礦山供配電系統中的自動化技術分析及應用

孫旭娜

（山東黃金礦業（萊州）有限公司三山島金礦，山東 萊州 251400）

在礦山開采的過程中，需要包括礦山具有可靠的電力供應，滿足各類用電系統，故有必要加強礦山供配電系統建設。在礦山供配電系統中采用自動化技術，可以顯著提高礦山供配電系統的供電可靠性，本文詳細分析了礦山供配電系統中的自動化技術，對于提高礦山的電力供應水平具有一定的價值。

1 礦山供配電系統概述

（1）礦山供配電系統的要求。礦山配電系統直接與礦山電力用戶相關，提高配電系統的供電可靠性具有關鍵作用。同時，礦山配電系統的運行環境也較為復雜，在運行的過程中受到的外界干擾也較大，配電線路可能會出現跳閘等現象，容易造成礦山配電系統的負荷損失。對于礦山供配電系統的要求，首先應保證礦山供配電系統具有較高的供電可靠性，保證礦山在開采過程中的安全。其次，礦山供配電系統的電源可以根據當地的實際情況，可以采用風光互補技術等，提高礦山供配電系統的電力供應穩定性。最后，在電能質量方面也具有一定的要求，如電壓應在滿足要求的范圍之內，滿足礦山開采過程中的各類設備的正常工作。

（2）礦山供配電系統的接線模式。對于礦山供配電系統的接線模式，應具有多路不同的電源進線，滿足當其中一路電源中斷之后，另外一路電源依然能夠滿足礦山供配電系統的中負荷供電需求。可以在礦山供配電系統中采用備用電源自動投入裝置，提高礦山供配電系統的供電可靠性。

2 礦山供配電系統中的自動化技術分析

礦山通信自動化系統包括主站系統和子站系統，配電自動化主站與配電子站，將安裝在變電站的OLT稱為配電子站。同時礦山供配電自動化系統具有較多的功能，可以在一定程度上提高配電網的供電可靠性。通過礦山供配電自動化系統，可以實現配電網供電能力分析評估，統計整個系統和各廠站的負荷轉供率以及饋線轉供率，并對提高電網的供電可靠性具有較大的影響[1]。

3 礦山供配電系統中的自動化技術應用

（1）無線通信網絡技術。①無線通信系統的原理。無線通信系統可以將分布在若干個不同地區的網絡設備互聯起來，實現大范圍的數據通信。例如目前在一些配電自動化區域中，已經采用了電力無線通信專網技術，在實際應用中也取得了較好的應用效果。電力無線通信專網采用無線通信技術，將分布在各個不同配電區域內的采集設備的數據連接起來，具有較高的靈活性[1]，在電力系統中具有廣泛的應用，并可以通過電力無線通信專網實現對配電線路的遙控功能和信息數據采集。②無線通信系統的通信協議。在通信網絡中，為了確保雙方能夠正確有效地傳輸數據，在發送和接收通信的過程中存在一系列規則。為確保雙方正常工作，數據傳輸控制程序稱為通信協議。在循環通信協議中，數據發送端可以根據規定將遙控信息組成要發送到各種幀中，這種傳輸模式需要較少的信道質量[2]，因為任何受干擾的信息都有望在下一個周期中獲得正確的值。在問答通信協議中，如果通信系統運維人員想要獲得數據接受終端的信息，則通信系統運維人員必須將查詢命令消息發送到數據接受終端。

（2）故障自動隔離。通過礦山供配電自動化系統，可以實現礦山供配電系統故障的自動隔離，并能夠自動分析礦山供配電系統的實際情況，決策出最佳的負荷轉供策略。

（3）負荷轉供技術。在礦山供配電系統中通過負荷轉供技術，可以提高礦山供配電系統的供電可靠性，但在具體的實現過程中，需要考慮到礦山供配電系統的運行實際情況。

①負荷轉供技術的實施背景。目前，配電網在運行過程中，當110kV變電站發生因進線或母線發生故障時，導致變電站全停時，配電網會生成大面積停電，如何快速恢復供電區域的負荷成為配電網調度的首要問題。依靠礦山供配電自動化系統把故障快速隔離后，就可以把停電負荷通過網絡轉移出去，常規的方法是把負荷轉移到對側，如果轉移過去會導致主變或線路過載，則減少轉移負荷量，使其滿足過載約束。②負荷轉供需要考慮的因素。在進行負荷自動轉供時，需要考慮到當前礦山供配電網架的實際情況、礦山供配電系統中的負荷情況、礦山供配電線路的載流量和配電系統的運行方式等內容。當某條配電系統具有雙電源時，此時其中一路電源進線跳閘之后，可以通過利用另外一條電源進線繼續給該配電線路供電，保證不會出現負荷損失。但在進行配電開關倒閘操作之前，需要先分析判斷配電線路的載流量是否滿足要求。③礦山供配電自動化中的負荷轉供技術。礦山供配電自動化能夠在分鐘級別同時完成非故障區恢復供電的任務，其執行效率遠遠高于現場人工合聯絡開關，礦山供配電自動化系統能夠大大縮短大面積停電時非故障區快速復電的時間，充分發揮配電自動化優勢成為配電網調度人員努力的方向。一次轉供是指將中心主變上的負荷轉移到其直連主變上[3]，如果存在不滿足主變約束的變電站即“薄弱環節”，則需進行考慮二次轉供。考慮二次轉供的配電網負荷轉供方法，針對一次轉供存在的不滿足主變約束的變電站，即“薄弱環節”，考慮二次轉供，二次轉供以“薄弱環節”的部分初始負載轉移到與其相連的次級主變上，利用遺傳算法求解二次轉供過程，二次轉供以最大可轉移負荷量為目標函數。對于約束條件，除了配電系統中的線路約束和主變約束之外，還具有多路徑饋線的結構約束。該結構約束的表達建立在以下假設基礎上：不同多路徑饋線可以轉移到同一臺主變；一條多路徑饋線至少有兩種轉移路徑；一條多路徑饋線的可轉移路徑不能同時出現在一個數學模型中。在充分考慮線路約束以及主變約束的條件下，將停電負荷的轉供路徑進行優選，在目標變電站容量不足時，通過二次轉供提高供電恢復量。算例結果表明，該方案可以有效提高負荷的轉供成功率同時減小負荷的恢復時間，從而減小負荷因變電站而造成的停電損失。

4 結論

本文系統分析了礦山供配電系統中的自動化技術，礦山供配電自動化系統在實際的運行中，可能會遇到一定的問題，如配電終端超時不回復報文導致通訊中斷，具體原因需求仔細核查，有可能是終端設備問題，也有可能是一區網關機問題，比如未將報文下達終端或者未將終端返回報文上送。總體而言，礦山配電自動化對于負荷轉供功能的實現和提高供電可靠性具有積極作用。