劉 建 白雪梅 于大偉

某選煤廠低壓配電管理系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

劉 建1白雪梅2于大偉1

（1. 國(guó)電建投內(nèi)蒙古能源有限公司，內(nèi)蒙古 鄂爾多斯 017200； 2. 鄂爾多斯應(yīng)用技術(shù)學(xué)院，內(nèi)蒙古 鄂爾多斯 017200）

在智慧選煤廠建設(shè)加速推進(jìn)的背景下，建設(shè)基于工業(yè)以太網(wǎng)的數(shù)字化配電管理系統(tǒng)勢(shì)在必行。本文選用支持Modbus/TCP協(xié)議的智能電氣設(shè)備，搭建從智能電氣設(shè)備到配電管理系統(tǒng)的一體化工業(yè)以太網(wǎng)平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)高速傳輸。低壓配電管理系統(tǒng)不僅具有“遙測(cè)、遙控、遙信、遙調(diào)”功能，還具有停送電審批、能耗統(tǒng)計(jì)、設(shè)備維護(hù)、報(bào)警與事件、操作記錄等管理功能。

工業(yè)以太網(wǎng)；配電管理系統(tǒng)；Modbus/TCP；配電柜測(cè)溫；智能斷路器

0 引言

選煤廠生產(chǎn)設(shè)備以皮帶機(jī)、刮板機(jī)、破碎機(jī)、泵類等重負(fù)荷設(shè)備為主，設(shè)備需頻繁帶載起停；生產(chǎn)與輸送環(huán)節(jié)較多，各低壓配電系統(tǒng)隨車間分散布置；加工與運(yùn)送高硬度物料，大量設(shè)備因磨損須每日停電檢修。

配電系統(tǒng)中斷路器、接觸器、電動(dòng)機(jī)綜合保護(hù)器等通過(guò)硬接線與可編程控制器（programmable logic controller, PLC）模塊連接，僅將電動(dòng)機(jī)起停、故障、運(yùn)行及電源通斷信號(hào)采集至PLC系統(tǒng)中。原有低壓配電系統(tǒng)存在的問(wèn)題主要有：①大量電氣參數(shù)未采集至上位機(jī)系統(tǒng)，無(wú)法集中監(jiān)測(cè)各配電系統(tǒng)運(yùn)行狀況，主要依靠人員定期巡檢，無(wú)法及時(shí)發(fā)現(xiàn)并消除隱患；②日常停送電需要電工去往各個(gè)配電室就地手動(dòng)操作完成，時(shí)間成本高，工作效率極低，且存在人工誤操作風(fēng)險(xiǎn)；③塑殼斷路器保護(hù)功能配置不豐富，無(wú)法靈活調(diào)整定值，設(shè)備重載起車或嚴(yán)重卡堵時(shí)易發(fā)生誤動(dòng)作、越級(jí)跳閘等故障；④PLC模塊和配電柜之間通過(guò)控制電纜連接，二次接線繁雜，故障率較高。

本文以選煤廠末煤低壓配電系統(tǒng)改造項(xiàng)目為背景，論述采用智能電氣設(shè)備和工業(yè)以太網(wǎng)搭建數(shù)字化低壓配電管理系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)方法，數(shù)字化低壓配電管理系統(tǒng)可以有效解決原有系統(tǒng)存在的問(wèn)題，并為實(shí)現(xiàn)與智慧工廠管理平臺(tái)的無(wú)縫集成奠定基礎(chǔ)。

1 項(xiàng)目背景

末煤低壓配電系統(tǒng)由一臺(tái)10kV/0.69kV干式變壓器負(fù)責(zé)供電，變壓器容量800kV·A，采用IT供電方式，中性點(diǎn)經(jīng)高電阻接地。系統(tǒng)母線電壓為690V，單母線段獨(dú)立運(yùn)行，由一面進(jìn)線柜、一面電容補(bǔ)償柜和三面饋線柜組成，主要負(fù)荷有4臺(tái)皮帶機(jī)和2臺(tái)刮板機(jī)，單臺(tái)設(shè)備最大功率不超過(guò)132kW，采用直接起動(dòng)方式。配電柜采用MNS2.0柜型，進(jìn)線柜安裝CW1框架斷路器，饋線抽屜內(nèi)安裝CM1塑殼斷路器、電動(dòng)機(jī)綜合保護(hù)器、接觸器等電氣設(shè)備，低壓配電系統(tǒng)與工藝控制共用一套PLC和上位機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)。

