浅谈智能巡检系统在选煤配电室的应用

王兰

安科瑞电气股份有限公司上海嘉定201801

摘要:阐述了大友选煤公司挖金湾选煤厂配电室安装1套智能电力运维系统,实现配电室内各类传感器、采集与通信设备,将各种数据传送到运维服务平台上,通过平台系统对配电室高低压配电柜和变压器进行在线监测。并通过大数据平台为配电室的安全运行、故障诊断、状态预警提供智能分析与精确指导,实现了配电室“无人值守、少人值班”,让变电室更加安全可靠。

关键词:选煤厂；智能监测；配电室；服务平台；设备管理

0引言

配电室作为选煤厂生产供电的设备集中地关系选煤厂安全、稳定生产。选煤厂配电室传统上都是人工值班盯岗，一方面对人员技能和连续工作有很高要求，另一方面生产设备耗电高节能效果较差，配电室有隐患问题不能及时发现，即便出现故障也不能很快发现，需要消耗大量时间逐项检测、排查，严重影响正常生产。为进一步解放员工劳动力，提高选煤广管理水平，对配电室进行智能化改造意义重大。

1配电室智能监控的意义

智能配电室监控系统中红外摄像头的设立可对部分电气事故进行提前预判,具体可体现出电气设备温度异常,调度员通过智能配电室监控系统发现电气设备温度异常提前通知电工进行现场检查,避免因电气设备事故的发生影响生产。智能配电系统可实现精准有效的远程停送电、智能化巡检和无人化值守,提高工作效率,降低生产成本,减轻了职工劳动强度,把职工从繁琐的岗位置换出来,在提高重要设备巡维质量的同时,增加了人机安全可靠性。智能巡检机器人的投入使用,对助力选煤厂提升智能化安全管理水平,改善工作环境,提效减员具有重要意义。

2智能监控系统构架

智能监测终端设备用来采集低压配电柜内电流电压值，温控器采集温度。智能管控及服务平台深度融合云计算、大数据、物联网、移动互联网和智能电网等技术，依托专线/无线通信系统，采集企业配电室设备状态、环境状态和安防状态数据，实现配电室智能管控及服务等各项功能。智能监控系统构架如图1所示。

系统平台通过采集系统负荷信息数据,计算分析总功率和负荷值、有功功率和无功功率,从而判断运行是否正常。网关主要用于无线连接采集智能低压监测装置,传输低压线路三相电量采集、电能计量、负荷统计、电能质量监测、温度测量、线路故障和状态监测数据,采用无线通信方式或者有线网络连接至监控平台或手机客户端(图2)。

装置采用ARMCortex-A8构架高性能工业级处理器,主频可达到800MHz,可以使得无线通信网关完成复杂的通信规约转换完成通信管理机等任务,可提供强大、快速、可靠、实用的WebSCADA功能,操作人员在互联网上使用浏览器(包括智能手机APP,微信公众号),实现对配电房电气量、状态量、环境量等的监测,系统以单线图、GIS图、仪表盘、表格、曲线、饼图等多种方式实时监测遥测和遥信数据(图3)。

3实现功能

巡检机器人(图4)具有声音采集、烟雾有害气体检测、移动视频图像采集、温度探测、人机对话等功能,在运维服务平台上可随时精确指导。它可以对选煤厂用电量、负荷、报警情况、能效、电能质量等一些重要数据进行统计和分析,并自动生成综合报告,为选煤厂提供能源管控、节能优化、专家诊断等一体化的优质服务。

3.1数据监控及统计分析

实现24h监控所有低压柜里面的电流电压,如有哪里出问题可以直接且快速地发现,不需要人工逐台检查,而且可以在手机电脑随时查看低压配电柜的情况。系统监测数据的统计是按时间(日、月、季、年)对同一终端的多个监测量,对同一监测量在不同的时间,或不同终端的同一类监测量进行报表、曲线、柱形图等显示、打印和文件输出。对设备电量、负荷、报警情况、能效、电能质量等一些重要数据进行统计和分析(图5)。

3.2智能报警

具有遥测越限、遥信变位等分类、分级、设备聚合、警铃闪烁、报警音响、报警信息播报、报警窗口显示等报警功能,系统还可以根据需要以短信、微信公众号报警。

3.3精细化管理

配电室的进线、主要出线安装电力能效监测终端,同时加装环境监测终端(温湿度、水浸、烟感),数据通过4G/5G无线(或专线)传送至平台系统(图6)。

3.4设备管理

设备监测从设备管理的层级关系上查询智能仪表、探头等终端设备的实时和历史的遥测、遥信数据,系统为遥测数据的查询、比较、统计等提供丰富、实用的分析手段(图7)。

3.5电力运维

运维中心24h远程监测,保证用电可靠性。通过对用电分析,对用电设备进行节能改造,更换节能照明设施,增加补偿设备,变频改造,老旧配电设备更新。

3.6日常报表

每个月对设备进行安全运行、电能分析报告,及时了解设备运行情况,电能电耗情况(表1)。

4应用效果

挖金湾选煤厂配电室智能监测系统投入运行后,取得了良好效果,有隐患可以快速发现,使处理问题更加及时有效,降低了事故发生频率,对一些温度高、电流高的设备能够提前检测到,使之在没有发生问题之前得到及时处理,降低了检修难度,节省了部分人力,使电工可以更好地把精力放在安全生产保障。

