煤礦智能電力調度系統的應用與分析

［摘 要］文章闡述了電力調度系統智能化建設的發展狀況，以及自動化、信息化、智能化技術在煤礦電力調度中的應用，根據電力行業的發展狀況，結合翼中能源峰峰集團電業分公司相關煤礦的實際情況，以期不斷提高煤礦電網電力調度系統的智能化，優化調度控制系統，不斷提高煤礦調度系統的穩定性、安全性。

［關鍵詞］煤礦電力；智能調度；自動化系統

［中圖分類號］TP18 ［文獻標志碼］A ［文章編號］2095–6487（2024）01–0118–03

1 研究背景

隨著我國煤礦經濟的發展，煤礦朝著集中化、規模化、智能化發展，煤礦用電需求越來越大，其安全性、穩定性要求也愈加嚴格。翼中能源峰峰集團電業分公司所屬10 余個礦，每個煤礦都有相應的變電站，這些變電站的調度指揮工作較為復雜。煤礦電力調度的主要任務是組織、指揮、指導及協調煤礦電力系統的運行，確保煤礦電力系統安全、穩定、可靠運行。為了提高煤礦配電效率和質量，對電力調度系統升級改造勢在必行。煤礦電力調度系統智能化基于自動化控制系統，集成智能技術、信息技術等，可實現煤礦電網的安全、準確調度。

2 煤礦電力調度存在的問題

（1）缺乏相應的專業技術人員。目前，全國絕大部分的煤礦系統只管理各自的電力系統，沒有集中的調度管理系統，專業的技術人員不齊全。雖然部分地區煤礦電力調度自動化系統已初步建立并運行，但由于缺乏相應的專業技術人員，運行維護跟不上，無法保證電力調動系統的安全、穩定、準確運行，無法發揮系統功能的專業性。

（2）缺乏相應的調度管理制度。煤礦電力調度大多是管理本礦的電力系統調配，對上級電網的配合較少，對于電網的質量、電網安全、信息安全、電力需求量、功率因數等電力調度指標管理模糊，調度自動化系統不完善，缺乏運行和管理經驗，沒有系統化、集中化的調度管理。調度系統無法滿足目前智能化、信息化、自動化的要求。

（3）煤礦企業電網主干網多采用輻射型接線，采用雙電源備自投方案，沖擊性負荷有諧波治理需求，井工煤礦電網有井上、井下兩部分，系統分散，沒有集中化管理。

3 煤礦智能電力調度系統功能特點

（1）智能化。煤礦智能電力調度系統需要承擔更大的調度運行壓力，對所屬的系統進行智能化監控，減輕操作人員的壓力，增加風險辨識的能力，通過系統的智能分析，為調度人員提供分析依據。

（2）高效化。煤礦智能電力調度系統需要實時、精準采集電力系統的運行數據，并對這些數據按照制訂好的邏輯進行分析處理，對重復、復雜的數據進行高效的利用分析，為電力系統調度人員節省大量的時間，提高信息處理的精度與效率。

（3）一體化。煤礦智能電力調度系統運用機器人、先進傳感、雙網雙系統冗余熱備等技術，統一對煤礦井上下各級煤礦供電設備進行遙測、遙控、遙信、遙調、遙視，具備故障錄波與諧波分析功能，能夠實現變電所環境、安防、消防一體化監控。

4 智能電網調度系統要求

調度系統需要橫向集成、縱向滲透設計，考慮調度與變電站、電廠的內部連接，實現系統集成操作，滿足智能電網調度集成化的要求，需有效地加強數據信息的收集和分析，增強調度人員的決策和控制能力。

4.1 人工智能技術在調度自動化系統應用

電力調度自動化系統發展中，需要建立一個完善的技術數據庫，數據庫匯總專業的經驗、做法等信息，把所有不同種類的信息輸入進一個數據庫，借助知識圖譜技術提取和凝練電力調度控制中心常年積累的系統運行數據、調度專業知識和人工經驗，再通過知識搜索和推理，智能分析，模擬專家的處理判斷過程，優化調度策略，有助于提升調度策略的有效性和經濟性。專家系統對歷史故障、事故、影響因素的差異和系統運行的實際運行狀況進行整合，結合理論與經驗對故障進行分析處理減少電網運行風險，當電力系統發生故障時，可以有效的分析問題并給與決策，從而避免或者減少事故的損失。

