井下可視化電氣安全作業管控系統建設方案與研究

楊尊勝，張先春

（山東里能魯西礦業有限公司，山東 濟寧 272053）

煤礦井下電氣作業安全管控系統基于網絡拓撲、操作仿真、圖票一體化、微機防誤等技術。實現工作票、倒閘操作票的智能生成、防誤規則校核、自動模擬、全流程智能化管理；倒閘操作過程的強制閉鎖、防誤在線校驗與解鎖等實用功能，通過技術手段從根本上杜絕上述誤操作事故的發生。因此，推廣實施煤礦井下電氣作業安全管控系統能夠通過先進的“技防”手段構建煤礦電網系統運維倒閘作業的智能化安全保障體系。

1 當前系統現狀

目前，魯西煤礦針對井下電力系統的運維管理主要依據《煤礦安全規程》《機電管理制度》等。工作票、操作票以人工手擬的方式編制、人工流轉的方式進行簽名確認、紙質方式進行存檔保管；高壓設備無防誤操作強制閉鎖手段，電工根據手寫的操作票進行操作； 設備檢修通過掛牌的方式提示相關設備正在進行檢修工作，禁止合閘。

2 系統建設實施的必要性

安全生產一直是煤礦企業最重要的目標，也是企業發展的生命線。對于煤礦供電系統的運維倒閘操作安全管理，傳統的“人防+制度”管理模式無法滿足當前安全生產的需求，主要體現在：

（1）當前的工作票、操作票采用人工手擬的方式，票的準確性完全依賴于擬票人員的技術水平、經驗和責任心，缺少防誤規則的判斷，容易開出錯誤的操作票，進而導致倒閘操作誤操作；

（2）工作票、操作票手寫效率低，流轉繁瑣，影響工作效率，延長設備檢修時間，對整個礦井的生產帶來不良的影響；

（3）現場高壓設備缺乏強制閉鎖，大部分開關柜只有手車與開關的機械聯鎖，仍然無法避免走錯間隔、帶電開后柜門及帶電掛接地線等誤操作行為；

（4）進行設備檢修工作時，沒有強制的安全措施保證防止誤合上級電源，向檢修設備通電的行為，給檢修人員帶來極大的安全風險。

因此，有必要實施基于智能兩票與防誤閉鎖為核心功能的井下電網電氣作業安全管控系統項目。系統通過網絡拓撲、操作仿真、圖票一體化、微機防誤等技術，實現票的圖形化、電子化、網絡化，實現操作票的安全防誤校驗、網絡高效流轉；實現倒閘操作過程強制閉鎖，操作步驟通過防誤專家庫在線防誤校驗等安全措施。通過上述“技術手段”從根本上杜絕上述誤操作事故的發生，保障操作人員和檢修人員的安全，并提高倒閘操作效率。構建煤礦供電系統運維倒閘作業的智能化安全保障體系。

3 建設方案

隨著煤礦智能化、無人化趨勢的發展，高效、安全地為煤礦的生產提供電力是煤礦電網系統的發展目標。煤礦電力系統存在以下需求：

（1）工作票、操作票電子化、流程化管理需求；

（2）工作票、操作票內容標準化、安全性需求；

（3）刀閘操作與檢修操作等運維工作安全需求；

（4）現場電氣作業的可視化聯動需求。

煤礦井下電氣作業安全管控系統采用網絡拓撲、操作仿真、圖票一體化、微機防誤等技術。實現倒閘操作票的智能生成、防誤規則校核、自動模擬、全流程智能化管理；倒閘操作過程的強制閉鎖、防誤在線校驗與解鎖等實用功能，通過技術手段從根本上杜絕上述誤操作事故的發生。

本項目煤礦可視化電氣作業安全管理系統方案網絡拓撲如圖1 所示，實施區域主要包含地面監控中心以及井下-300m 水平中央變電所、-405m 水平中央變電所、一采區變電所、-405m 水平采區變電所、輔助采區變電所、北區變配電點、雙速絞車配電點。通過對一次設備加裝鎖具，對其操作實施強制閉鎖，地面監控中心通過模擬、預演，可檢驗、打印和傳輸操作票，運行人員可按照倒閘操作票的順序，模擬預演后對設備進行操作，避免正常情況下由于操作順序不當而引起各種電氣設備誤操作，實現以下防誤操作要求：

圖1 網絡拓撲圖

（1）防止誤拉合斷路器；

（2）防止誤入帶電間隔；

（3）防止向檢修區域誤送電；

（4）防止帶電掛地線或合接地刀閘

（5）防止帶電開蓋。

4 系統建設組成

4.1 地面監控中心建設

地面監控中心硬件配置服務器1 臺、工作站1 臺、地面傳輸控制器1 臺、打印機1 臺，軟件安裝KJ360-SF 智能電氣安全操作防誤專家系統軟件。其中服務器與工作站、傳輸控制器以及打印機在同一局域網中，通過以太網進行數據通信；服務器通過以太網與供電監控系統進行數據通信，獲取設備狀態信息與遙控操作校驗程序。服務器配置SQL 數據庫、智能電氣安全操作防誤專家系統軟件服務端；工作站配置智能電氣安全操作防誤專家系統軟件客戶端?？蓪崿F井下供電系統的拓撲圖形顯示、防誤規則專家庫的配置以及操作票的圖形開票、防誤邏輯校驗、預演仿真、網絡審批、打印和操作序列傳輸至解鎖控制器。

