韓 樂

（山西汾河焦煤股份有限公司計(jì)劃處，山西 霍州 031400）

1 工程概況

山西汾河焦煤股份有限公司曹家溝煤礦現(xiàn)采用DF8002 電力應(yīng)用一體調(diào)度系統(tǒng)，該系統(tǒng)僅存在簡(jiǎn)單的遙測(cè)、遙信功能，無法實(shí)現(xiàn)遙控、遙調(diào)、遙視功能，調(diào)度公司無法有效地掌握各電站的運(yùn)行情況。因此急需對(duì)曹家溝煤礦電力調(diào)度系統(tǒng)進(jìn)行升級(jí)改造，完善遙控、遙調(diào)、遙視功能，使得公司調(diào)度人員能全面了解掌握曹家溝煤礦的電網(wǎng)運(yùn)行情況，保障曹家溝煤礦供電系統(tǒng)的安全性和穩(wěn)定性。

2 電網(wǎng)安全監(jiān)測(cè)監(jiān)控調(diào)度一體化系統(tǒng)的建設(shè)

2.1 建設(shè)思路

井上有6 個(gè)變電所，井下現(xiàn)有12 個(gè)變電所，部分變電所正處在負(fù)荷調(diào)整和改擴(kuò)建過程中。采用KJ360 礦用電力監(jiān)測(cè)監(jiān)控調(diào)度一體化系統(tǒng)對(duì)各變電所實(shí)施監(jiān)測(cè)監(jiān)控，實(shí)現(xiàn)對(duì)所屬變電站的遠(yuǎn)方監(jiān)測(cè)、監(jiān)控，在調(diào)度室對(duì)變電站實(shí)現(xiàn)遙信、遙測(cè)、遙調(diào)、遙控和遙視功能。該煤礦井上下電網(wǎng)監(jiān)控系統(tǒng)架構(gòu)如圖1 所示。

圖1 井上下電網(wǎng)監(jiān)控系統(tǒng)架構(gòu)

電網(wǎng)監(jiān)控系統(tǒng)共由三個(gè)部分組成：地面監(jiān)控主站、井下測(cè)控分站、高壓開關(guān)綜合保護(hù)器。測(cè)控分站與綜合保護(hù)器之間用雙絞線相連，構(gòu)成現(xiàn)場(chǎng)總線；測(cè)控分站與地面監(jiān)控主站之間用光纖相連，構(gòu)成雙環(huán)自愈的光纖以太網(wǎng)，該光纖以太網(wǎng)留有多個(gè)備用的以太網(wǎng)口，以便作其他業(yè)務(wù)通道。變電所的視頻、音頻系統(tǒng)，也可一同接入該以太環(huán)網(wǎng)系統(tǒng)。礦調(diào)度中心的供電監(jiān)控主站通過工業(yè)以太網(wǎng)對(duì)各開關(guān)實(shí)現(xiàn)遙測(cè)遙控。地面變電所參照井下變電所改造并接入環(huán)網(wǎng)。

2.2 建設(shè)內(nèi)容分析

在中央變電所、新中央變電所、南一采區(qū)變電所、北翼采區(qū)變電所、三采區(qū)中部電所、三采區(qū)變電所等處，分別設(shè)置一臺(tái)KJ360-F 分站，實(shí)現(xiàn)各個(gè)變電所的監(jiān)測(cè)監(jiān)控。

更換變電所的高壓開關(guān)柜保護(hù)為數(shù)字化帶有通信接口的保護(hù)。更換變電所高壓防爆開關(guān)保護(hù)為ZBT-11 綜合保護(hù)器。將KJ360-F 分站接入到1000M網(wǎng)交換機(jī)。井上下電網(wǎng)監(jiān)控系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖2 所示。

圖2 井上下電網(wǎng)監(jiān)控系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

該系統(tǒng)硬件部分由前置機(jī)、服務(wù)器、交換機(jī)、視頻矩陣、顯示大屏等設(shè)備組成，軟件系統(tǒng)由電力調(diào)度自動(dòng)化主站系統(tǒng)、電力調(diào)度集控系統(tǒng)、視頻監(jiān)控系統(tǒng)、調(diào)度通信系統(tǒng)、遠(yuǎn)抄計(jì)費(fèi)系統(tǒng)、通信通道監(jiān)測(cè)系統(tǒng)等幾部分組成。系統(tǒng)整體運(yùn)行情況由調(diào)度室統(tǒng)一監(jiān)測(cè)、監(jiān)控，系統(tǒng)整體運(yùn)行、維護(hù)由供用電部完成。

