無人值守智能化監控系統在中央變電所的應用

李曉鵬

（山西焦煤霍州煤電集團晉北煤業公司， 山西 忻州 035100）

1 采區供電情況

山西焦煤霍州煤電集團晉北煤業公司中央變電所主要安裝4 臺移動變壓器，12 臺高壓隔爆開關，主要用于整個采區供電，變電所采用傳統人工值守，包括開關斷送電、電氣設備檢修維護、設備故障排除等；但是由于采區采掘工作面機械設備梳理多且分布區域廣，中央變電所采用人工停送電勞動作業強度大；而且變電所內電氣設備屬于高壓設備，設備內部出現故障時值守人員不能及時發現，設備故障檢修、排查難度大；根據晉北煤礦統計發現，2018 年—2019 年一采區變電所共計發生4 起設備故障斷電現象，整個采區斷電時間達9 h，設備維修費用達69 萬元，為了進一步提高采區變電所供電穩定性，降低變電所電氣設備故障率，晉北煤礦通過技術研究對一采區中央變電所采用了一套無人值守監控系統[1-2]。

2 無人值守監控系統構成及功能

2.1 系統結構組成（見圖1）

1）晉北煤礦無人值守變電所系統主要由以下三部分組成：地面指揮調度大廳、遠距離傳輸信道及地面、井下監控分站、綜保遠動裝置。

2）該系統主要有調度大廳上位機、井下各無人值守變電站所監控分站、本質安全型防爆開關以及各類通訊系統。井下變電所內開關上的實時電壓、電流、有功功率、保護裝置狀態、開關分合閘狀態、整定值能夠通過監控分站再由井下環網光纜將這些信息直接傳達到調度上位機，地面監控人員可以在電腦顯示器上直接觀察井下各開關的運行狀態，同時實現“四遙”功能。

圖1 變電所無人值守監控系統拓撲圖

2.2 系統主要功能

1）保護功能。開關內安設的保護裝置能夠實時地對開關負荷側的電流進行監測，在開關負荷側設備發生短路或漏電時能夠及時監測到異常，并斷電報警，確保高壓開關內部元件不被燒損。

2）測控功能。調度大廳人員可以使用四遙功能（遙測、遙調、遙信、遙控）對井下變電所的各開關進行操控。

3）事故查詢及報警功能。當井下設備發生故障后，保護裝置能夠及時監測到電流的變化，并通過判斷將事故類型顯示到顯示屏上，方便檢修人員的查詢。顯示故障通常有過電壓、低電壓、漏電、短路、斷相、過載、信號異常等。

4）軟件功能。地面調度人員可以利用軟件功能實時查看無人值守變電站所內設備的運行情況，同時能夠將各時段的遙測、遙信數據形成曲線圖呈現在顯示屏上，操作人員可以通過這些數據對井下各設備下達分合閘命令。

5）記錄功能。該監控系統不僅具有以上故障斷電、查詢、保護、報警等功能，還具有事故錄波功能，能夠對井下異常信號進行跟蹤并實時記錄，方便工作人員對故障進行查詢，從而實現遠程調度人員對井下變電所遠程監控。

6）自檢功能。系統能夠對自身功能和硬件數據進行分析，對自身發現的故障報警，方便后期工作人員進行維護。當調度上位機停止運行后，井下各監控系統不受影響。

7）報表功能：調度人員可以在電腦上對本年各用電設備的數據進行查詢，同時系統還可以分析各用電負荷的用電力率，并將這些數據打印成表。

3 實際應用效果分析

2019 年4 月，晉北煤礦中央變電所安裝了無人值守監控系統，截止2020 年4 月，通過一年實際應用效果來看主要取得了以下實際應用效果：

1）該系統在礦井投入使用后調度人員可以在地面指揮中心對井下各供電設備進行遠程操控，調度人員可以根據各設備的實時數據現場指揮井下各用電單位的生產，一旦發現故障報警能夠及時通知用電隊組，用電隊組檢修人員可以通過故障類型及時查詢故障并處理。

2）井下變電所實現無人值守后事故處理的時間縮短為原來的1/3，事故率較低為原來的一半，有效確保了井下用電的可靠性。

3）無人值守變電所采用可靠性較高的遠程監控裝置，不僅提高了井下供電設備的可靠性，避免了處理事故影響的時間，還改變了傳統供電設備無顯示、顯示不明確、故障記錄時間短的弊端。

4）晉北煤礦在井下各變電所安裝無人值守監控系統以來，日常設備操作只需安排兩名值班人員即可，每班的值守人員全部清退，檢修人員由原來的兩人變為一人巡檢，每天按的三個班計算，全年能夠節約資金30 萬元。

5）該系統在礦井變電所投入以后，各類供電事故的次數大大下降，事故的處理時間縮減為原來的一般，按照千萬噸礦日產4 萬t 計算，全年可節約資金1 000 萬元。

6）該系統能夠在地面對井下各設備進行監測監控，再加上該系統具有較好的可靠性及較低的事故率，現已成為現代化智能礦井發現的趨勢[3-5]。

4 結語

隨著大型礦井的不斷建成，新型智能化設備在礦井中不斷投入，智能化、高效化供電已經成為千萬噸礦井的發展方向。隨著智能化供電設備的不斷運行，對供電設備的管理越來越精細化。特別是在井下實現無人值守變電所，不僅能夠大大降低工作人員的勞動強度，而且能夠將所有重要供電負荷集中起來進行統一監控管理。