范冠軍 于 彬

（貴州能發(fā)高山礦業(yè)有限公司，貴州 畢節(jié) 551512）

1 井下電力系統(tǒng)概括

高山煤礦井下現(xiàn)有三個變電所，每個變電所分別擔負著不同的區(qū)域設備用電。針對供電系統(tǒng)保護技術不完善、軟硬件應用技術平臺落后、電網的自動化應用水平偏低等現(xiàn)狀，在井下三個變電所現(xiàn)有設備基礎上安裝一套電力監(jiān)控系統(tǒng)。利用現(xiàn)代化的技術和手段，切實提高該礦井下變電所電力系統(tǒng)自動化水平，確保電力系統(tǒng)更加安全、穩(wěn)定、可靠運行。

2 系統(tǒng)建設目標

在安全、穩(wěn)定、可靠、先進的前提下，結合礦井實際情況建設一套集先進的繼電保護、監(jiān)測監(jiān)控、視頻監(jiān)控、語音通信等全面綜合電力監(jiān)控系統(tǒng)，實時監(jiān)控井下變電所電網的運行狀態(tài)。同時整個系統(tǒng)加入視頻監(jiān)視功能，打通目前變電所自動控制缺少聲音的技術壁壘，真正實現(xiàn)變電所自動安全高效運行，做到“無人值守”，有效提高礦井電網的自動化水平、運行效率和經濟效益。

3 系統(tǒng)組成

3.1 系統(tǒng)整體結構組成

高山煤礦井下電力監(jiān)控系統(tǒng)規(guī)劃為三部分：地面控制中心、工業(yè)以太網傳輸、各個變電所控制系統(tǒng)。地面控制中心設置在自動化操作間，配置操控站網絡發(fā)布服務器，實現(xiàn)對井下變電所電力系統(tǒng)的遠程監(jiān)測和控制。傳輸平臺采用工業(yè)以太網方式進行井上下數(shù)據(jù)傳輸，井下變電所系統(tǒng)配置電力監(jiān)控分站（電力監(jiān)控分站內配置PLC、交換機、通訊服務器）、先進綜合保護裝置、云臺攝像機，完成現(xiàn)場數(shù)據(jù)采集和監(jiān)測控制。

3.2 系統(tǒng)詳細結構組成

3.2.1 地面監(jiān)控室系統(tǒng)組成

地面控制中心設置在聯(lián)建樓自動化操作間，設置兩臺電力監(jiān)控主機。主機采用Windows 8/server 2008操作平臺，安裝定制開發(fā)的電力專業(yè)版監(jiān)組態(tài)軟件，監(jiān)控主機通過光纖以太環(huán)網與井下三個變電所內監(jiān)控分站通訊，完成數(shù)據(jù)交換，實現(xiàn)電力系統(tǒng)遠程搖測、遙控、遙信和遙調，實時顯示電網運行參數(shù)等，同時在監(jiān)控軟件配置web發(fā)布模塊，可實現(xiàn)對變電所的網絡發(fā)布功能，局域網或廣域網內有相應權限的用戶在辦公室內可以通過瀏覽器查看變電所電網系統(tǒng)實時運行情況。變電所內安裝有云臺攝像儀，監(jiān)控主機通過調用攝像儀軟件，可實現(xiàn)對變電所各項參數(shù)監(jiān)控的同時，對各檢測監(jiān)控點進行視頻巡航監(jiān)視，方便操作員更快速全面地了解變電所設備運行情況；同時地面配置一臺NVR，實現(xiàn)對視頻的存儲管理。

3.2.2 控制結構組成

根據(jù)電力監(jiān)控系統(tǒng)技術要求，結合井下變電所的實際情況，電力監(jiān)控系統(tǒng)采用監(jiān)控分站+綜合保護裝置控制結構（如圖1）。在每個變電所內分別安裝一臺電力監(jiān)控分站，監(jiān)控分站內配置環(huán)網交換機、通訊服務器及PLC，完成整套電力系統(tǒng)的控制邏輯運算。監(jiān)控分站與高、低壓綜合保護裝置分別采用CAN和485通訊協(xié)議進行通訊，實現(xiàn)對電力參數(shù)的采集及合分閘控制。各個綜合保護裝置與監(jiān)控分站通訊都是相互獨立，互不影響，在出現(xiàn)故障時不影響其他設備的運行，從而能夠充分保證系統(tǒng)穩(wěn)定可靠。同時，在控制邏輯規(guī)劃時，在地面監(jiān)控主機和監(jiān)控分站均出現(xiàn)故障時，通過現(xiàn)場操作設備控制按鈕，使設備仍能夠正常運行。

圖1 監(jiān)控分站和綜合保護裝置控制結構圖

4 系統(tǒng)功能特點

（1）地面自動化操作間監(jiān)控主機實時動態(tài)顯示井下變電所電網運行的參數(shù)，直觀了解設備及電纜運行狀態(tài)。

（2）實現(xiàn)遙控、搖信、搖測、搖調，通過地面監(jiān)控主機可對井下設備進行遠程參數(shù)整定修改及遠程合分閘等操作。

（3）采用光纖信號閉鎖電流保護實現(xiàn)上下級繼電保護的配合，從原理上可靠解決繼電保護的越級跳閘問題，為煤礦的安全生產提供可靠保障。

（4）配置獨立的兩路CAN總線通信接口，用于傳輸保護和測控信息，通信的快速性和可靠性，為構建可靠的礦井電站自動化系統(tǒng)提供了保障。

（5）采用先進的軟件設計，模塊化設計理念，基于嵌入式實時多任務操作系統(tǒng)的軟件平臺，可根據(jù)現(xiàn)場需求增減功能模塊，且提供開放式數(shù)據(jù)接口，方便系統(tǒng)的擴容升級。

（6）系統(tǒng)具有完善的故障保護報告處理、故障記錄及故障錄波數(shù)據(jù)能力，為技術人員排查故障提供參考。

（7）系統(tǒng)綜合保護裝置內置高性能智能電度表芯片，實時對電能消耗進行記錄、統(tǒng)計、生成固定的表格并能打印。

（8）在電力監(jiān)控系統(tǒng)中加入視頻監(jiān)控，實現(xiàn)監(jiān)控畫面的內嵌式聯(lián)動，為變電所監(jiān)控打通聲音監(jiān)聽壁壘，配置云臺攝像機還可實現(xiàn)設備故障時攝像機自動定位故障點，視頻定點巡航，按順序對各重要設備進行監(jiān)視，真正實現(xiàn)無人值守。

5 結 論

（1）自動化改造方案實施后，提高了電網系統(tǒng)自動化水平，減少變電所崗位司機9人，人均工資按3.6萬/人/年計算，一年共節(jié)省32.4萬元工資支出。

（2）能夠及時地了解現(xiàn)場的各種真實情況，節(jié)省人力的同時實現(xiàn)了數(shù)據(jù)的統(tǒng)一采集和上傳，及時獲取各類報警信息及電能消耗統(tǒng)計，切實確保設備安全運行，高效推進礦井的生產和安全管理。

（3）系統(tǒng)自動化改造以后，操作人員隨之減少，減少人為誤操作事故發(fā)生，在一定程度上降低了因人為誤操作造成的設備故障率，有效提高煤礦安全生產管理水平。