2 低壓配電系統(tǒng)架構(gòu)設(shè)計(jì)

為兼顧原有低壓配電系統(tǒng)和生產(chǎn)集控系統(tǒng)，在此次系統(tǒng)改造升級(jí)中，繼續(xù)沿用原有上位機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)，并在此基礎(chǔ)上開(kāi)發(fā)數(shù)字化配電管理系統(tǒng)；PLC控制系統(tǒng)由西門(mén)子S7—300升級(jí)至S7—1500，饋線柜全部更換為支持工業(yè)以太網(wǎng)的MNS3.0數(shù)字開(kāi)關(guān)柜，進(jìn)線柜、補(bǔ)償柜、變壓器繼續(xù)保留，柜內(nèi)電氣設(shè)備全部更換為智能設(shè)備。

智能電氣設(shè)備選擇采用微處理器技術(shù)開(kāi)發(fā)的具有標(biāo)準(zhǔn)工業(yè)以太網(wǎng)接口的設(shè)備，以斷路器、電動(dòng)機(jī)綜合保護(hù)器等智能設(shè)備為通信節(jié)點(diǎn)構(gòu)建工業(yè)以太環(huán)網(wǎng)。通過(guò)以太網(wǎng)把現(xiàn)場(chǎng)電氣設(shè)備采集的大量數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)傳送至PLC控制系統(tǒng)和配電管理系統(tǒng)中，搭建“智能電氣設(shè)備-數(shù)字開(kāi)關(guān)柜-配電管理系統(tǒng)”從下至上的三位一體工業(yè)以太網(wǎng)結(jié)構(gòu)[1-2]。

工業(yè)以太網(wǎng)是以太網(wǎng)技術(shù)和通用工業(yè)協(xié)議的結(jié)合，為滿足高實(shí)時(shí)性的工業(yè)應(yīng)用需求，著名自動(dòng)化公司和標(biāo)準(zhǔn)化組織紛紛提出了各種工業(yè)以太網(wǎng)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，受到廣泛支持的有Modbus/TCP、ProfiNet、Ethernet/IP等。該項(xiàng)目選用支持Modbus/TCP協(xié)議的智能電氣設(shè)備，對(duì)于支持Modbus/RTU協(xié)議的設(shè)備，可經(jīng)過(guò)通信模塊轉(zhuǎn)換為Modbus/TCP協(xié)議后接入工業(yè)以太網(wǎng)中。

數(shù)字開(kāi)關(guān)柜選用集成以太網(wǎng)口的柜型，柜內(nèi)電氣設(shè)備通過(guò)柜體與柜外交換機(jī)實(shí)現(xiàn)以太網(wǎng)直連，PLC與配電管理系統(tǒng)之間采用原有以太網(wǎng)通信，各節(jié)點(diǎn)交換機(jī)和智能電氣設(shè)備均選用具有以太網(wǎng)冗余功能的設(shè)備，基于工業(yè)以太網(wǎng)搭建的低壓配電系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖如圖1所示。

圖1 低壓配電系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖

3 系統(tǒng)主要設(shè)備選型及其功能配置

3.1 配電柜

配電柜選用ABB公司MNS3.0數(shù)字開(kāi)關(guān)柜，與原有配電柜相比，柜體最顯著的特點(diǎn)是每個(gè)饋線抽屜集成了以太網(wǎng)接口，具有強(qiáng)大的以太網(wǎng)通信功能。接口由插頭和插座兩部分組成，其中插頭安裝在抽屜內(nèi)右側(cè)板上，負(fù)責(zé)與抽屜內(nèi)電氣設(shè)備連接，插座安裝在電纜室，負(fù)責(zé)與外部交換機(jī)連接。當(dāng)插頭與插座接通后，配電柜內(nèi)部和外部設(shè)備直接實(shí)現(xiàn)以太網(wǎng)連接，當(dāng)抽屜需要拉出時(shí)，斷開(kāi)插頭與插座的連接即可。