4.2 -300m 中央變電所建設

中央變電所原安裝有與地面監控中心光纖環網通信的KJ360-F 礦用隔爆兼本安型電力分站，可引出兩路以太網分別接入KXH12(B) 礦用本安型控制器（傳輸控制器）、KT154-F5 礦用本安型無線基站。中央變電所配置1臺KXH3.7(A) 礦用本安型控制器（解鎖控制器），可通過KXH12(B) 礦用本安型控制器（傳輸控制器）接收從地面傳輸的操作票；通過KT154-F5 礦用本安型無線基站與地面智能電氣安全操作防誤專家系統進行實時通信，實現在線防誤校驗。

中央變電所共有20 臺高壓開關柜，每臺開關柜需要7把防誤閉鎖鎖具分別對開關（1 把）、手車門（1 把）、前門（1把）、后門（1 把）以及接地線進行閉鎖（1 把），共需100把防誤閉鎖鎖具，其中SH3.3-KGE 礦用本安型電磁鎖(開關用）80 把，SH3.3-DXE 礦用本安型電磁鎖(地線用）20 把。SH3.3-KGE 礦用本安型電磁鎖(開關用）采用強力粘貼的方式固定在開關柜本體上，SH3.3-DXE 礦用本安型電磁鎖(地線用）通過螺絲與緊固附件固定在接地銅排上。

4.3 -405m 水平中央變電所建設

-405m 水平中央變電所原安裝有與地面監控中心光纖環網通信的KJ360-F 礦用隔爆兼本安型電力分站，可引出兩路以太網分別接入KXH12(B)礦用本安型控制器（傳輸控制器）、KT154-F5 礦用本安型無線基站。新增1 臺KDW127/12B 礦用隔爆兼本安型直流穩壓電源KXH12(B)給礦用本安型控制器（傳輸控制器）供電。-405m 水平中央變電所配置1 臺KXH3.7(A)礦用本安型控制器（解鎖控制器），可通過KXH12(B)礦用本安型控制器（傳輸控制器）接收從地面傳輸的操作票；通過KT154-F5 礦用本安型無線基站與地面智能電氣安全操作防誤專家系統進行實時通信，實現在線防誤校驗。

-405m 水平中央變電所共有18 臺高壓防爆開關，每臺高壓防爆開關需要7 把防誤閉鎖鎖具分別對分合閘按鈕（2 把）、母線腔門（2 把）、出線腔門（2 把）以及接地線進行閉鎖（1 把），共需126 把防誤閉鎖鎖具，其中SH3.3-KGE 礦用本安型電磁鎖(開關用）108 把，SH3.3-DXE 礦用本安型電磁鎖(地線用）18 把。SH3.3-KGE 礦用本安型電磁鎖(開關用）采用強力粘貼的方式固定在開關柜本體上，SH3.3-DXE 礦用本安型電磁鎖(地線用）通過螺絲與緊固附件固定在接地銅排上。

4.4 其他采區變電所及配電點建設

其他采區變電所及配電點利用原安裝有與地面監控中心光纖環網通信的KJ360-F 礦用隔爆兼本安型電力分站，通過以太網分別接入地面監控中心，按照每臺高壓防爆開關配置6 把SH3.3-KGE 礦用本安型電磁鎖(開關用），1 把SH3.3-DXE 礦用本安型電磁鎖(地線用）建設安裝。

5 結語

實施井下電網防誤操作系統，能夠保障工作人員和設備的安全，并提高作業效率，具有很好的經濟效益以及深遠的社會效益。

5.1 經濟效益

該項目的提出主要是為了提高供電倒閘操作安全性，保障人員和設備的安全的同時提高工作效率，主要經濟效益體現在以下幾個方面：

（1）保障工作人員的人身安全本身就是最大的經濟效益；

（2）通過智能工作票、操作票提升倒閘操作效率；

（3）倒閘安全減少因誤操作帶來的停電時間，提高煤礦的經濟效益；

（4）減少了因誤操作導致電力設備損壞帶來的損失。

5.2 安全效益

安全生產是煤礦企業的首要目標，也是企業發展的生命線，人員的安全更是對整個企業的社會形象有直接的影響。

5.3 社會效益

防止倒閘誤操作，對整個供電系統的穩定運行有非常積極的意義，有利于煤礦整體的生產效益。井下電網防誤操作系統的實施不僅能提升煤礦的經濟效益，更對整個社會的安全生產工作產生積極的影響，具有巨大的社會效益。