礦井下無人值守變電所電力監控係統的探討與產品選型

簡婷

开云体育手机下载教程 上海嘉定  201801

   摘要：為(wei) 了探討井下無人值守變電所的電力監控係統技術，以西山煤電馬蘭(lan) 礦為(wei) 背景，詳細闡述了井下無人值守變電所電力監控係統技術的各項基本參數，如額定工作電壓及整機輸入視在功率、交換機或監控分站的傳(chuan) 輸口、高壓配電裝置的傳(chuan) 輸口、真空饋電開關(guan) 的傳(chuan) 輸口、RS485光信號傳(chuan) 輸口、報警聲強、視頻信號輸入口、後備電池參數、模擬量傳(chuan) 輸處理誤差等。研究表明，該係統為(wei) 井下供電係統提供了各種保護監視和控製功能，並且通過可靠的通訊信號傳(chuan) 輸到地麵調度中心，使值班人員對井下電網運行情況有詳細的了解，該係統在馬蘭(lan) 礦運行效果良好，有效保證井下供電係統的供電安全和供電可靠性，並且為(wei) 馬蘭(lan) 礦帶來了較高的經濟效益和很好的社會(hui) 效益，該係統具有非常廣闊的應用前景。

   關(guan) 鍵詞：井下；無人值守變電所；電力自動化；監控係統

1研究背景

   井下供電是煤礦“六大件”之一，其重要性不言而喻，但是井下供電係統的安全穩定性一直是困擾煤礦安全的一項重要因素，煤礦企業(ye) 本身也采取了很多方法和措施進行解決(jue) 。國內(nei) 外學者也對其進行了大量研究，從(cong) 整個(ge) 係統的安全方麵，通過分析煤礦井下目前狀況下存在的安全問題，提出了諸多能提高井下可靠性的方法；分析井下供電係統跳閘的原因，提出了一種防止供電跳閘的監控係統，該係統采用“三位一體(ti) ”防越係統，能有效提高整個(ge) 供電係統的穩定性和可靠性；分析陽煤集團井下出現過的常見供電故障，並將其分類，針對各類型提出了相應的保護供電係統的方法和措施；針對煤礦井下高壓供電係統失壓保護，分析了其具體(ti) 的原因，並針對其原因，對綜合失壓保護裝置進行了改造和升級，保證了井下供電係統的安全和可靠。通過研究，取得了大量研究成果，但是這些針對井下供電係統都是泛泛而談，沒有從(cong) 根本上解決(jue) 井下供電係統安全可靠性問題。

   本研究基於(yu) 馬蘭(lan) 礦研究井下無人值守變電所電力監控係統技術，該技術是在地麵綜合自動化技術的基礎上發展起來的，同時也是基於(yu) 井下實際條件專(zhuan) 門針對供電係統的一種監測監控設備。井下無人值守變電所電力監控係統技術為(wei) 井下供電安全提供了保護和監控等功能，通過可靠的信號將井下情況反應到井上，從(cong) 而使得井上技術人員能清晰準確的判斷井下供電情況，保證井下供電係統的供電安全。因此，2017年5月在馬蘭(lan) 礦井下變電所、南一下組煤變電所、南翼變電所、南五變電所、麻家口變電所、南七變電所、南六變電所、北三下組煤變電所、北翼變電所安裝了井下電力監控分站，並取得了良好的效果，有效保證了井下供電係統安全可靠性。

2井下無人值守變電所電力監控係統技術

2.1額定工作電壓及整機輸入視在功率

   額定工作電壓：AC127V；整機輸入視在功率：≤150VA。

2.2交換機或監控分站的傳(chuan) 輸口

   與(yu) 地麵MIEN6208工業(ye) 以太網交換機或同型號電力監控分站的傳(chuan) 輸口如下。

（1）傳(chuan) 輸口數量為(wei) 2路。

（2）傳(chuan) 輸方式為(wei) TCP／IP以太網光信號傳(chuan) 輸。

（3）連接形式為(wei) SC。

（4）傳(chuan) 輸速率為(wei) 10／100Mbps自適應。

（5）傳(chuan) 輸距離上限。10km（發射功率-13~3dBm，接收靈敏度-28dBm，使用MGTSV4B礦用單模光纜；光纖接點總數22個(ge) ，其中熱熔接點10個(ge) ，冷熔接點10個(ge) ，活動連接點2個(ge) ）。

