生產(chǎn)環(huán)境及條件使生產(chǎn)中存在一定風(fēng)險(xiǎn)。自動(dòng)化技術(shù)應(yīng)用于露天礦開(kāi)采中，大型電鏟等設(shè)備性能可進(jìn)一步提升，同時(shí)煤炭開(kāi)采及生產(chǎn)設(shè)備能力的不斷提升，使所開(kāi)發(fā)的產(chǎn)品質(zhì)量有所保障，促進(jìn)煤礦企業(yè)在市場(chǎng)地位更牢固，使企業(yè)朝向良性方向發(fā)展。

3.自動(dòng)化系統(tǒng)在煤礦地面變電所的應(yīng)用

3.1地面變電所主接線系統(tǒng)

主接線系統(tǒng)為6kV進(jìn)線2條，2組PT，母線為單母線分段接線，出線40回，承擔(dān)著多礦的主要負(fù)荷，對(duì)供電可靠性要求高。改造升級(jí)變電站自動(dòng)化監(jiān)控系統(tǒng)DS-2000，后臺(tái)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)與所有保護(hù)測(cè)控裝置、微機(jī)五防系統(tǒng)、低壓配電系統(tǒng)、其他智能裝置正常通訊和監(jiān)控，實(shí)現(xiàn)與電力調(diào)度的遠(yuǎn)動(dòng)信號(hào)傳輸，增加遠(yuǎn)動(dòng)通訊屏一面，包含逆變電源裝置、通訊管理機(jī)、網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)。采用模型參數(shù)識(shí)別方法，跟蹤故障前后電網(wǎng)參數(shù)變化，實(shí)現(xiàn)選擇性高壓漏電保護(hù)，靈敏度高，速度快，動(dòng)作準(zhǔn)確。改造低壓柜12面，增加電動(dòng)操作機(jī)構(gòu)36臺(tái)，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)動(dòng)控制;增加低壓智能保護(hù)模塊12臺(tái)，三相交流采集模塊36臺(tái)，實(shí)現(xiàn)電流、電壓、有功功率、無(wú)功功率、功率因數(shù)的智能監(jiān)控。DS-2000后臺(tái)監(jiān)控系統(tǒng)所有裝置按工業(yè)級(jí)標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)，采用全封閉防振機(jī)箱，防塵、防潮、防有害氣體能力強(qiáng)，表現(xiàn)在以下方面，即通用的硬件和軟件平臺(tái)，可靠性高，通用性強(qiáng)。采用INTEL、AD、TI、MOTORAL等主流廠商的工業(yè)級(jí)芯片，可穩(wěn)定工作在寬溫度工作范圍。CPU集程序存儲(chǔ)器、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器、網(wǎng)絡(luò)接口、高速輸入輸出口于一體，總線不出芯片。

3.2監(jiān)控軟件

監(jiān)控軟件應(yīng)是具有實(shí)時(shí)多任務(wù)、接口開(kāi)放、使用靈活、功能多樣、運(yùn)行可靠的變電站監(jiān)控系統(tǒng)，由若干個(gè)功能模塊組成，模塊之間的通信以及模塊與數(shù)據(jù)庫(kù)之間通信均通過(guò)共享內(nèi)存數(shù)據(jù)庫(kù)和ODBC完成。實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)是SCADA系統(tǒng)的核心，實(shí)現(xiàn)機(jī)器內(nèi)各應(yīng)用程序的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)交換，通過(guò)網(wǎng)絡(luò)通訊程序?qū)?shí)時(shí)數(shù)據(jù)擴(kuò)展到整個(gè)網(wǎng)絡(luò)。電力監(jiān)控軟件的組成形式是一個(gè)集成軟件平臺(tái)，由若干程序組件構(gòu)成，由以下幾部分組成：第一，圖形界面開(kāi)發(fā)程序，它是自動(dòng)化工程設(shè)計(jì)師為實(shí)施其控制方案，在圖形編輯工具的支持下進(jìn)行圖形系統(tǒng)生成工作所依賴的開(kāi)發(fā)環(huán)境;第二，圖形界面運(yùn)行程序。在系統(tǒng)運(yùn)行環(huán)境下，圖形目標(biāo)應(yīng)用系統(tǒng)被圖形界面運(yùn)行載入內(nèi)存并投入實(shí)時(shí)運(yùn)行;第三，實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)功能模塊，它主要完成實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)的建立、維護(hù)、訪問(wèn)以及歷史數(shù)據(jù)生成等功能，它是整個(gè)系統(tǒng)的基礎(chǔ)和核心，實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)描述了電力自動(dòng)化系統(tǒng)監(jiān)控、管理數(shù)據(jù)點(diǎn)的集合;第四，網(wǎng)絡(luò)通信模塊。網(wǎng)絡(luò)通信模塊是監(jiān)控軟件系統(tǒng)中的實(shí)時(shí)網(wǎng)絡(luò)通信內(nèi)核，擔(dān)負(fù)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)計(jì)算機(jī)之間實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)的傳輸任務(wù)，保證系統(tǒng)各節(jié)點(diǎn)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)的一致性;第五，前置通信模塊，前置通信模塊完成與終端采集設(shè)備或通信設(shè)備如各種保護(hù)測(cè)控裝置、通信管理器的通信任務(wù)。

