范 征 王彥文

(中國(guó)礦業(yè)大學(xué)機(jī)電與信息工程學(xué)院(北京)，北京 100083)

礦井高壓電網(wǎng)智能化改造標(biāo)準(zhǔn)的引用

范 征 王彥文

(中國(guó)礦業(yè)大學(xué)機(jī)電與信息工程學(xué)院(北京)，北京 100083)

通過分析煤礦供電面臨的問題與需求，依據(jù)國(guó)家智能電網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)體系、煤礦安全標(biāo)準(zhǔn)及用電特殊需求，提出了煤礦智能電網(wǎng)建設(shè)的核心技術(shù)及標(biāo)準(zhǔn)，對(duì)煤礦企業(yè)生產(chǎn)供電建設(shè)和現(xiàn)代化改造有較大的參考與實(shí)際應(yīng)用價(jià)值。

礦井；高壓電網(wǎng)；智能化需求；技術(shù)；標(biāo)準(zhǔn)

0 引言

礦井高壓電網(wǎng)的安全、可靠運(yùn)行是煤礦安全生產(chǎn)的重要保障，建設(shè)智能化礦井電網(wǎng)可以減少井下生產(chǎn)、維護(hù)工作人員的數(shù)量，大大提高煤礦生產(chǎn)效率和安全水平。

1 智能電網(wǎng)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)研究進(jìn)展

我國(guó)高度重視智能電網(wǎng)的標(biāo)準(zhǔn)化制定工作，2010年，國(guó)家智能電網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)化總體工作推進(jìn)組制定了《智能電網(wǎng)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)體系研究及制定規(guī)劃》；2012年后，國(guó)家電網(wǎng)公司出臺(tái)了一系列完善智能電網(wǎng)發(fā)展的政策法規(guī)，圍繞新能源發(fā)電、智能輸變電、電動(dòng)汽車充電設(shè)施等不斷建立智能電網(wǎng)項(xiàng)目，取得了良好效果。

2 礦井高壓電網(wǎng)結(jié)構(gòu)與智能化需求

礦井供電系統(tǒng)通常采用三級(jí)供電方式，基本結(jié)構(gòu)是從地面變電站6 kV母線上引出2條高壓輸電線，通過井筒入井送入井下中央變電所[1]。目前，煤礦井下高壓電網(wǎng)問題諸多：安全體系不完善，最為嚴(yán)重的礦井事故——瓦斯及粉塵爆炸，發(fā)生原因與井下機(jī)電設(shè)備檢修維護(hù)人員的客觀工作困難和誤操作有密切關(guān)系；供電電能質(zhì)量水平較低，繼電保護(hù)整定配合、井下電壓壓降、系統(tǒng)諧波等問題突顯，難以滿足大功率采煤機(jī)組、運(yùn)輸設(shè)備以及大量新型電力電子器件的要求；實(shí)時(shí)監(jiān)控系統(tǒng)和自動(dòng)調(diào)度系統(tǒng)缺失，保護(hù)系統(tǒng)和補(bǔ)償裝置未形成網(wǎng)絡(luò)，自動(dòng)化程度不夠。

智能電網(wǎng)技術(shù)能夠很好地解決煤礦井下高壓電網(wǎng)目前面臨的問題：通過建設(shè)礦井電網(wǎng)智能平臺(tái)，可以形成完善的用戶智能服務(wù)過程，實(shí)現(xiàn)礦井電網(wǎng)數(shù)據(jù)管理、信息維護(hù)監(jiān)管、電網(wǎng)空間信息以及生產(chǎn)調(diào)度集成等功能；大大減少井下人工現(xiàn)場(chǎng)操作、維護(hù)時(shí)間；通過建設(shè)礦井智能電網(wǎng)，可以提高礦井電網(wǎng)電能質(zhì)量和供電可靠性；通過網(wǎng)絡(luò)化遠(yuǎn)程監(jiān)控及操作，可以提高設(shè)備管理、利用效率。

3 核心技術(shù)及標(biāo)準(zhǔn)的引用

3.1 煤礦智能變電站建設(shè)及標(biāo)準(zhǔn)

煤礦智能變電站技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)主要涉及變電站設(shè)計(jì)、建設(shè)、調(diào)試和運(yùn)維等方面。煤礦智能變電站在位置、電壓等級(jí)、系統(tǒng)接線方式、主變?nèi)萘亢筒贾梅绞降鹊倪x擇上可以參考常規(guī)變電站國(guó)家建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)，在智能化改造、智能變電站設(shè)備和智能變電站自動(dòng)化系統(tǒng)設(shè)計(jì)方面可以參考智能電網(wǎng)相關(guān)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)。本智能變電站系列標(biāo)準(zhǔn)以全站信息數(shù)字化、通信平臺(tái)網(wǎng)絡(luò)化、信息共享化為基本要求，提出自動(dòng)信息采集、測(cè)控、保護(hù)、計(jì)量等智能變電站基本功能，并可在滿足煤礦生產(chǎn)需要的基礎(chǔ)上支持電網(wǎng)實(shí)時(shí)自動(dòng)控制、智能調(diào)節(jié)、智能調(diào)度，協(xié)同上級(jí)電網(wǎng)供電分析決策。