2.3高壓配電裝置的傳(chuan) 輸口

   與(yu) PBG型礦用隔爆兼本安型永磁機構高壓配電裝置（內(nei) 置ZBT-11高開綜合保護器）的傳(chuan) 輸口（本安）如下。

（1）傳(chuan) 輸口數量為(wei) 2路（P3和P4口）。

（2）傳(chuan) 輸方式為(wei) 主從(cong) 式，半雙工，RS485。

（3）數據傳(chuan) 輸速率為(wei) 9600bps。

（4）傳(chuan) 輸距離。1km（使用MHYVR電纜或MHYVP電纜，導線截麵不小於(yu) 1.5mm2）。

（5）監控容量上限。每個(ge) 傳(chuan) 輸口可掛接8台PBG型礦用隔爆兼本安型永磁機構高壓配電裝置（內(nei) 置ZBT-11高開綜合保護器）。

2.4真空饋電開關(guan) 的傳(chuan) 輸口

   與(yu) KJZ16型礦用隔爆兼本安型真空饋電開關(guan) 的傳(chuan) 輸口（本安）如下。

（1）傳(chuan) 輸口數量為(wei) 2路（P5和P6口）。

（2）傳(chuan) 輸方式為(wei) 主從(cong) 式，半雙工，RS485。

（3）數據傳(chuan) 輸速率為(wei) 9600bps。

（4）傳(chuan) 輸距離。1km（使用MHYVR電纜或MHYVP電纜，導線截麵不小於(yu) 1.5mm2）。

（5）監控容量上限。每個(ge) 傳(chuan) 輸口可掛接8台KJZ16R型礦用隔爆兼本安型真空饋電開關(guan) 。

2.5 RS485光信號傳(chuan) 輸口

（1）傳(chuan) 輸口數量為(wei) 1路×2纖（P3口，可改配為(wei) RS485電傳(chuan) 輸）。

（2）傳(chuan) 輸方式為(wei) 主從(cong) 式，半雙工，RS485光傳(chuan) 輸。

（3）連接形式為(wei) 單模、SC。

（4）傳(chuan) 輸速率為(wei) 為(wei) 9600bps。

（5）傳(chuan) 輸距離上限。

         10km（發射功率-13~3dBm，接收靈敏度-28dBm，使用MGTSV4B礦用單模光纜；光纖接點總數22個(ge) ，其中熱熔接點10個(ge) ，冷熔接點10個(ge) ，活動連接點2個(ge) ）。

2.6報警聲強

   報警聲強為(wei) 不小於(yu) 80dB（A）

2.7視頻信號輸入口。

           1路視頻信號輸入。連接方式：ST。接收靈敏度：-28dBm（單模光信號，光波長1310nm）

2.8後備電池參數

   使用2組鎳氫電池串聯作為(wei) 備用電源。電池數量為(wei) 2節串聯。電網斷電後，後備電池保證設備連續工作時間不小於(yu) 2h。

2.9顯示範圍

（1）單相電流。0~630A（過流120％，ZBT-11型保護器采集）；顯示單相電壓：0~10kV（過壓120％，ZBT-11型保護器采集）。

（2）單相電流。0~630A（過流120％）；顯示的單相電壓：0~1140V（過壓120％）。

2.10模擬量傳(chuan) 輸處理誤差

   高低壓保護器的電流、電壓傳(chuan) 輸誤差不大於(yu) 0.5％（F.S.）。馬蘭(lan) 礦井下變電所、南一下組煤變電所、南翼變電所、南五變電所、麻家口變電所、南七變電所、南六變電所、北三下組煤變電所、北翼變電所安裝了井下電力監控分站。通過實踐發現，該井下無人值守變電所電力監控係統具有以下幾個(ge) 功能特點：①，具有與(yu) 上位機雙向通信功能；②，具有與(yu) 高低壓保護器雙向通信及工作狀態顯示功能；③，具有顯示高壓保護器和低壓保護器采集的電流、電壓值；④，具有顯示高壓保護和低壓保護的分、合閘狀態；⑤，具有預告報警和事故報警功能，報警方式為(wei) 聲音報警；⑥，電力監控分站能與(yu) 遙控器配合使用，通過遙控器控製，可直接下發指令信息到高低壓保護器。現以上各變電所，均能在電力調度中心實現遙控、遙調、遙信、遙測、遙視。

