智能化無人值守變電所控制系統應用研究

曹海龍

（山西晉神沙坪煤業有限公司，山西 河曲 036500）

隨著煤炭行業的不斷發展和煤礦企業在安全、高效生產方面的需要，煤礦井下大力推廣智能化控制設備以滿足礦井安全高效生產，同時降低員工勞動強度和用工投入。本文通過研究設計變電所智能化控制系統來實現沙坪煤礦井下變電所無人值守智能化控制[1-4]，對提升礦井供電管理水平，促進礦井安全高效發展具有重要意義。

1 變電所智能化控制系統整體布局及應用

建設工業以太網和地面集控中心，在變電所安裝高清攝像頭和電力監控分站，利用光纖系統的以太網將變電所的高清攝像頭和電力監控分站同地面集控中心進行網絡連接，完成變電所智能化控制系統的整體布局，實現智能監控和監視。一是利用地面集控中心對井下變電所所有控制開關、變壓器、高爆等運行狀態進行監控。日常監控中，智能化控制系統能夠及時分析出異常控制開關并發出警報，提醒地面集控中心工作人員，采取遠程關閉操作，防止越級跳閘給其他設備造成停運影響，實現智能遠程控制。二是利用高清攝像頭對變電所工作環境進行監視管理。在日常監視過程中，利用現場安裝并連接到集控中心的高清攝像頭對整個變電所以及變電所內的供電系統進行監視，一旦發現異常，系統可立即自動發出警報，提醒工作人員進行處理，實現變電所集中操控管理，并對變電所內的各設備的運行數據、故障報警記錄進行數據采集和存儲，便于查詢和統計。

煤礦井下的一些核心設備，例如井下局部通風機、礦井主要進回風風機等，需采用雙電源、雙回路供電的設備，且兩個電源回路在正常切倒或異常情況需切倒電源回路的情況下需要進行不中斷自動切換，將該控制線路接入智能化控制系統中，采用智能化控制切倒，可實現不中斷自動切換，保證核心設備的正常運轉。變電所智能化控制系統整體布局如圖 1 。

圖1 變電所智能化控制系統整體布局示意圖

2 變電所智能化控制系統中的各種功能

2.1 視頻監控及數據采集

通過變電所內的高清攝像頭對整個變電所進行全方位監視和錄像，由光纖系統將視頻實時傳輸至系統服務器中，通過集控中心大屏幕進行實時監控；通過變電所內安裝的電力監測分站對設備的運行電壓、電流、功率、故障數據等采集，將數據實時傳輸至服務器中，由服務器進行監視和分析，發現異常或故障及時發出指令進行處理，實現智能監控。

2.2 避免越級跳閘

智能化控制系統具有分級式零時限網保護功能，主要利用系統監控、核對上下各級開關的整定值是否存在故障，確保各級開關的整定值符合從下到上的跳閘順序，避免越級跳閘導致大面積停電現象，保障供電系統的穩定性。

2.3 遠程操作控制

將變電所內的所有開關接入智能化控制系統后，除可進行現場操控外，還可實現對各個開關進行遠程操控，保證異常情況下的及時斷電處理及恢復后的及時逐級供電控制，為無人值守和高效操控提供保障。

3 智能化控制變電所建設實施方案

沙坪煤礦變電所智能化控制系統主要包括現場視頻監控、電力監控、光纖傳輸、安全管控系統，如圖 2 。

（1）視頻監控系統建設

按系統需要對變電所安裝高清攝像頭，安裝的攝像頭數量及位置要滿足變電所全方位無死角監控。各攝像頭視頻數據通過變電所內的工控機將數據傳輸至地面集控中心，集控中心即可通過顯示器遠程監視變電所內情況。

（2）電力監控系統建設

按系統需要對變電所安裝電力監控分站，電力監控分站的安裝數量要滿足變電所內所有綜合保護器接入，對接入的綜合保護器和分站均編號管理。系統通過分站對各個開關的運行數據進行監控和采集，并通過光纖系統傳輸至系統服務器中，實現集控中心遠程監控。

（3）光纖傳輸系統建設

光纖傳輸系統是礦井整個智能化控制系統的傳輸中樞系統，通過千兆光纖網絡將井下各變電所內的電力監控系統和視頻監控系統通過串口服務器、以太網交換機、光纖轉換器等方式連接至平地集控中心工控機，由工控機將數據整理至監控顯示器。

（4）安全監控系統建設

為保證變電所現場安全管理和實現無人值守，在變電所下風側安裝溫度傳感器和煙霧傳感器，并將傳感器監控數據線接入電力監控分站，溫度和煙霧傳感器的采集數據通過電力監控分站實時傳輸至地面集控中心。當煙霧或溫度傳感器數據發生異常，除現場發出報警信號外，平地集控中心監控系統將會自動發出報警信號，由集控中心工作人員通過高清攝像頭查看現場情況并立即采取應對措施進行處理。

圖2 沙坪煤礦變電所智能化控制系統建設實施方案

4 變電所智能化控制系統的使用效果

自2019 年6 月投入運行以來，利用服務器對各類數據進行井下分析、存儲和管理，實現對井下所有變電所的運行狀況進行遠程監視和監控，及時處理故障，避免越級跳閘，實現無人值守，減少了18 個固定崗位人員，保障了供電系統的穩定性，提高了礦井安全工作效率和經濟效益。