王曉艷

（潞安礦業(yè)股份有限公司王莊煤礦，山西長治 046031）

0 引言

主變電所是煤礦井下核心的供電設(shè)置，其主要給采煤、掘進(jìn)、運(yùn)輸、通風(fēng)以及排水系統(tǒng)等環(huán)節(jié)供應(yīng)電力。由于當(dāng)前礦井自動(dòng)化以及智能化的不斷發(fā)展，煤礦開采技術(shù)不斷革新，進(jìn)而可以對井下供電設(shè)置進(jìn)行有效地監(jiān)控，尤其可以實(shí)現(xiàn)無人看守井下主變電所，已經(jīng)成為井下主變電系統(tǒng)的發(fā)展趨勢。

某煤礦為了更好地實(shí)現(xiàn)對井下主變電所的智能化，引進(jìn)智能化技術(shù)，不斷優(yōu)化電力監(jiān)控系統(tǒng)，主要從通信設(shè)施實(shí)施優(yōu)化，如智能化高壓開關(guān)以及智能化低壓饋電開關(guān)等。這樣可以在調(diào)度室內(nèi)實(shí)現(xiàn)對井下高壓開關(guān)以及低壓饋電開關(guān)的運(yùn)行情況進(jìn)行統(tǒng)一監(jiān)測，因此相關(guān)操作人員能夠同時(shí)實(shí)現(xiàn)自動(dòng)監(jiān)測，如井下高壓開關(guān)的分閘合閘操作、故障復(fù)位以及參數(shù)整定等遠(yuǎn)程操作等，從而實(shí)現(xiàn)了井下主變電所的無人化，能夠極大地提升供電系統(tǒng)的安全以及可靠性。

1 井下中央變電所現(xiàn)狀及存在問題

1.1 現(xiàn)狀

井底車場設(shè)置有中央變電所，與此同時(shí)設(shè)置有中央水泵房。其中中央變電采用高、低壓供電系統(tǒng)，并兩者都借助單母線分段的方式進(jìn)行接線。在變電所內(nèi)部設(shè)置有傳統(tǒng)的KGS型號手車式高壓真空配電裝置16 臺(tái)，PA150 型號微機(jī)綜合保護(hù)測控裝置，VS1-12 /630-25型號高壓真空斷路器。具有遙控、遙測和通訊等功能［1］。

1.2 存在的問題

雖然在變電所設(shè)置有微機(jī)綜合保護(hù)測控裝置，可是由于尚未設(shè)置有關(guān)通信設(shè)置，因此并不能對變電所實(shí)現(xiàn)統(tǒng)一的保護(hù)通訊監(jiān)控。為此要想實(shí)現(xiàn)統(tǒng)一監(jiān)控，必須設(shè)置一個(gè)電力監(jiān)控分站，以實(shí)現(xiàn)和微機(jī)綜合保護(hù)測控系統(tǒng)之間的通訊。

對于低壓供電系統(tǒng)而言，并不能實(shí)現(xiàn)對信號的采集以及相應(yīng)的遠(yuǎn)程控制，為此需要設(shè)置一個(gè)智能儀表、接觸器以及相應(yīng)的遠(yuǎn)程智能監(jiān)控單元，且需要增設(shè)的單元能夠和低壓供電系統(tǒng)之間實(shí)現(xiàn)信息的交互，即實(shí)現(xiàn)信息的采集以及輸送［2］。

2 無人值守改造方案

2.1 高壓系統(tǒng)改造

中央變電所高壓系統(tǒng)有傳統(tǒng)的KGS型號手車式高壓真空配電裝置16臺(tái)，PA150型號微機(jī)綜合保護(hù)測控裝置，VS1-12/630-25 型號高壓真空斷路器，并且微控制器采用32 位ARM9內(nèi)核。這樣可以對高壓供電系統(tǒng)參數(shù)進(jìn)行采集，如電流、電壓、有功功率與無功功率、功率因數(shù)以及對應(yīng)的頻率等［4］?？梢詫?shí)現(xiàn)分合閘出口繼電器輸出和4 路信號繼電器輸出的功能。

圖1 高壓系統(tǒng)通信結(jié)構(gòu)

由此可以看出，從硬件方面來看，該中央變電所高壓系統(tǒng)已經(jīng)具備實(shí)現(xiàn)無人值守的條件，只要再配置通訊分站以及底層通信網(wǎng)絡(luò)等即可實(shí)現(xiàn)信號的采集以及遠(yuǎn)程控制。圖1 所示為高壓系統(tǒng)通信結(jié)構(gòu)圖。

2.2 低壓系統(tǒng)改造

中央變電所低壓系統(tǒng)設(shè)置有傳統(tǒng)的KDC1 型號手車式低壓配電裝置，以及常熟開關(guān)廠生產(chǎn)的CM1 型低壓斷路器，沒有設(shè)置測控儀表，不能實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程監(jiān)控。為了實(shí)現(xiàn)無人值守，需要對該系統(tǒng)進(jìn)行優(yōu)化。通?？梢詫嗦菲鞲脑斐呻妱?dòng)操作裝置，然而在操作中發(fā)現(xiàn)斷路器前端凈距離為94 mm，而市場上低壓柜斷路器前端凈距離僅僅為75 mm，導(dǎo)致該方案不能實(shí)現(xiàn)。為此對于中央變電所低壓系統(tǒng)的監(jiān)控，只能增加電量采集裝置，這樣不需要增加電動(dòng)操作機(jī)構(gòu)以及相應(yīng)的遠(yuǎn)程分合斷路器，從而可以在地面實(shí)現(xiàn)對低壓系統(tǒng)的監(jiān)測。