3應用情況及效益分析

3.1應用情況及經濟效益

   該係統為(wei) 實現無人值守變電所打下了基礎。節約人工每天約15人，人均一天費用按照200元，則全年節約人工費用為(wei) 1095000元。同時該監控係統是一次性投資，長久性使用。

3.2社會(hui) 效益

   該係統經過調研，設計，現場使用和多次改進、完善，達到預期設計目標，大大地提高了供電係統的運行質量，為(wei) 礦井的安全生產(chan) 提供了有力的保障。

（1）實現了減員增效。實現井下變電所無人值守，每個(ge) 變電所可以節約用工半數以上。

（2）可以及時發現故障。通過該係統的語音報警、視頻監視和界麵顯示能夠及時發現故障點和故障類型，便於(yu) 現場值班維護人員及時予以處理，減少了事故處理時間，提高了礦井供電的安全可靠性。

（3）方便電量統計和係統運行情況分心。通過調閱、打印電量和運行情況的小時、日、月等報表，對供電係統運行情況分析，為(wei) 提供供電管理水平提高依據。

（4）提高安全意識，避免違章操作。應用井下電力監控係統，規範了各項電氣試驗、檢查的操作程序，並有詳細的記錄備查，提高了現場人員的安全意識，可有效避免違章操作。

（5）可實現快速故障診斷，保證控製的實時性、確定性和可靠性。

4推廣應用前景

   該係統為(wei) 井下供電係統提供了各種保護監視和控製功能，並且通過可靠的井上，井下通訊，將監視與(yu) 控製延伸到地麵電力調度中心，使地麵值班人員可以清楚的了解井下電網的供電狀況，可將井下固定值班方式轉變為(wei) 少數人巡檢的方式。自從(cong) 馬蘭(lan) 礦各變電所安裝了井下電力監控係統後，供電更加穩定、可靠。為(wei) 實現井下變電所無人值班打下基礎。同時，在煤礦井下電力自動化應用中具有非常廣闊的應用前景。

5 安科瑞產(chan) 品介紹

5.1概述

          Acrel-2000電力監控係統是开云体育手机下载教程根據電力係統自動化及無人值守的要求，針對35kV及以下電壓等級研發出的一套分層分布式變電站監控管理係統。該係統是應用電力自動化技術、計算機技術和信息傳(chuan) 輸技術，集保護、監測、控製、通信等多功能於(yu) 一體(ti) 的開放式、網絡化、單元化、組態化的係統，適用於(yu) 35kV及以下電壓等級的城網、農(nong) 網變電站和用戶變電站，可實現對變電站多方位的控製和管理，滿足變電站無人或少人值守的需求，為(wei) 變電站安全、穩定、經濟運行提供了堅實的保障。

5.2 係統結構

          Acrel-2000電力監控係統采用分層分布式設計，可分為(wei) 三層：站控管理層、網絡通信層和現場設備層，組網方式可為(wei) 標準網絡結構、光纖星型網絡結構、光纖環網網絡結構，根據用戶用電規模、用電設備分布和占地麵積等多方麵的信息綜合考慮組網方式。

圖5電力監控係統組網方式

5.2.1 實時監測

   安科瑞Acrel-2000電力監控係統人機界麵友好，能夠以配電一次圖的形式直觀顯示配電線路的運行狀態，實時監測各回路電壓、電流、功率、功率因數等電參數信息，動態監視各配電回路斷路器、隔離開關(guan) 、地刀等合、分閘狀態及有關(guan) 故障、告警等信號。其中，10kV配電係統中監測的開關(guan) 量主要有：斷路器分、合閘信號，手車工作、試驗位置信號，遠方/就地切換位置信號、彈簧儲(chu) 能狀態信號、接地刀合分信號、變壓器超溫跳閘信號、高溫報警信號，保護跳閘信號和事故預告信號；400V低壓進線回路電參量主要有：開關(guan) 狀態、三相電流、三相電壓、總有功功率、總無功功率、總功率因數、頻率和正向有功電能累計值；400V低壓出線回路主要有：開關(guan) 狀態、斷路器故障脫扣告警、三相（單相）電流、三相功率。

