礦井主變電所無人值守監控系統的應用

王曉艷

（潞安礦業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置，其主要給采煤、掘進、運輸、通風以及排水系統等環節供應電力。由于當前礦井自動化以及智能化的不斷發展，煤礦開采技術不斷革新，進而可以對井下供電設置進行有效地監控，尤其可以實現無人看守井下主變電所，已經成為井下主變電系統的發展趨勢。

某煤礦為了更好地實現對井下主變電所的智能化，引進智能化技術，不斷優化電力監控系統，主要從通信設施實施優化，如智能化高壓開關以及智能化低壓饋電開關等。這樣可以在調度室內實現對井下高壓開關以及低壓饋電開關的運行情況進行統一監測，因此相關操作人員能夠同時實現自動監測，如井下高壓開關的分閘合閘操作、故障復位以及參數整定等遠程操作等，從而實現了井下主變電所的無人化，能夠極大地提升供電系統的安全以及可靠性。

1 井下中央變電所現狀及存在問題

1.1 現狀

井底車場設置有中央變電所，與此同時設置有中央水泵房。其中中央變電采用高、低壓供電系統，并兩者都借助單母線分段的方式進行接線。在變電所內部設置有傳統的KGS型號手車式高壓真空配電裝置16 臺，PA150 型號微機綜合保護測控裝置，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

雖然在變電所設置有微機綜合保護測控裝置，可是由于尚未設置有關通信設置，因此并不能對變電所實現統一的保護通訊監控。為此要想實現統一監控，必須設置一個電力監控分站，以實現和微機綜合保護測控系統之間的通訊。

對于低壓供電系統而言，并不能實現對信號的采集以及相應的遠程控制，為此需要設置一個智能儀表、接觸器以及相應的遠程智能監控單元，且需要增設的單元能夠和低壓供電系統之間實現信息的交互，即實現信息的采集以及輸送［2］。

2 無人值守改造方案

2.1 高壓系統改造

中央變電所高壓系統有傳統的KGS型號手車式高壓真空配電裝置16臺，PA150型號微機綜合保護測控裝置，VS1-12/630-25 型號高壓真空斷路器，并且微控制器采用32 位ARM9內核。這樣可以對高壓供電系統參數進行采集，如電流、電壓、有功功率與無功功率、功率因數以及對應的頻率等［4］。可以實現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 高壓系統通信結構

由此可以看出，從硬件方面來看，該中央變電所高壓系統已經具備實現無人值守的條件，只要再配置通訊分站以及底層通信網絡等即可實現信號的采集以及遠程控制。圖1 所示為高壓系統通信結構圖。

2.2 低壓系統改造

中央變電所低壓系統設置有傳統的KDC1 型號手車式低壓配電裝置，以及常熟開關廠生產的CM1 型低壓斷路器，沒有設置測控儀表，不能實現遠程監控。為了實現無人值守，需要對該系統進行優化。通常可以將斷路器改造成電動操作裝置，然而在操作中發現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，導致該方案不能實現。為此對于中央變電所低壓系統的監控，只能增加電量采集裝置，這樣不需要增加電動操作機構以及相應的遠程分合斷路器，從而可以在地面實現對低壓系統的監測。

2.3 底層功能

經過上述硬件設置的改造，能夠為實現中央變電所高低壓系統電力監控提供有效的硬件保障，從而為底層通信系統的改造奠定基礎，最終可以實現信息采集、上傳以及相應的遠程控制等，便于工作人員對供電系統進行遠程的操作，如數據修改以及查詢等功能，可以對高低壓開關對應的分合閘進行控制，修改微機綜合保護裝置中的參數，實現對運行參數的實時檢測等［5］。

3 地面監控系統

3.1 改造方案

經過分析可以在集控中心設置一臺電力監控主機，其可以實現報警、儲存數據等功能。電力監控主機在實施信號傳輸的過程中，主要借助以太網，可以實現實時傳輸設備的運行參數，并且實現遠程操作。監控主機配置的軟件為組態軟件，其可以實時顯示供電系統以及相關設備的參數變換，這樣操作人員可以隨時查看設備的運行情況，并且對設備檢測參數進行修改，當運行的參數超過設定值時，遠程控制室就會出現報警指示，這樣操作人員可以及時發現問題，從而能夠對設備進行維護，避免不必要的損失。此外，可以依據自動化設置對井下供電系統實現遙控以及遙感，最終實現井下的無人看守，也可以通過對監控數據的分析，幫助決策者實現對生產進度以及安全問題進行全方位的規劃［6］。

3.2 系統網絡結構

井下監控設備能夠實現配置電力監控分站以及為KJ736-F設置提供防爆的作用。通常可以借助RS485 總線實現和設置在高壓控制柜中的微機綜合保護裝置連接，并且能夠連接低壓裝置中的智能儀表以及相應的電量采集單元。采集系統可以借助以太網將采集的數據輸送給調度中心，最終在調度中心實現數據的存儲、轉發等。

3.3 系統功能

根據實際需要，通過分析信息集成，對智能化高壓開關、智能化電磁啟動器以及相應的智能化低壓饋電開關等進行改造，從而完成井下電力監控系統建設，相關工作人員可以在地面監控中心實現如下操作：（1）可以進行遙測量、遙信量等操作，并且能夠實時模擬量曲線等；（2）能夠打印遙測量日報表、遙信量報警以及斷電日報表等；（3）系統可以實現自我診斷，當發現存在故障時，可以實現報警以及自動查詢與打印；（4）能夠實現數據的備份等；（5）具有相關權限的工作人員可以隨時了解變電站設備的運行情況［7］。

4 結束語

（1）當實施井下主變電所無人值守系統之后，操作人員能夠借助地面監控主機查看設備的運行情況。這樣工作人員可以依據設備運行的實際情況，對設備進行有效地維護，從而能夠極大提高設備的可靠性，及時避免出現事故。與此同時，在服務器中可以存儲設備運行信息。工作人員可以方便地查看，從而可以給管理層提供強有力的決策依據。井下主變電在實施智能化之后，僅僅需要安排相應的安全巡檢工作人員，即可完成對井下主變電設備的監督，不僅可以節省大量的人工費用，而且可以有效地達到監督的效果［8］。

（2）在設置井下中央變電所高壓系統的過程中，最大限度地借助現有硬件資源，提高了設備的使用效率。利用底層通信設備，再借助隔爆以及電力監控分站，實現了數據的傳輸，傳輸設備使用了工業以太環網，不僅具有經濟性，而且方便。