抽屜抽出時(shí)，網(wǎng)口接插件分開(kāi)，此時(shí)為了防止抽屜抽出后導(dǎo)致整個(gè)系統(tǒng)以太網(wǎng)通信中斷，在抽屜外部電纜室內(nèi)安裝ABB公司MS571以太網(wǎng)環(huán)路開(kāi)關(guān)，通過(guò)該環(huán)路開(kāi)關(guān)把柜內(nèi)各抽屜組成冗余環(huán)形拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。MS571環(huán)路開(kāi)關(guān)有四個(gè)以太網(wǎng)口，標(biāo)有MCU的兩個(gè)接口用于連接抽屜，標(biāo)有BUS的兩個(gè)接口用于組網(wǎng)。正常情況下，抽屜內(nèi)電氣設(shè)備通過(guò)BUS接口同其他設(shè)備通信；當(dāng)抽屜拉出后，原有環(huán)網(wǎng)通信被中斷，MS571自動(dòng)旁路該抽屜，直接經(jīng)過(guò)兩個(gè)BUS接口組成新的環(huán)網(wǎng)繼續(xù)維持通信。MS571的電源由其BUS接口提供，首尾兩臺(tái)MS571必須通過(guò)配件TA60與外部設(shè)備連接。饋線抽屜間環(huán)網(wǎng)結(jié)構(gòu)如圖2所示[3]。

圖2 饋線抽屜間環(huán)網(wǎng)結(jié)構(gòu)

3.2 配電柜與變壓器測(cè)溫

配電柜內(nèi)母排搭接處、抽屜一次插頭處、接觸器觸頭等部位易產(chǎn)生高溫，對(duì)系統(tǒng)安全運(yùn)行極為不利，所以要選擇合適的測(cè)溫方式實(shí)現(xiàn)溫度在線監(jiān)測(cè)。

以非接觸方式在抽屜內(nèi)一次插頭和接觸器觸頭上方安裝IR51紅外測(cè)溫傳感器，通過(guò)檢測(cè)測(cè)點(diǎn)發(fā)射出的紅外能量實(shí)現(xiàn)安全可靠測(cè)溫，IR51通過(guò)專用電纜直接接入MT561熱點(diǎn)監(jiān)控模塊[4]。

在配電柜母排搭接處、干式變壓器高壓電纜連接處與低壓母排連接處安裝WT01無(wú)線測(cè)溫傳感器，用不銹鋼卡簧將WT01安裝在母排搭接處，采用電磁感應(yīng)自供電方式，采集溫度通過(guò)ZigBee無(wú)線連接方式傳送至MT564無(wú)線測(cè)溫模塊。ZigBee是一種近距離、低功耗、短時(shí)延、雙向無(wú)線通信技術(shù)，傳輸速率最高可達(dá)250kbit/s[5]。

MT561模塊和MT564模塊均安裝在饋線抽屜內(nèi)部，可以通過(guò)串行通信接口IO-BUS與電動(dòng)機(jī)綜合保護(hù)器MC510進(jìn)行通信，由MC510負(fù)責(zé)供電，測(cè)溫傳感器采集的數(shù)據(jù)通過(guò)MC510實(shí)時(shí)傳送至配電管理系統(tǒng)中。

對(duì)原有干式變壓器溫控器進(jìn)行更換，實(shí)現(xiàn)對(duì)變壓器配置的6臺(tái)散熱風(fēng)機(jī)進(jìn)行單獨(dú)狀態(tài)監(jiān)測(cè)與控制，對(duì)變壓器繞組溫度和鐵心溫度進(jìn)行實(shí)時(shí)在線監(jiān)測(cè)，可以靈活設(shè)定變壓器溫度控制策略。

