王曉艷

（潞安礦業(yè)股份有限公司王莊煤礦，山西長治 046031）

0 引言

主變電所是煤礦井下核心的供電設(shè)置，其主要給采煤、掘進、運輸、通風(fēng)以及排水系統(tǒng)等環(huán)節(jié)供應(yīng)電力。由于當(dāng)前礦井自動化以及智能化的不斷發(fā)展，煤礦開采技術(shù)不斷革新，進而可以對井下供電設(shè)置進行有效地監(jiān)控，尤其可以實現(xiàn)無人看守井下主變電所，已經(jīng)成為井下主變電系統(tǒng)的發(fā)展趨勢。

某煤礦為了更好地實現(xiàn)對井下主變電所的智能化，引進智能化技術(shù)，不斷優(yōu)化電力監(jiān)控系統(tǒng)，主要從通信設(shè)施實施優(yōu)化，如智能化高壓開關(guān)以及智能化低壓饋電開關(guān)等。這樣可以在調(diào)度室內(nèi)實現(xiàn)對井下高壓開關(guān)以及低壓饋電開關(guān)的運行情況進行統(tǒng)一監(jiān)測，因此相關(guān)操作人員能夠同時實現(xiàn)自動監(jiān)測，如井下高壓開關(guān)的分閘合閘操作、故障復(fù)位以及參數(shù)整定等遠程操作等，從而實現(xiàn)了井下主變電所的無人化，能夠極大地提升供電系統(tǒng)的安全以及可靠性。

1 井下中央變電所現(xiàn)狀及存在問題

1.1 現(xiàn)狀

井底車場設(shè)置有中央變電所，與此同時設(shè)置有中央水泵房。其中中央變電采用高、低壓供電系統(tǒng)，并兩者都借助單母線分段的方式進行接線。在變電所內(nèi)部設(shè)置有傳統(tǒng)的KGS型號手車式高壓真空配電裝置16 臺，PA150 型號微機綜合保護測控裝置，VS1-12 /630-25型號高壓真空斷路器。具有遙控、遙測和通訊等功能［1］。

1.2 存在的問題

雖然在變電所設(shè)置有微機綜合保護測控裝置，可是由于尚未設(shè)置有關(guān)通信設(shè)置，因此并不能對變電所實現(xiàn)統(tǒng)一的保護通訊監(jiān)控。為此要想實現(xiàn)統(tǒng)一監(jiān)控，必須設(shè)置一個電力監(jiān)控分站，以實現(xiàn)和微機綜合保護測控系統(tǒng)之間的通訊。

對于低壓供電系統(tǒng)而言，并不能實現(xiàn)對信號的采集以及相應(yīng)的遠程控制，為此需要設(shè)置一個智能儀表、接觸器以及相應(yīng)的遠程智能監(jiān)控單元，且需要增設(shè)的單元能夠和低壓供電系統(tǒng)之間實現(xiàn)信息的交互，即實現(xiàn)信息的采集以及輸送［2］。

2 無人值守改造方案

2.1 高壓系統(tǒng)改造

中央變電所高壓系統(tǒng)有傳統(tǒng)的KGS型號手車式高壓真空配電裝置16臺，PA150型號微機綜合保護測控裝置，VS1-12/630-25 型號高壓真空斷路器，并且微控制器采用32 位ARM9內(nèi)核。這樣可以對高壓供電系統(tǒng)參數(shù)進行采集，如電流、電壓、有功功率與無功功率、功率因數(shù)以及對應(yīng)的頻率等［4］。可以實現(xiàn)分合閘出口繼電器輸出和4 路信號繼電器輸出的功能。

圖1 高壓系統(tǒng)通信結(jié)構(gòu)

由此可以看出，從硬件方面來看，該中央變電所高壓系統(tǒng)已經(jīng)具備實現(xiàn)無人值守的條件，只要再配置通訊分站以及底層通信網(wǎng)絡(luò)等即可實現(xiàn)信號的采集以及遠程控制。圖1 所示為高壓系統(tǒng)通信結(jié)構(gòu)圖。

2.2 低壓系統(tǒng)改造

中央變電所低壓系統(tǒng)設(shè)置有傳統(tǒng)的KDC1 型號手車式低壓配電裝置，以及常熟開關(guān)廠生產(chǎn)的CM1 型低壓斷路器，沒有設(shè)置測控儀表，不能實現(xiàn)遠程監(jiān)控。為了實現(xiàn)無人值守，需要對該系統(tǒng)進行優(yōu)化。通常可以將斷路器改造成電動操作裝置，然而在操作中發(fā)現(xiàn)斷路器前端凈距離為94 mm，而市場上低壓柜斷路器前端凈距離僅僅為75 mm，導(dǎo)致該方案不能實現(xiàn)。為此對于中央變電所低壓系統(tǒng)的監(jiān)控，只能增加電量采集裝置，這樣不需要增加電動操作機構(gòu)以及相應(yīng)的遠程分合斷路器，從而可以在地面實現(xiàn)對低壓系統(tǒng)的監(jiān)測。

