電力監控系統在高山煤礦井下變電所的應用

范冠軍 于 彬

（貴州能發高山礦業有限公司，貴州 畢節 551512）

1 井下電力系統概括

高山煤礦井下現有三個變電所，每個變電所分別擔負著不同的區域設備用電。針對供電系統保護技術不完善、軟硬件應用技術平臺落后、電網的自動化應用水平偏低等現狀，在井下三個變電所現有設備基礎上安裝一套電力監控系統。利用現代化的技術和手段，切實提高該礦井下變電所電力系統自動化水平，確保電力系統更加安全、穩定、可靠運行。

2 系統建設目標

在安全、穩定、可靠、先進的前提下，結合礦井實際情況建設一套集先進的繼電保護、監測監控、視頻監控、語音通信等全面綜合電力監控系統，實時監控井下變電所電網的運行狀態。同時整個系統加入視頻監視功能，打通目前變電所自動控制缺少聲音的技術壁壘，真正實現變電所自動安全高效運行，做到“無人值守”，有效提高礦井電網的自動化水平、運行效率和經濟效益。

3 系統組成

3.1 系統整體結構組成

高山煤礦井下電力監控系統規劃為三部分：地面控制中心、工業以太網傳輸、各個變電所控制系統。地面控制中心設置在自動化操作間，配置操控站網絡發布服務器，實現對井下變電所電力系統的遠程監測和控制。傳輸平臺采用工業以太網方式進行井上下數據傳輸，井下變電所系統配置電力監控分站（電力監控分站內配置PLC、交換機、通訊服務器）、先進綜合保護裝置、云臺攝像機，完成現場數據采集和監測控制。

3.2 系統詳細結構組成

3.2.1 地面監控室系統組成

地面控制中心設置在聯建樓自動化操作間，設置兩臺電力監控主機。主機采用Windows 8/server 2008操作平臺，安裝定制開發的電力專業版監組態軟件，監控主機通過光纖以太環網與井下三個變電所內監控分站通訊，完成數據交換，實現電力系統遠程搖測、遙控、遙信和遙調，實時顯示電網運行參數等，同時在監控軟件配置web發布模塊，可實現對變電所的網絡發布功能，局域網或廣域網內有相應權限的用戶在辦公室內可以通過瀏覽器查看變電所電網系統實時運行情況。變電所內安裝有云臺攝像儀，監控主機通過調用攝像儀軟件，可實現對變電所各項參數監控的同時，對各檢測監控點進行視頻巡航監視，方便操作員更快速全面地了解變電所設備運行情況；同時地面配置一臺NVR，實現對視頻的存儲管理。

3.2.2 控制結構組成

根據電力監控系統技術要求，結合井下變電所的實際情況，電力監控系統采用監控分站+綜合保護裝置控制結構（如圖1）。在每個變電所內分別安裝一臺電力監控分站，監控分站內配置環網交換機、通訊服務器及PLC，完成整套電力系統的控制邏輯運算。監控分站與高、低壓綜合保護裝置分別采用CAN和485通訊協議進行通訊，實現對電力參數的采集及合分閘控制。各個綜合保護裝置與監控分站通訊都是相互獨立，互不影響，在出現故障時不影響其他設備的運行，從而能夠充分保證系統穩定可靠。同時，在控制邏輯規劃時，在地面監控主機和監控分站均出現故障時，通過現場操作設備控制按鈕，使設備仍能夠正常運行。

圖1 監控分站和綜合保護裝置控制結構圖

4 系統功能特點

（1）地面自動化操作間監控主機實時動態顯示井下變電所電網運行的參數，直觀了解設備及電纜運行狀態。

（2）實現遙控、搖信、搖測、搖調，通過地面監控主機可對井下設備進行遠程參數整定修改及遠程合分閘等操作。

（3）采用光纖信號閉鎖電流保護實現上下級繼電保護的配合，從原理上可靠解決繼電保護的越級跳閘問題，為煤礦的安全生產提供可靠保障。

（4）配置獨立的兩路CAN總線通信接口，用于傳輸保護和測控信息，通信的快速性和可靠性，為構建可靠的礦井電站自動化系統提供了保障。

（5）采用先進的軟件設計，模塊化設計理念，基于嵌入式實時多任務操作系統的軟件平臺，可根據現場需求增減功能模塊，且提供開放式數據接口，方便系統的擴容升級。

（6）系統具有完善的故障保護報告處理、故障記錄及故障錄波數據能力，為技術人員排查故障提供參考。

（7）系統綜合保護裝置內置高性能智能電度表芯片，實時對電能消耗進行記錄、統計、生成固定的表格并能打印。

（8）在電力監控系統中加入視頻監控，實現監控畫面的內嵌式聯動，為變電所監控打通聲音監聽壁壘，配置云臺攝像機還可實現設備故障時攝像機自動定位故障點，視頻定點巡航，按順序對各重要設備進行監視，真正實現無人值守。

5 結 論

（1）自動化改造方案實施后，提高了電網系統自動化水平，減少變電所崗位司機9人，人均工資按3.6萬/人/年計算，一年共節省32.4萬元工資支出。

（2）能夠及時地了解現場的各種真實情況，節省人力的同時實現了數據的統一采集和上傳，及時獲取各類報警信息及電能消耗統計，切實確保設備安全運行，高效推進礦井的生產和安全管理。

（3）系統自動化改造以后，操作人員隨之減少，減少人為誤操作事故發生，在一定程度上降低了因人為誤操作造成的設備故障率，有效提高煤礦安全生產管理水平。