3.3數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)軟件

采用分層分布式結(jié)構(gòu)和面向?qū)ο蟮脑O(shè)計(jì)思想，從間隔層、通信網(wǎng)絡(luò)到監(jiān)控系統(tǒng)等方面綜合考慮，提供了完整的變電站自動(dòng)化系統(tǒng)解決方案，系統(tǒng)結(jié)構(gòu)清晰、獲取信息快捷、維護(hù)簡(jiǎn)便、擴(kuò)展靈活?？筛鶕?jù)需要選擇遠(yuǎn)動(dòng)的調(diào)度端對(duì)時(shí)、GPS授時(shí)裝置對(duì)時(shí)，并可根據(jù)實(shí)際的運(yùn)行工況來(lái)自動(dòng)識(shí)別，系統(tǒng)采用現(xiàn)場(chǎng)總線、工業(yè)以太網(wǎng)等技術(shù)構(gòu)成實(shí)時(shí)控制網(wǎng)絡(luò)。

3.4通信管理

基于國(guó)際領(lǐng)先的實(shí)時(shí)多任務(wù)操作系統(tǒng)開(kāi)發(fā)，其進(jìn)程切換時(shí)間為微秒級(jí)，完全滿足工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)控制的要求，監(jiān)控軟件采用面向?qū)ο蟮目傮w設(shè)計(jì)和先進(jìn)的編程技術(shù)，確保了整個(gè)系統(tǒng)的實(shí)時(shí)性和穩(wěn)定性。后臺(tái)監(jiān)控可配置智能五防閉鎖軟件，有效防止人為的誤操作。

3.5在線診斷

監(jiān)控對(duì)收到的數(shù)據(jù)進(jìn)行智能判斷，確保信息的正確無(wú)誤。系統(tǒng)能在線診斷系統(tǒng)全部軟件和硬件的運(yùn)行工況，當(dāng)發(fā)現(xiàn)異常及故障時(shí)能及時(shí)顯示和打印報(bào)警信息，并在運(yùn)行工況圖上用不同顏色區(qū)分顯示。計(jì)算機(jī)信息技術(shù)和現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)在方案中的應(yīng)用，不僅節(jié)省了大量電纜和二次控制線，而且提高了配電與控制系統(tǒng)的自動(dòng)化程度，同時(shí)實(shí)現(xiàn)了“四遙”功能，提高了整個(gè)系統(tǒng)的可靠性。

4.結(jié)束語(yǔ)

綜上所述，煤炭行業(yè)的持續(xù)發(fā)展與生產(chǎn)離不開(kāi)機(jī)電自動(dòng)化技術(shù)的創(chuàng)新，科技的進(jìn)步和發(fā)展，為煤炭行業(yè)提供了廣袤的發(fā)展空間，也為節(jié)約生產(chǎn)成本的降低提供了新的思路，遠(yuǎn)程操控、無(wú)線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的應(yīng)用都能夠有效的節(jié)約生產(chǎn)成本，提高了生產(chǎn)效率，地面變電所的自動(dòng)化改造為我們以后的工作提供了便利，有效的提高了電氣設(shè)備運(yùn)行的可靠性和安全性，有望實(shí)現(xiàn)真正意義上的變電所無(wú)人值守。

參考文獻(xiàn)

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