5.2.2 詳細電參量查詢

   在配電一次圖中，可以直接查看該回路詳細電參量，包括三相電流、三相電壓、三相總有功功率、總無功功率、總功率因數、正向有功電能，並可以查看24小時相電流趨勢曲線。

5.2.3運行報表

   查詢各回路或設備時間的運行參數，報表中顯示電參量信息應包括：各相電流、三相電壓、總功率因數、總有功功率、總無功功率、正向有功電能等。

5.2.4 實時告警

   安科瑞Acrel-2000電力監控係統具有實時報警功能，係統能夠對配電回路斷路器、隔離開關(guan) 、接地刀分、合動作等遙信變位，保護動作、事故跳閘等事件發出告警。係統還具有實時語音報警功能，能夠對所有事件發出語音告警。

5.2.5 曆史事件查詢

   安科瑞Acrel-2000電力監控係統能夠對遙信變位，保護動作、事故跳閘，以及電壓、電流、功率、功率因數越限等事件記錄進行存儲(chu) 和管理，方便用戶對係統事件和報警進行曆史追溯，查詢統計、事故分析。

5.2.6 電能統計報表

安科瑞Acrel-2000電力監控係統以豐(feng) 富的報表體(ti) 支撐量體(ti) 係的完整性。係統具備定時抄表匯總統計功能，用戶可以自由查詢自係統正常運行以來任意時間段內(nei) 各配電節點的用電情況，即該節點進線用電量與(yu) 各分支回路消耗電量的統計分析報表。

5.2.7 用戶權限管理

安科瑞Acrel-2000電力監控係統為(wei) 保障係統安全穩定運行，設置了用戶權限管理功能。通過用戶權限管理能夠防止未經授權的操作（如遙控的操作，數據庫修改等）。可以定義(yi) 不同級別用戶的登錄名、密碼及操作權限，為(wei) 係統運行、維護、管理提供可靠的安全保障。

5.2.8 電能質量監測

安科瑞Acrel-2000電力監控係統可以對整個(ge) 配電係統範圍內(nei) 的電能質量和電能可靠性狀況進行持續性的監測。例如配電係統維護人員可以通過諧波分析界麵掌握配電係統的諧波含量，及時采取相應的措施提高配電係統的可靠性，減少因諧波造成的供電事故的發生。

5.2.9 Web訪問

展示頁麵顯示變電站數量、變壓器數量、監測點位數量等概況信息，設備通信狀態，用電分析和事件記錄。首頁顯示場站的變壓器數量、回路個(ge) 數、有功功率、無功功率、用電量、事件記錄等概況信息，可通過實時監控、變壓器、通信、視頻切換到需要查看的界麵。

實時數據曲線可監測各個(ge) 回路的線纜溫度、電壓、電流、功率曲線信息。實時變壓器曲線可監測變壓器的狀態，某天的電壓、電流、功率、用電量等曲線信息。接線圖頁麵通過一次圖實時反映電氣參數變化，包括遙測、遙信等信息(遙信信號需要斷路供輔助觸點支持)，刷新的時間<=5s。能耗統計頁麵顯示各回路的功率峰值和用電量峰值，功率、電能趨勢曲線，電能環比， 用電。運維管理-通信狀態顯示監測接入係統設備的通信狀態。

5.2.10 APP訪問

設備數據頁麵顯示各設備的電參量數據以及曲線。

5.3 相關(guan) 產(chan) 品

6結語

   綜上所述，在馬蘭(lan) 礦井下變電所、南一下組煤變電所、南翼變電所、南五變電所、麻家口變電所、南七變電所、南六變電所、北三下組煤變電所、北翼變電所安裝了井下電力監控分站和井下無人值守變電所電力監控係統，該電力監控係統為(wei) 井下供電安全提供了保護和監控等功能，通過可靠的信號將井下情況反應到井上，從(cong) 而使得井上技術人員能清晰準確地判斷井下供電情況，運行效果良好，有效保證井下供電係統的供電安全和供電可靠性。

參考文獻

[1]王金華.煤礦井下無人值守變電所技術研究與(yu) 應用［J］.工礦自動化，2015，41（5）：100-103.

[2]範明棟，張彬，宋波，等.淺談煤礦井下變電所無人值守的安全管理［J］.能源技術與(yu) 管理，2017，42（1）：179-180.

[3]智能電網用戶端電力監控/電能管理/電氣安全（產(chan) 品報價(jia) 手冊(ce) ）.2023.01版

[4]企業(ye) 微電網設計與(yu) 應用手冊(ce) .2022.05版.

作者簡介：簡婷，女，本科，現就職於(yu) 开云体育手机下载教程，主要研究方向為(wei) 電力監控係統。