安裝供電監(jiān)控軟件，并提供OPC 數(shù)據(jù)服務(wù)，對(duì)井下供電系統(tǒng)進(jìn)行遠(yuǎn)程監(jiān)控，在調(diào)度主站顯示和記錄井下供電系統(tǒng)高壓開關(guān)的所有數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)遙信、遙測(cè)、遙調(diào)、遙控和遙視功能。

電力分公司實(shí)施井上下電網(wǎng)監(jiān)控系統(tǒng)的接入情況如表1 所示。

表1 接入保護(hù)器情況

3 系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)與特色分析

3.1 集機(jī)電一體化和調(diào)控一體化的系統(tǒng)設(shè)計(jì)

以 Linux 操作系統(tǒng)為基礎(chǔ)，各前置機(jī)、服務(wù)器及其子系統(tǒng)通過Linux 系統(tǒng)傳遞信號(hào)至調(diào)度室和機(jī)房，消除了Windows 操作系統(tǒng)下病毒、網(wǎng)絡(luò)攻擊等隱患，各服務(wù)器、前置機(jī)間單獨(dú)形成網(wǎng)絡(luò)，web 瀏覽服務(wù)器與公網(wǎng)間加裝單向防火墻、物理隔離，提高了電網(wǎng)安全監(jiān)測(cè)監(jiān)控系統(tǒng)的整體安全可靠性。

將調(diào)度自動(dòng)化功能、集控功能合二為一，實(shí)現(xiàn)電力調(diào)控一體化系統(tǒng)。將原來的變電監(jiān)控、變電運(yùn)行維護(hù)全面分離，將監(jiān)控業(yè)務(wù)與調(diào)度業(yè)務(wù)融合，實(shí)現(xiàn)電網(wǎng)調(diào)度與電網(wǎng)監(jiān)控一體化管理。本次系統(tǒng)建設(shè)主要完成了調(diào)控一體化技術(shù)在煤礦發(fā)供電系統(tǒng)中實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)、集中監(jiān)控、二次設(shè)備在線監(jiān)控、自動(dòng)電壓控制、智能告警等功能應(yīng)用，極大提高了電力調(diào)度水平，保證安全供電。

3.2 面向用戶統(tǒng)一管理系統(tǒng)功能

該各監(jiān)控子系統(tǒng)由主管單位全面掌控與維護(hù)，調(diào)度室統(tǒng)一監(jiān)測(cè)、監(jiān)控、綜合分析、協(xié)調(diào)指揮，既符合“誰使用、誰主管、誰負(fù)責(zé)”的原則，又有利于集團(tuán)各廠、礦全面安全供電的調(diào)度指揮生產(chǎn)，責(zé)權(quán)清晰。

3.3 實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)監(jiān)控保障安全供電

電網(wǎng)正常運(yùn)行時(shí)，調(diào)度人員通過報(bào)表、曲線、視頻監(jiān)控等功能實(shí)時(shí)監(jiān)視電網(wǎng)電流、電壓有功功率、無功功率、功率因數(shù)、負(fù)荷等參數(shù)，向各廠站操作人員發(fā)出調(diào)度指令，使之符合規(guī)定，保證集團(tuán)公司各廠、礦安全供電。

3.4 電力系統(tǒng)圖庫一體化技術(shù)

圖庫一體化是指把圖形與圖形在數(shù)據(jù)庫中對(duì)應(yīng)的信息作為一個(gè)整體來進(jìn)行處理。該系統(tǒng)電網(wǎng)圖庫一體化示意圖如圖3 所示。

圖3 電網(wǎng)圖庫一體化示意圖

電網(wǎng)規(guī)模越來越大，結(jié)構(gòu)越來越復(fù)雜，實(shí)際計(jì)算中需要的算法越來越多，以前的編程方法作為算法平臺(tái)已經(jīng)不能滿足目前的需要。為了降低算法對(duì)數(shù)據(jù)的依賴性，該系統(tǒng)建設(shè)即利用圖庫一體化技術(shù)來建模，大大縮短了系統(tǒng)建設(shè)時(shí)間，提高了工作效率。