具體如表1所示。

表1 智能變電站核心引用標(biāo)準(zhǔn)

3.2 礦井高壓智能電網(wǎng)配電系統(tǒng)及標(biāo)準(zhǔn)

常規(guī)的礦井高壓電網(wǎng)配電設(shè)備除滿足電壓、容量等基本要求外，還必須符合《煤礦安全規(guī)程》的相關(guān)條例。礦井高壓智能電網(wǎng)配電系統(tǒng)以配電自動(dòng)化系統(tǒng)為核心，綜合利用智能配電設(shè)備及多種通信方式，實(shí)現(xiàn)礦井高壓電網(wǎng)的自動(dòng)化運(yùn)行、監(jiān)控與科學(xué)管理。

標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定了配電自動(dòng)化系統(tǒng)的體系結(jié)構(gòu)，配電主站、子站及配電遠(yuǎn)方終端的功能、主要技術(shù)指標(biāo)和要求，實(shí)現(xiàn)了配電調(diào)度一體化的目標(biāo)，滿足了自組織和無人化自動(dòng)管理的需求。分布式電源和儲(chǔ)能系統(tǒng)的接入，改變了傳統(tǒng)發(fā)電、用電必須動(dòng)態(tài)平衡的生產(chǎn)方式，實(shí)現(xiàn)了電能的合理高效利用，可以提高礦井高壓電網(wǎng)的安全、可靠及經(jīng)濟(jì)運(yùn)行水平[2]。

具體如表2所示。

3.3 礦井高壓智能電網(wǎng)信息及安全規(guī)范

信息技術(shù)和電力技術(shù)互相滲透，共同支撐起礦井高壓智能電網(wǎng)。利用先進(jìn)的信息技術(shù)、通信技術(shù)構(gòu)建實(shí)時(shí)智能的信息通信系統(tǒng)，支持多領(lǐng)域業(yè)務(wù)互入，并將為礦井高壓智能電網(wǎng)提供“即插即用”的功能拓展。

表2 礦井高壓智能電網(wǎng)配電系統(tǒng)核心引用標(biāo)準(zhǔn)

礦井高壓智能電網(wǎng)信息系列標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定了智能電網(wǎng)調(diào)度技術(shù)支持系統(tǒng)的電網(wǎng)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)通信協(xié)議、統(tǒng)一模型、系統(tǒng)管理等服務(wù)框架標(biāo)準(zhǔn)。在基礎(chǔ)平臺(tái)建設(shè)橫向上實(shí)現(xiàn)各類應(yīng)用系統(tǒng)一體化互操作運(yùn)行，縱向上實(shí)現(xiàn)上下級(jí)系統(tǒng)和數(shù)據(jù)庫(kù)間模型、數(shù)據(jù)、畫面等的系統(tǒng)共享。網(wǎng)絡(luò)及信息安全系列標(biāo)準(zhǔn)涉及煤礦及電力企業(yè)信息資產(chǎn)、載體、設(shè)備的安全保護(hù)[3]。信息安全的目標(biāo)是對(duì)信息化、自動(dòng)化、互操作等信息技術(shù)應(yīng)用過程中產(chǎn)生的潛在信息安全風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行有力防護(hù)。

具體如表3所示。

表3 礦井高壓智能電網(wǎng)信息及安全引用標(biāo)準(zhǔn)

4 結(jié)語(yǔ)

礦井高壓電網(wǎng)智能化改造引用的標(biāo)準(zhǔn)涵蓋了煤礦智能變電站、智能配電系統(tǒng)和系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)及信息安全3個(gè)方面。它的提出為煤礦企業(yè)電網(wǎng)智能化改造升級(jí)指明了建設(shè)方向，標(biāo)準(zhǔn)中變電站無人自動(dòng)化系統(tǒng)、遠(yuǎn)程配電系統(tǒng)監(jiān)控及智能調(diào)度技術(shù)的采用，提高了礦井高壓供電可靠性，降低了電網(wǎng)故障率，縮短了故障恢復(fù)時(shí)間，減少了井下電氣工作人員，提高了煤礦企業(yè)能效及收益。

[1]王彥文，高彥.煤礦供電技術(shù)[M].徐州：中國(guó)礦業(yè)大學(xué)出版社，2012

[2]劉振亞.智能電網(wǎng)技術(shù)[M].北京：中國(guó)電力出版社，2010

[3]王雷.智能電網(wǎng)調(diào)度技術(shù)支持系統(tǒng)的研究與應(yīng)用[D].北京：華北電力大學(xué)，2012

2014-06-18

范征(1989—)，男，山東聊城人，碩士研究生，研究方向：煤礦電力系統(tǒng)自動(dòng)化。

王彥文(1962—)，男，河北灤南人，教授，博士生導(dǎo)師，研究方向：電力系統(tǒng)微機(jī)監(jiān)控、礦山電氣安全。