在线监测系统在矿区电力线路上的应用探究

2015-11-04李洪涛内蒙古大唐国际锡林浩特矿业有限公司

精品 2015年11期

□ 李洪涛内蒙古大唐国际锡林浩特矿业有限公司

在线监测系统在矿区电力线路上的应用探究

□ 李洪涛内蒙古大唐国际锡林浩特矿业有限公司

［导读］对于拥有设备多、价值大的煤炭生产企业，为了保障生产设备安全、稳定、可靠、长期地正常运行，势必加倍重视设备管理，设备维修的重要性变得十分突出。为提高系统的可靠性和安全性，实施电力线路集中监控，实现系统的综合保护和集中监控，是十分必要的。在线监系统采用高灵敏度传感器采集运行中线路及设备的状态信息，信息处理和识别依赖于丰富软件支持计算机网路，实现对设备运行状态综合诊断，可提高生产效率、降低事故率，减少故障处理时间、减少现场操作人员、提高经济效益。为此本文将在线监测系统在矿区电力线路上的应用做了探究。

一、设计背景

目前该露天煤矿已经具有生产1000万吨的生产能力，整个矿区的供电系统较为复杂，且地域范围广阔，如雨雪天气，道路泥泞，经常出现统计报表不及时的现象，同时规定的巡查工作也不能及时进行，更不能及时准确地掌握矿区电力线路的运行情况，出现故障情况后不能及时排除，给生产及安全带来了严重的后果。所以在露天煤矿实现电力线路在线监测是非常重要的。

矿区距离市区20KM，矿区供电系统主要分为四个电压等级，110kv、35kv、6kv、0.4kv。

二、设计目的

大型矿区电力线路监测系统的安装使用可达到的目的：

l、将高新技术运用于大型设备的安全运行管理，提高大型设备的自动化管理手段，全面提升矿区的机电安全管理水平；

2、实现对全矿固定设备安全运行状态的24小时在线监测，对事故隐患提前预警；

3、实现大型设备由被动检修转变为主动检修，及时消除事故隐患，确保大型设备安全可靠运行；

4、提供大型设备的运行工况和最佳工况，实现大型设备的高效经济运行；

5、实现各大型设备安全运行所有信息通过矿区局域网的联网传输，使矿上各管理部门可以随时了解任一台设备运行状态的当前信息及历史信息。

三、设计的主要工作

本论文采用STEMENS公司的S7-300系列的PLC，工控机（IPC）及现场总线技术对胜利东二露天矿区电力线路进行在线监测与远方控制。工控机的监控任务通过北京力控公司的组态王6.5.3软件进行界面组态。中间通讯环节由现场总线来完成。

该课题的主要工作：1）分析了被改造系统的缺点，结合PLC的特点、设计原则，对几种方案做了比较后，确定总体方案，提出用PLC和计算机监控来满足系统要求。并根据设计需要，最后完成系统的硬件配置。2）根据系统所选硬件，结合通讯特点，采用适用于工业领域的MPI和PROFIBUS现场总线通讯方式实现上、下位机之间的通讯。3）采用STEP7软件对下位机进行硬件、通讯组态和设置，并完成编程，使系统的控制逻辑得以实现。4）应用组态王工控组态软件设计出动、静态界面，完成人机操作，通讯数量设置，并对现场设备的工作参数显示、报警、以及数据保存、查询打印等，完成了工控机监控功能的设计。5）监测的对象包括：电压、电流、有功功率、无功功率、功率因数、开关的状态、绝缘子等。

四、设计方案

1、系统原理说明

文章通过对露天煤矿电力线路的功能需求分析，采用组态王软件进行开发设计，很好的完成监控系统，同时通过对PLC的选取和应用，完成上位机对数据的采集，并通过组态技术实现画面显示等各种功能。PLC的远程站或分布站设置在设备较为集中的配电室，节省了大量的控制电缆，并进一步提高了系统的可靠性；第二个层面是工控机监控层，其主要功能是将PLC采集到的现场信息用人们容易理解和接受的方式显示出来，将调度人员发布的操作命令传送给PC执行，对现场设备出现的故障进行原因分析，并可打印故障报表。

2、上位机设置

上位机主机采用工业PC机，根据需要可以配备打印机和大屏幕监视器，数据库服务器及WEB服务器，根据系统需要还可以配置专门的采集站、操作员站、管理员站即将采集、操作和管理分离开来。安装的主要是组态王监控软件，它的主要功能是通过通信网络实现上位机与下位机间的数据传输，以及将下位机实时采集的数据进行各种处理，包括存入数据库、进行流图显示、历史趋势图和棒形图还有数据表的显示及各种要求的报表打印输出，用户还可以查看实时数据、查询历史数据、下发控制操作命令、查看及查询报警信息。通常上位机系统中含有系统管理员站、操作员站和工程师站等多种方式，某些要求比较高的系统常采用双网络系统、冗余系统和双机备用系统。

3、下位机设置

下位机指现场测控智能装置如DCS、PLC的功能，也可以是专用的RTU、智能仪表和智能控制器等。下位监控系统建设形成了不少模式，如DCS、PC+PLC模式，PC+单片机模式，全部进口的PC+RTU模式及混合模式等。下位机系统也包含了先进而复杂的通讯技术、数据处理技术，同时包含了多种不同的性能指标和标准。

4、系统框图与实时监测

结合变电站监控系统的具体情况，决定整个系统采用多级分布式结构，控制方式为IPC+PLC+现场总线。

工控机作为上位机操作站，采用北京力控公司的组态王工控组态软件，设计了具有Windows风格的动态操作画面。利用组态王提供的对象、属性、脚本程序，编制监控画面，显示变电站操作所需的各个重要生产参数，提供人机接口，访问服务器数据，随时监控生产运行［1］。其系统能实现的主要功能是：1）原系统采用指示灯和简单仪表进行显示，仅能对系统的工作状态和电流，电压，功率因数等数据简单的显示，无法实现对这些状态和数据的记录。要求改造后的系统采用图形加数字的直观显示方式，同时可支持对这些数据集中实时的采集到工控计算机上，进行数据记录和处理。2）能显示主要数据的历史趋势曲线和实时曲线，以便更直观的观察设备一段时间内的运行状况，并可以将数天前的历史记录从硬盘调出。3）根据要求对生产各过程值实现图像和声音的报警，并能以文件的形式记录下来，便于以后查询这些报警信息。4）可随时打印当前或历史数据报表，并可任意设定要打印的历史报表的时刻。5）通过工控机的画面监视生产过程，设定和修改参数，控制生产过程。

胜利露天煤矿现在没有一套智能化监测系统，人工计算电量，计量误差大，控制系统可靠性较差，显示仪表读数误差大，自动化水平低，操作工人在岗大部分时间都用于巡回检查，工人劳动强度大等，因此，整个系统急需改造。根据安生产和全管理要求，结合现场实际情况，拟建一套监测系统。通过对现场信号的集中采集、处理，并能及时控制现场设备。这样不仅可以进行生产上的集中监控，而且可以综合各种全安监控参数进行分析，有利于及时发现事故苗头，进行安全控制，以提高系统的可靠性，并且还能优化线路充分利用资源。