升級(jí)后的溫控器配置了RS 485通信接口，支持Modbus-RTU協(xié)議，通過(guò)以太網(wǎng)通信模塊MS572接入工業(yè)以太網(wǎng)中，實(shí)現(xiàn)與配電管理系統(tǒng)之間的通信。MS572包含一個(gè)嵌入式二端口以太網(wǎng)交換機(jī)，可以實(shí)現(xiàn)從基于RS485接口的Modbus-RTU協(xié)議到基于RJ45接口的Modbus/TCP協(xié)議的轉(zhuǎn)換，MS572是Modbus-RTU主站，溫控器作為總線結(jié)構(gòu)的從設(shè)備與主站連接。

當(dāng)配電柜和變壓器的測(cè)點(diǎn)處溫度值和溫升速率超過(guò)設(shè)定值時(shí)，系統(tǒng)可以進(jìn)行報(bào)警或自動(dòng)斷開(kāi)相應(yīng)電源，以保障系統(tǒng)安全運(yùn)行。

3.3 塑殼斷路器

塑殼斷路器選用常熟開(kāi)關(guān)廠CM5Z型產(chǎn)品，配置iPN26T智能型脫扣器。斷路器集成RS 485通信接口，采用Modbus-RTU協(xié)議，通過(guò)以太網(wǎng)模塊MS572接入工業(yè)以太網(wǎng)中。

塑殼斷路器安裝配套FDC1電動(dòng)操作機(jī)構(gòu)，可以實(shí)現(xiàn)在配電管理系統(tǒng)中進(jìn)行遠(yuǎn)程分合閘操作。塑殼斷路器遠(yuǎn)程分合閘示意圖如圖3所示。

圖3 塑殼斷路器遠(yuǎn)程分合閘示意圖

3.4 框架斷路器

框架斷路器選用常熟開(kāi)關(guān)廠CW6型產(chǎn)品，配置TY66型智能控制器，控制器通過(guò)加裝附件模塊可以進(jìn)行功能擴(kuò)展，在斷路器本體頂部快裝盒內(nèi)安裝FBT/W6—T以太網(wǎng)通信模塊，可以實(shí)現(xiàn)框架斷路器對(duì)Modbus/TCP協(xié)議的支持。

3.5 電動(dòng)機(jī)綜合保護(hù)器

接觸器選用常熟開(kāi)關(guān)廠CK3系列產(chǎn)品，配套電動(dòng)機(jī)綜合保護(hù)器選用ABB公司MC510型產(chǎn)品，該保護(hù)器提供兩個(gè)互為冗余的以太網(wǎng)接口，支持Modbus/ TCP協(xié)議。

3.6 主要電氣設(shè)備功能配置

配電回路中框架斷路器、塑殼斷路器、電動(dòng)機(jī)綜合保護(hù)器的功能配置見(jiàn)表1。

表1 配電回路中主要設(shè)備功能配置

上述功能配置有效解決了原系統(tǒng)中存在的幾個(gè)突出問(wèn)題。

在系統(tǒng)維護(hù)方面，智能電氣設(shè)備與PLC之間直接采用工業(yè)以太網(wǎng)連接，代替了原系統(tǒng)所有控制電纜，解決了因電纜二次接線繁雜導(dǎo)致故障率較高的問(wèn)題。

在上下級(jí)開(kāi)關(guān)保護(hù)匹配方面，由于智能塑殼斷路器保護(hù)定值可以靈活設(shè)定，與上級(jí)框架斷路器保護(hù)定值合理匹配后，可以實(shí)現(xiàn)上下級(jí)開(kāi)關(guān)之間良好的選擇性極差保護(hù)。在原系統(tǒng)中，當(dāng)刮板機(jī)發(fā)生卡堵或重載起車時(shí)，設(shè)備短時(shí)電流通?？蛇_(dá)5～6倍額定電流并持續(xù)15s以上，有時(shí)會(huì)達(dá)到觸發(fā)進(jìn)線框架斷路器短延時(shí)保護(hù)動(dòng)作條件，而原系統(tǒng)所用CM1塑殼斷路器過(guò)載保護(hù)按照額定電流固定反時(shí)限特性整定，在上述情況下會(huì)存在一定觸發(fā)滯后現(xiàn)象，從而導(dǎo)致越級(jí)跳閘現(xiàn)象發(fā)生；選用CM5Z智能斷路器后，由于可以采用定時(shí)限方式對(duì)定值進(jìn)行靈活設(shè)定，保護(hù)動(dòng)作值和動(dòng)作延時(shí)具有明顯極差，有效杜絕了越級(jí)跳閘現(xiàn)象的發(fā)生。