2.3 底層功能

經(jīng)過上述硬件設(shè)置的改造，能夠?yàn)閷?shí)現(xiàn)中央變電所高低壓系統(tǒng)電力監(jiān)控提供有效的硬件保障，從而為底層通信系統(tǒng)的改造奠定基礎(chǔ)，最終可以實(shí)現(xiàn)信息采集、上傳以及相應(yīng)的遠(yuǎn)程控制等，便于工作人員對供電系統(tǒng)進(jìn)行遠(yuǎn)程的操作，如數(shù)據(jù)修改以及查詢等功能，可以對高低壓開關(guān)對應(yīng)的分合閘進(jìn)行控制，修改微機(jī)綜合保護(hù)裝置中的參數(shù)，實(shí)現(xiàn)對運(yùn)行參數(shù)的實(shí)時(shí)檢測等［5］。

3 地面監(jiān)控系統(tǒng)

3.1 改造方案

經(jīng)過分析可以在集控中心設(shè)置一臺(tái)電力監(jiān)控主機(jī)，其可以實(shí)現(xiàn)報(bào)警、儲(chǔ)存數(shù)據(jù)等功能。電力監(jiān)控主機(jī)在實(shí)施信號傳輸?shù)倪^程中，主要借助以太網(wǎng)，可以實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)傳輸設(shè)備的運(yùn)行參數(shù)，并且實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程操作。監(jiān)控主機(jī)配置的軟件為組態(tài)軟件，其可以實(shí)時(shí)顯示供電系統(tǒng)以及相關(guān)設(shè)備的參數(shù)變換，這樣操作人員可以隨時(shí)查看設(shè)備的運(yùn)行情況，并且對設(shè)備檢測參數(shù)進(jìn)行修改，當(dāng)運(yùn)行的參數(shù)超過設(shè)定值時(shí)，遠(yuǎn)程控制室就會(huì)出現(xiàn)報(bào)警指示，這樣操作人員可以及時(shí)發(fā)現(xiàn)問題，從而能夠?qū)υO(shè)備進(jìn)行維護(hù)，避免不必要的損失。此外，可以依據(jù)自動(dòng)化設(shè)置對井下供電系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)遙控以及遙感，最終實(shí)現(xiàn)井下的無人看守，也可以通過對監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)的分析，幫助決策者實(shí)現(xiàn)對生產(chǎn)進(jìn)度以及安全問題進(jìn)行全方位的規(guī)劃［6］。

3.2 系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)

井下監(jiān)控設(shè)備能夠?qū)崿F(xiàn)配置電力監(jiān)控分站以及為KJ736-F設(shè)置提供防爆的作用。通?？梢越柚鶵S485 總線實(shí)現(xiàn)和設(shè)置在高壓控制柜中的微機(jī)綜合保護(hù)裝置連接，并且能夠連接低壓裝置中的智能儀表以及相應(yīng)的電量采集單元。采集系統(tǒng)可以借助以太網(wǎng)將采集的數(shù)據(jù)輸送給調(diào)度中心，最終在調(diào)度中心實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)、轉(zhuǎn)發(fā)等。

3.3 系統(tǒng)功能

根據(jù)實(shí)際需要，通過分析信息集成，對智能化高壓開關(guān)、智能化電磁啟動(dòng)器以及相應(yīng)的智能化低壓饋電開關(guān)等進(jìn)行改造，從而完成井下電力監(jiān)控系統(tǒng)建設(shè)，相關(guān)工作人員可以在地面監(jiān)控中心實(shí)現(xiàn)如下操作：（1）可以進(jìn)行遙測量、遙信量等操作，并且能夠?qū)崟r(shí)模擬量曲線等；（2）能夠打印遙測量日報(bào)表、遙信量報(bào)警以及斷電日報(bào)表等；（3）系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)自我診斷，當(dāng)發(fā)現(xiàn)存在故障時(shí)，可以實(shí)現(xiàn)報(bào)警以及自動(dòng)查詢與打??；（4）能夠?qū)崿F(xiàn)數(shù)據(jù)的備份等；（5）具有相關(guān)權(quán)限的工作人員可以隨時(shí)了解變電站設(shè)備的運(yùn)行情況［7］。

4 結(jié)束語

（1）當(dāng)實(shí)施井下主變電所無人值守系統(tǒng)之后，操作人員能夠借助地面監(jiān)控主機(jī)查看設(shè)備的運(yùn)行情況。這樣工作人員可以依據(jù)設(shè)備運(yùn)行的實(shí)際情況，對設(shè)備進(jìn)行有效地維護(hù)，從而能夠極大提高設(shè)備的可靠性，及時(shí)避免出現(xiàn)事故。與此同時(shí)，在服務(wù)器中可以存儲(chǔ)設(shè)備運(yùn)行信息。工作人員可以方便地查看，從而可以給管理層提供強(qiáng)有力的決策依據(jù)。井下主變電在實(shí)施智能化之后，僅僅需要安排相應(yīng)的安全巡檢工作人員，即可完成對井下主變電設(shè)備的監(jiān)督，不僅可以節(jié)省大量的人工費(fèi)用，而且可以有效地達(dá)到監(jiān)督的效果［8］。

（2）在設(shè)置井下中央變電所高壓系統(tǒng)的過程中，最大限度地借助現(xiàn)有硬件資源，提高了設(shè)備的使用效率。利用底層通信設(shè)備，再借助隔爆以及電力監(jiān)控分站，實(shí)現(xiàn)了數(shù)據(jù)的傳輸，傳輸設(shè)備使用了工業(yè)以太環(huán)網(wǎng)，不僅具有經(jīng)濟(jì)性，而且方便。