3.5 故障錄波功能

ZBT-11 保護(hù)器本身具有故障錄波功能，當(dāng)開關(guān)出現(xiàn)異常、故障時(shí)，保護(hù)器自動(dòng)開始記錄開關(guān)的各種數(shù)據(jù)，同時(shí)將數(shù)據(jù)傳送到通信管理柜，進(jìn)行分析、處理，上傳至地面的數(shù)據(jù)服務(wù)器，在各個(gè)監(jiān)控工作站都可以查詢各種波形文件，對(duì)故障進(jìn)行分析、處理。精確的事件順序記錄和故障錄波功能，事故前后2s 的電壓、電流波形，有助于事故分析，迅速查找事故原因及故障點(diǎn)，大大縮短變電所停電時(shí)間及恢復(fù)送電時(shí)間，徹底避免故障后試合開關(guān)再次造成頂跳上級(jí)開關(guān)的問題。

3.6 規(guī)約擴(kuò)展性

對(duì)1EC61850 規(guī)約完善，適應(yīng)多種操作系電力系統(tǒng)常用通信規(guī)約主要由IEC61850、IEC61970、IEC61968 組成，IEC61850 是基于網(wǎng)絡(luò)通信平臺(tái)的變電站自動(dòng)化系統(tǒng)唯一的國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)，當(dāng)前電力系統(tǒng)常用規(guī)約主要是在微軟Windows 操作系統(tǒng)下運(yùn)行，此次通過對(duì)常用規(guī)約的補(bǔ)充和完善，使其可以在Linux、Unix、Windows 等多種操作系統(tǒng)下運(yùn)行。

4 安全經(jīng)濟(jì)社會(huì)效益分析

KJ360 礦用電力監(jiān)測(cè)監(jiān)控調(diào)度一體化系統(tǒng)在電力分公司中的實(shí)踐應(yīng)用起到了良好的效果，主要的安全經(jīng)濟(jì)社會(huì)效益如下：

（1）實(shí)現(xiàn)對(duì)電網(wǎng)運(yùn)行的安全分析和事故處理

供電電網(wǎng)異常運(yùn)行和故障的發(fā)生非常迅速，導(dǎo)致的因素也比較繁雜，如果不能及時(shí)的進(jìn)行準(zhǔn)確的判斷和處置，會(huì)導(dǎo)致煤礦供電網(wǎng)絡(luò)的崩潰，給煤礦造成較大的經(jīng)濟(jì)損失。同時(shí)會(huì)導(dǎo)致作業(yè)人員的人身安全受到危害，損壞煤礦開采設(shè)備。自動(dòng)化調(diào)度系統(tǒng)的應(yīng)用，會(huì)加強(qiáng)對(duì)電網(wǎng)運(yùn)行的安全分析，會(huì)及時(shí)地發(fā)現(xiàn)供電安全隱患，并及時(shí)提供相應(yīng)的故障處理措施，將安全隱患及時(shí)處理，損失降低到最低水平。

（2）實(shí)現(xiàn)電網(wǎng)運(yùn)行、實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)調(diào)度

系統(tǒng)的應(yīng)用，調(diào)度室能對(duì)煤礦電網(wǎng)實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)的監(jiān)控，在保障供電安全的基礎(chǔ)上，采用自動(dòng)化可以實(shí)現(xiàn)對(duì)供電電網(wǎng)的調(diào)節(jié)，降低能耗，實(shí)現(xiàn)節(jié)能的目標(biāo)。

（3）實(shí)現(xiàn)了變電站、電廠三網(wǎng)合一

在監(jiān)控中心不僅能看到電網(wǎng)數(shù)據(jù)，還能夠看到變電所、電廠的視頻圖像，并能夠與變電所實(shí)現(xiàn)電話聯(lián)系，對(duì)電網(wǎng)調(diào)度做到心中有數(shù)。

（4）通過此系統(tǒng)的安全使用，可以實(shí)現(xiàn)變電站的單人（無人）值守

實(shí)現(xiàn)在地面調(diào)度監(jiān)控中心對(duì)遠(yuǎn)方監(jiān)控點(diǎn)的“五遙”（遙測(cè)、遙信、遙調(diào)、遙控、遙視）功能，最大限度地提高了電力調(diào)度自動(dòng)化管理水平，實(shí)現(xiàn)變電所單人或無人值守。