3.7 控制系統(tǒng)

控制系統(tǒng)由原有西門(mén)子S7—300升級(jí)至S7—1500，配置支持Modbus/TCP協(xié)議的以太網(wǎng)通信模塊CP1543，PLC通過(guò)該模塊與配電管理系統(tǒng)、現(xiàn)場(chǎng)智能電氣設(shè)備之間進(jìn)行通信。

4 系統(tǒng)主要通信實(shí)現(xiàn)方式

4.1 Modbus/TCP通信實(shí)現(xiàn)

系統(tǒng)內(nèi)各智能設(shè)備之間主要采用Modbus/TCP協(xié)議進(jìn)行通信，標(biāo)準(zhǔn)Modbus采用主站（Master）/從站（Slave）方式通信，主站向各從站發(fā)送請(qǐng)求幀，從站予以響應(yīng)。在使用TCP通信時(shí)，主站為Client端并主動(dòng)建立連接，從站為Server端等待連接。

現(xiàn)以PLC和電動(dòng)機(jī)控制器MC510之間通信為例，打開(kāi)PLC編程軟件TIA Portal并新建一個(gè)項(xiàng)目，在項(xiàng)目中添加CPU1511—1PN及CP1543—1模塊，其中CP1543—1和MC510模塊的IP地址需在同一網(wǎng)段下。

在CPU1511—1PN模塊的OB1組織塊中添加Modbus TCP Client功能塊“MB_CLIENT”[6]，用于Modbus/TCP客戶端通過(guò)TCP連接與服務(wù)器之間建立通信。功能塊連接參數(shù)CONNECT采用TCON_ IP_v4結(jié)構(gòu)創(chuàng)建，添加一個(gè)全局?jǐn)?shù)據(jù)塊“MB_ connect”，在該數(shù)據(jù)塊中設(shè)置MC510的IP地址及其連接參數(shù)，之后與功能塊連接參數(shù)CONNECT進(jìn)行匹配，完成PLC與MC510之間通信的建立[7-8]。

利用Modbus通信規(guī)約功能碼03H（讀取單個(gè)或多個(gè)寄存器數(shù)據(jù)）、16H（預(yù)置多個(gè)寄存器）可實(shí)現(xiàn)對(duì)MC510寄存器中數(shù)據(jù)的讀取和設(shè)置，MC510具有工作狀態(tài)及測(cè)量數(shù)據(jù)、故障信息、整定保護(hù)定值、遠(yuǎn)程控制參數(shù)等不同寄存器區(qū)。PLC從MC510的1200H～121AH寄存器中讀取電動(dòng)機(jī)工作狀態(tài)和測(cè)量數(shù)據(jù)并存儲(chǔ)到“MC510_data”數(shù)據(jù)塊中，PLC程序可以從該數(shù)據(jù)塊中獲取數(shù)據(jù)并進(jìn)行相應(yīng)邏輯運(yùn)算。當(dāng)需要給MC510發(fā)出執(zhí)行指令時(shí)，先把程序邏輯運(yùn)算結(jié)果存儲(chǔ)至“MC510_write”數(shù)據(jù)塊，調(diào)用“MB_CLIENT”功能塊把“MC510_write”數(shù)據(jù)塊的值寫(xiě)入MC510遠(yuǎn)程控制參數(shù)寄存器中，進(jìn)而完成對(duì)MC510的遠(yuǎn)程控制。PLC與MC510之間Modbus/TCP通信程序塊如圖4所示。