人工神經網絡技術是人工智能的重要組成，人工神經網絡技術通過模仿人體基本神經元，模仿人類思維模式，并將不同的程序連接組合，并利用多個神經元來構成人工神經元網絡，以實現不同電力信息數據有效的整合，根據調度系統的不同信息需求來開展相應處理。人工神經網絡智能以模擬人類大腦的信息處理，實現對信息的關聯學習、記憶并處理，提高信心傳輸與處理的準確性。人工神經網絡技術具備強力的學習能力，利用神經化數據分析的優勢，實現電力系統的基本控制、全方位的數據采集及分析反饋。

4.2 可視化技術及視頻聯動功能

隨著人工智能的發展，可視化技術也隨著不斷的創新和拓展應用。電力系統運行狀況通過可視化技術，將現場情況清晰的顯示出來，并轉化為相應的數據信息，便于系統對數據的分析，幫助人員掌握現場情況。可視化技術可以收集更多的信息，挖掘更多細節，再轉化為信息供人員進行分析，可以將數據、圖片等內容建立二維、三維畫面，減少人員數據的篩查，提高人員的工作效率。

調度室通過對視頻監控系統升級改造，實現視頻聯動功能。視頻監控系統對于調度系統來說是重要的一環，但是視頻監控系統大多是獨立存在的。當基站出現事故室，調度室智能通過調度系統顯示的告警信息判斷現場事故，無法第一時間了解現場的情況。通過將調度所轄電廠及變電站監控主接線圖開關設備與視頻監控系統的關聯，實現告警窗語音、推畫面、推視頻的多重聯動機制，及時有效地對事故，火災等緊急事件提供精準視頻監控支持。調度系統及時發現現場視頻，為調度指揮提供有力的支撐。

4.3 在線GIS應用，顯示所轄運行信息

實現所有變電站位置及供電范圍等銘牌信息顯示，實現超負荷自動預警、預警區域自動判斷、檢修人員實時位置跟蹤等功能，大幅提高對故障及預警事件等的運維檢修處理工作效率。

4.4 智能環境監測

變電站、電廠諸多系統都是單獨的，例如火災報警系統、局部放電檢測系統、無線測溫等系統。這些系統全都檢測四周環境保證安全生產的。調度系統可以將這些單獨的系統整合在一起。通過在變電站或配電室中配置水浸傳感器、煙感傳感器和溫度傳感器，設置好上下限，在監測達到門檻值后，系統自動告警彈窗，同時調度室顯示所在變電站或配電室的主接線圖，并可根據現場需要，通過短信、語音電話等通知現場運維人員，實現主動運維。

4.5 智能監測技術的應用

針對變電站、線路面多、線廣的特點，應用智能化的在線監控系統對變電站及線路進行監控，智能分析設備運行狀況，及時給出預警，幫助調度人員及時了解現場情況。

供電線路安裝智能在線檢測，變電站智能巡檢系統實現了遠程實時視覺監控，依托同步高分辨率廣域全景信息影像、可見光智能終端、紅外智能終端、智能圖像識別、等技術構建高效合理的智能感知體系，逐步取代現有監測系統；開發遠程智能視頻巡檢技術，強化設備運行監控強度和管理細度。通過多源智能感知體系構建，設備故障診斷技術研究，逐步實現監測的“智能化”與“無人化”，巡檢項目的的遠程化、實時化，設備故障診斷結果由“模糊”到“確知”，設備健康管理模式由“粗放”到“精細”。

4.6 新能源的應用與調度

隨著太陽能、風能等新能源的應用，對于新能源的調度管理日益嚴峻，本著國家加快建設新型電力系統的契機，依托市級電力系統，基于集團公司煤礦變電站和電廠及集團公司推行的新能源，建立“源網荷儲一體化”，實現能源資源最大化利用，通過源源互補、源網協調、網荷互動、網儲互動和源荷互動等多種交互形式。通過一體化集中調度，可以提高電力系統調度能力，構建新型電力系統。依托現代信息通訊及智能化技術，加強全網統一調度，充分發揮區域電網的調節作用。