5存在的问题及推广应用前景

巡检机器人巡检定位后易产生偏差。巡检机器人在准备运行的时候,未对机器人进行定位重复核查,定位容易产生偏差,使运行变的卡滞。需要对巡检机器人进行多次重复的定位,重新定位精度±2mm,可保障运行平顺无卡滞,目前在国内市场上基本都存在机器人定位容易产生偏差等问题,而本次研制的设备在多次对机器人进行重复定位后,精度可以达到±2mm,保障了巡检机器人在运行过程中平顺无卡滞。

6安科瑞配电室环境监控系统

6.1概述

配电室综合监控系统包括智能监控系统屏、通讯管理机、UPS电源、视频监控子系统（云台球机、枪机）、环境监测子系统（温度、湿度、水浸、烟感）、控制子系统（灯光、空调、除湿机、风机、水泵）、门禁监控子系统（读卡器、开门按钮、磁力锁）、安防监控子系统（双鉴检测器）。

6.2应用场所

适用于轨道交通，工业，建筑，学校，商业综合体等35kV及以下用户端供配电自动化系统工程设计、施工和运行维护。

6.3系统结构

6.4系统功能

6.4.1实时监测

能够显示配电室设备的运行状态，实时监测配电室环境参数信息，实时显示有关故障、告警等信息。

6.4.2数据查询

在人机界面中，可以直接查看配电室中各个设备的运行数据。

6.4.3曲线查询

可以直接查看各电参量曲线。

6.4.4运行报表

查询配电室内设备的运行数据报表。

6.4.5实时告警

具有实时告警功能，系统能够对配电室温度、湿度、有害气体、设备故障或通信故障等事件发出告警。

6.4.6历史事件查询

能够对产生的所有事件记录进行存储和管理，方便用户对系统事件和进行历史追溯、查询统计、事故分析。 

6.4.7用户权限管理

设置了用户权限管理功能，可以定义不同级别用户的登录名、密码及操作权限。

6.4.8网络拓扑图

支持实时监视并诊断各设备的通讯状态，能够完整的显示整个系统网络结构。

6.4.9遥控功能

可以对整个配电系统范围内的设备进行远程遥控操作。

6.5系统硬件配置

名称	型号	图片	功能
系统	ACREL-2000E		Acrel-2000E配电室综合监控系统，可实现开关柜运行监控、高压开关柜带电显示、母线及电缆测温监测、环境温湿度监测、有害气体监测、安防监控，可对灯光、风机、除湿机、空调控制等设备进行联动控制。实现动力环境各数据的检测与设备控制，优化动力环境，避免运行环境的失控导致配电设备运行故障，保证维护人员安全，延长设备使用寿命，实现配电动力环境的分布式远程管理。
智能通信管理机	Anet-2E4SM		通用网关，2路网口，4路RS485，可选配1路LORA，带电告警功能，支持485，4G从模块扩展。
主机	Acrel-2000E/A		数据采集、状态监测、设备控制、报警事件记录查询，可以根据采集到的设备数据或状态联动启动风机、声光报警器、空调、水泵等设备。
	Acrel-2000E/B		参数设置、通信管理、图形绘制、状态监测、设备控制、视频监控和回放、报警事件记录查询、报警图片和视频查询功能。
	Acrel-2000E/M		参数设置、通信管理、图形绘制、状态监测、设备控制、视频监控和回放、报警事件记录查询、报警图片和视频查询功能。立柜式安装。
	Acrel-2000E/G		参数设置、通信管理、图形绘制、状态监测、设备控制、视频监控和回放、报警事件记录查询、报警图片和视频查询功能。立柜式安装
环境监测硬件	RS-WS-NO1-8		用于配电房温度和湿度。工作电源：AC/DC85～265V工作温度：-40.0℃～99.9℃工作湿度：0%RH～99%RH
	BRJ-307		光电式烟雾传感;电源正极（DC12V）：+12V，继电器输出：常开触点
	RS-SJ-N01R01-2		接触式水浸传感器，监测变电所、电缆沟、控制室等场所积水情况，工作电源：DC10-30V工作温度：-20℃~+60℃工作湿度：0%RH~80%RH响应时间：1s继电器输出：常开触点
环境监测硬件	T35-II-5.6		风量4800，带温控器，带消声段，电机变频
	AT8002		常开型；感应距离：30-50mm材质：锌合金，银灰色电度干接点输出
	DS-2DC6120BY-A		视频监控
	ARTU-KJ8		8路开关量输入,8路继电器输出

7结语

智能化建设正在改变洗选的管理、运行模式。目前,智能监测终端设备的推行应用,可以代替人工现场操作、降低职工劳动强度、提高劳动生产率,是未来建设智能化配电室不可或缺的一部分。

参考文献

[1]张宗华.选煤厂人员智能视频监控系统设计[J].工矿自动化,2013,39(4):76-79.

[2]刘庆华.基于大数据分析的无人值守变电站预警系统及方法:CN105958652A[P].2016.

[3]韩益标.智能巡检系统在选煤配电室的应用

[4]安科瑞企业微电网设计与应用手册2019.11版