4.2 系統(tǒng)通信故障時(shí)的應(yīng)急處置

系統(tǒng)循環(huán)檢測(cè)每個(gè)MC510電動(dòng)機(jī)保護(hù)器的通信狀態(tài)，當(dāng)檢測(cè)到網(wǎng)絡(luò)通信中斷超過(guò)預(yù)設(shè)時(shí)間后，MC510將自動(dòng)啟用其“MODBUS/TCP失效”模式。進(jìn)入該模式后，MC510無(wú)需經(jīng)過(guò)PLC可以直接根據(jù)其預(yù)先設(shè)定停止設(shè)備運(yùn)行，確保了網(wǎng)絡(luò)發(fā)生異常時(shí)生產(chǎn)系統(tǒng)能夠安全停車。

圖4 PLC與MC510之間Modbus/TCP通信程序塊

4.3 配電管理系統(tǒng)與PLC通信

配電管理系統(tǒng)由原有組態(tài)軟件Intouch開(kāi)發(fā)而來(lái)，現(xiàn)場(chǎng)電氣設(shè)備參數(shù)通過(guò)工業(yè)以太網(wǎng)采集至PLC數(shù)據(jù)塊中，PLC數(shù)據(jù)塊通過(guò)驅(qū)動(dòng)程序完成與Intouch數(shù)據(jù)庫(kù)之間的信息交換，并建立起雙向信息鏈。組態(tài)軟件將PLC讀取的電氣設(shè)備運(yùn)行參數(shù)與運(yùn)行狀態(tài)在監(jiān)控畫(huà)面上進(jìn)行實(shí)時(shí)顯示，將操作指令和保護(hù)定值通過(guò)PLC寫(xiě)入電氣設(shè)備中并完成相關(guān)操作與定值設(shè)定，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)“遙測(cè)、遙控、遙信、遙調(diào)”功能[9]。

5 系統(tǒng)主要功能

5.1 人機(jī)界面顯示

配電系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)和運(yùn)行參數(shù)實(shí)時(shí)顯示，全面監(jiān)測(cè)變壓器和配電柜各測(cè)點(diǎn)溫度，實(shí)現(xiàn)對(duì)配電系統(tǒng)運(yùn)行的全面集中監(jiān)控。

5.2 停送電管理

實(shí)現(xiàn)停送電業(yè)務(wù)流程審批和人員權(quán)限與身份核驗(yàn)，執(zhí)行分合閘合規(guī)性判斷及遠(yuǎn)程分合閘操作，完成電子操作票生成、電子停電牌摘掛與上鎖等任務(wù)。

5.3 報(bào)警與事件管理

對(duì)操作事件、故障事件、動(dòng)作事件等進(jìn)行準(zhǔn)確記錄與存儲(chǔ)，根據(jù)故障內(nèi)容發(fā)出相應(yīng)報(bào)警信號(hào)，對(duì)報(bào)警信息進(jìn)行遠(yuǎn)程復(fù)位，根據(jù)報(bào)警信息初步確定故障位置，記錄故障點(diǎn)、故障類型，對(duì)部分故障進(jìn)行故障錄波[10]。

5.4 操作記錄、報(bào)表與曲線管理

可對(duì)操作員的各項(xiàng)操作進(jìn)行詳細(xì)信息記錄，用于事故追溯分析；對(duì)各回路電流、電壓、功率和負(fù)荷等電氣參數(shù)進(jìn)行實(shí)時(shí)記錄，并生成運(yùn)行報(bào)表和歷史與實(shí)時(shí)曲線。

5.5 保護(hù)定值管理

在線完成保護(hù)投退設(shè)定、定值修改、定值審批管理等任務(wù)。

5.6 能耗管理

實(shí)現(xiàn)以回路為單位進(jìn)行能耗統(tǒng)計(jì)，可按生產(chǎn)區(qū)域、設(shè)備類型、時(shí)段分別進(jìn)行能耗統(tǒng)計(jì)，分析生產(chǎn)電耗指標(biāo)變化情況等。

5.7 維護(hù)管理

通過(guò)統(tǒng)計(jì)與分析設(shè)備運(yùn)行時(shí)間、負(fù)荷電流分布、機(jī)械特性等參數(shù)，推送維護(hù)管理提醒信息，指導(dǎo)設(shè)備維護(hù)工作。