2.3 底層功能

經(jīng)過上述硬件設(shè)置的改造，能夠為實現(xiàn)中央變電所高低壓系統(tǒng)電力監(jiān)控提供有效的硬件保障，從而為底層通信系統(tǒng)的改造奠定基礎(chǔ)，最終可以實現(xiàn)信息采集、上傳以及相應(yīng)的遠程控制等，便于工作人員對供電系統(tǒng)進行遠程的操作，如數(shù)據(jù)修改以及查詢等功能，可以對高低壓開關(guān)對應(yīng)的分合閘進行控制，修改微機綜合保護裝置中的參數(shù)，實現(xiàn)對運行參數(shù)的實時檢測等［5］。

3 地面監(jiān)控系統(tǒng)

3.1 改造方案

經(jīng)過分析可以在集控中心設(shè)置一臺電力監(jiān)控主機，其可以實現(xiàn)報警、儲存數(shù)據(jù)等功能。電力監(jiān)控主機在實施信號傳輸?shù)倪^程中，主要借助以太網(wǎng)，可以實現(xiàn)實時傳輸設(shè)備的運行參數(shù)，并且實現(xiàn)遠程操作。監(jiān)控主機配置的軟件為組態(tài)軟件，其可以實時顯示供電系統(tǒng)以及相關(guān)設(shè)備的參數(shù)變換，這樣操作人員可以隨時查看設(shè)備的運行情況，并且對設(shè)備檢測參數(shù)進行修改，當(dāng)運行的參數(shù)超過設(shè)定值時，遠程控制室就會出現(xiàn)報警指示，這樣操作人員可以及時發(fā)現(xiàn)問題，從而能夠?qū)υO(shè)備進行維護，避免不必要的損失。此外，可以依據(jù)自動化設(shè)置對井下供電系統(tǒng)實現(xiàn)遙控以及遙感，最終實現(xiàn)井下的無人看守，也可以通過對監(jiān)控數(shù)據(jù)的分析，幫助決策者實現(xiàn)對生產(chǎn)進度以及安全問題進行全方位的規(guī)劃［6］。

3.2 系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)

井下監(jiān)控設(shè)備能夠?qū)崿F(xiàn)配置電力監(jiān)控分站以及為KJ736-F設(shè)置提供防爆的作用。通常可以借助RS485 總線實現(xiàn)和設(shè)置在高壓控制柜中的微機綜合保護裝置連接，并且能夠連接低壓裝置中的智能儀表以及相應(yīng)的電量采集單元。采集系統(tǒng)可以借助以太網(wǎng)將采集的數(shù)據(jù)輸送給調(diào)度中心，最終在調(diào)度中心實現(xiàn)數(shù)據(jù)的存儲、轉(zhuǎn)發(fā)等。

3.3 系統(tǒng)功能

根據(jù)實際需要，通過分析信息集成，對智能化高壓開關(guān)、智能化電磁啟動器以及相應(yīng)的智能化低壓饋電開關(guān)等進行改造，從而完成井下電力監(jiān)控系統(tǒng)建設(shè)，相關(guān)工作人員可以在地面監(jiān)控中心實現(xiàn)如下操作：（1）可以進行遙測量、遙信量等操作，并且能夠?qū)崟r模擬量曲線等；（2）能夠打印遙測量日報表、遙信量報警以及斷電日報表等；（3）系統(tǒng)可以實現(xiàn)自我診斷，當(dāng)發(fā)現(xiàn)存在故障時，可以實現(xiàn)報警以及自動查詢與打印；（4）能夠?qū)崿F(xiàn)數(shù)據(jù)的備份等；（5）具有相關(guān)權(quán)限的工作人員可以隨時了解變電站設(shè)備的運行情況［7］。

4 結(jié)束語

（1）當(dāng)實施井下主變電所無人值守系統(tǒng)之后，操作人員能夠借助地面監(jiān)控主機查看設(shè)備的運行情況。這樣工作人員可以依據(jù)設(shè)備運行的實際情況，對設(shè)備進行有效地維護，從而能夠極大提高設(shè)備的可靠性，及時避免出現(xiàn)事故。與此同時，在服務(wù)器中可以存儲設(shè)備運行信息。工作人員可以方便地查看，從而可以給管理層提供強有力的決策依據(jù)。井下主變電在實施智能化之后，僅僅需要安排相應(yīng)的安全巡檢工作人員，即可完成對井下主變電設(shè)備的監(jiān)督，不僅可以節(jié)省大量的人工費用，而且可以有效地達到監(jiān)督的效果［8］。

（2）在設(shè)置井下中央變電所高壓系統(tǒng)的過程中，最大限度地借助現(xiàn)有硬件資源，提高了設(shè)備的使用效率。利用底層通信設(shè)備，再借助隔爆以及電力監(jiān)控分站，實現(xiàn)了數(shù)據(jù)的傳輸，傳輸設(shè)備使用了工業(yè)以太環(huán)網(wǎng)，不僅具有經(jīng)濟性，而且方便。