4.7 需量及功率因數管理

需量及功率因數管理是電力調度系統中重要一部分。需量管理就是控制負荷的需要，使得這種最大需要功率不超過合同用電功率，提高負荷率。為了使需量管理更加完善，正確地使用負荷設備，定量地掌握負荷設備的種類、容量及運行情況，調度自動化系統需要需量管控，系統對需量監控、需量越限設置、歷史需量、需量預測等功能集中設置。如果能在這一基礎上進行需量控制，就可卓有成效地進行管理。

調度系統對功率因數進行監視，確保所轄變電站功率因數在0.93以上。調度系統通過無功負荷的監控、越限報警，制訂調節策略，可以保證功率因數在0.95以上。我公司通過對功率因數的監視，基本上做到了0.95 以上，減少了線路損耗，提高了電能利用率。

5 智能調度系統的技術關鍵

（1）利用調度中心分級管理模式，對變電站“五遙”技術，實現變電站無人值守。

（2）雙機、雙通道互為熱備用，高效的雙網絡技術。以實現對數據的無縫覆蓋。

（3）資源管理優化設備的運行維護以及壽命周期，充分利用智能化、信息化的技術，不斷優化系統運行，提高電力設備的利用率，延長設備的工作使用壽命，使電網的運行更加智能化且經濟高效。

（4）優化系統平臺：基于IEC91970CIM/CIS 進行優化， 運用C/S 結構， 實現SCADA/EMS/DMS/TMR 一體化平臺，強調中間件設計模式，是整個主站系統的核心，其提供的數據庫訪問、網絡、廣義軟總線、分布式運行管理等中間件，構成整個主站系統實時運行的基礎，在此平臺的基礎上，實現諸如監控、GIS、PAS 等功能。

（5）多系統之間的聯動，通過對已有的視頻監控、在線監測、設備監測預警等系統進行整合，符合集團公司智能化、一體化、信息化的要求。

（6）人工智能技術的應用。隨著電力系統的技術不斷創新，各種智能化技術的應用也日益廣泛。將人工智能技術運行到電力調度系統中，主要還是從專家數據庫、智能分析、可視化技術升級、網絡信息化等方面深入研究，優化電力調度安全運行系統，全面檢測電網內各類安全隱患，最大限度的發揮自動化、智能化的作用，實現調度工作的高效、穩定運行，降低電網事故率，減輕工作人員的負擔。

6 電力調度系統的應用分析

通過生產調度智能化系統改造后，實現網絡通道采集變電站運行的實時信息，對電網運行狀況進行監視、安全分析、狀態評估、負荷預測等；能夠從全局視野，對整個電網運行狀況進行監測和控制，能夠有效強化數據信息的采集與分析，增強決策與控制的能力，提高分公司供電系統的管理水平和自動化水平，所有監視、記錄等工作都可以由計算機系統自動完成，不僅提高數據精度，同時又避免人為的主觀干預，并且對于各種操作實時記錄，所有報警、跳閘等信息都能準確無誤地傳送到分公司服務器進行存儲。為后期查閱提供方便，大幅提高運行管理水平。

（1）提高調度的控制范圍與精度，調度系統智能判斷出運行情況，通過遠程調度設備，提高調度對系統的實時控制能力和應急響應速度，提升電網運行的安全性，同時也減少調度指令的流轉環節。

（2）集中監視、集中控制，加強集中化管理。調度掌握整體系統的信息，能夠及時、高效的響應系統狀態的異常變化，調整負荷分配、電壓，能夠準確了解事故狀況，保護動作情況。

（3）利用調度智能化系統“四遙”功能，逐步實現變電站無人值守，倒閘操作可由遠方來完成，大幅度降低人工成本，實現減人提效。

（4）提高終端能源利用效率，節約電量消費，提高供電可靠性，改善電能質量。

（5）使調度員能夠如實掌握電網運行第一手資料，及時準確判斷設備運行中出現故障的原因，從而協調、組織有關人員快速處理事故，大幅度提高電網供電可靠性。

7 結束語

傳統的電力調度自動化系統已不再滿足煤礦電力的安全需求，無法滿足現代化、智能化的要求，因此電力企業需要積極推進智能電網建設，積極利用智能化技術，提升電力調度系統，通過加強對智能化與電力調度技術的不斷深化研究，不斷優化電力調度系統，為煤礦電力系統帶來有效的安全保障。

參考文獻

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