6 效益分析

末煤低壓配電系統(tǒng)改造升級(jí)后，系統(tǒng)的智能化程度大幅提升，可以全方位、多維度集中監(jiān)測(cè)系統(tǒng)運(yùn)行狀況，日常巡檢實(shí)現(xiàn)了由人工現(xiàn)場(chǎng)巡檢為主到以在線巡檢為主的轉(zhuǎn)變，現(xiàn)場(chǎng)巡檢頻次由原來(lái)的每班一次壓縮至每周一次。

全面的電氣設(shè)備測(cè)溫配置確保了能夠及早發(fā)現(xiàn)并預(yù)防熱隱患，投運(yùn)半年以來(lái)，未發(fā)生設(shè)備觸頭或電纜連接處過(guò)熱燒損故障，故障頻次同比減少兩次。

智能型電氣設(shè)備的保護(hù)配置齊全完備，顯著降低了保護(hù)誤動(dòng)作頻次，基本杜絕了越級(jí)跳閘現(xiàn)象的發(fā)生。投運(yùn)半年以來(lái)，與同期相比，各種故障引發(fā)的用電設(shè)備損壞降低了80%，因電氣故障引起系統(tǒng)停運(yùn)的時(shí)間顯著降低。

遠(yuǎn)程分合閘和操作票自動(dòng)生成功能的投用促使停送電作業(yè)效率大幅提升。以末煤系統(tǒng)6臺(tái)主設(shè)備送電作業(yè)為例，送電操作時(shí)間由原來(lái)的30min壓縮至8min，并節(jié)省了全部手工填寫(xiě)操作票時(shí)間。

停送電分合閘合規(guī)性判斷有效杜絕了誤操作發(fā)生，保證了電氣作業(yè)安全；停送電權(quán)限審批與身份核驗(yàn)功能確保了檢修工作負(fù)責(zé)人對(duì)設(shè)備停送電的掌控，保障了檢修作業(yè)安全。

系統(tǒng)精細(xì)化能耗管理強(qiáng)化了車間的節(jié)電管理，末煤外運(yùn)噸煤電耗降低0.135kW·h/t，具有較大的經(jīng)濟(jì)效益。

7 結(jié)論

本文對(duì)智能電氣設(shè)備功能和配電系統(tǒng)工業(yè)以太網(wǎng)構(gòu)建進(jìn)行了詳細(xì)論述，依托選煤廠末煤低壓配電系統(tǒng)改造項(xiàng)目的設(shè)計(jì)與實(shí)施，探索出基于智能電氣設(shè)備和工業(yè)以太網(wǎng)開(kāi)發(fā)數(shù)字化低壓配電管理系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)方法。經(jīng)過(guò)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際運(yùn)行測(cè)試，系統(tǒng)性能穩(wěn)定，切實(shí)解決了原有系統(tǒng)存在的問(wèn)題，保障了系統(tǒng)安全高效運(yùn)行，具有一定推廣價(jià)值。

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Design and implementation of low voltage power distribution management system in a coal preparation plant

LIU Jian1BAI Xuemei2YU Dawei1

(1. Guodian Construction Investment Inner Mongolia Energy Co., Ltd, Ordos, Inner Mongolia 017200; 2. Ordos Institute of Technology, Ordos, Inner Mongolia 017200)

In the background of accelerating the construction of intelligent coal preparation plant , it is imperative to build a digital power distribution management system based on industrial Ethernet. Intelligent electrical equipment that supports Modbus/TCP protocol is selected to build an integrated industrial Ethernet platform from intelligent electrical equipment to power distribution management system, which realizes high-speed transmission of data. The low voltage distribution management system not only has the functions of “telemetering, remote control, remote signaling, remote regulating”, but also has the management functions of power shutdown and transmission approval, energy consumption statistics, equipment maintenance, alarm and event, operation record.

industrial Ethernet; power distribution management system; Modbus/TCP; temperature measurement of distribution cabinet; intelligent circuit breaker

2021-07-13

2021-07-26

劉 建（1981—），男，內(nèi)蒙古自治區(qū)鄂爾多斯市人，高級(jí)工程師，主要從事工廠供配電、工業(yè)控制、新能源等方面技術(shù)工作。