曹海龍

（山西晉神沙坪煤業(yè)有限公司，山西 河曲 036500）

隨著煤炭行業(yè)的不斷發(fā)展和煤礦企業(yè)在安全、高效生產(chǎn)方面的需要，煤礦井下大力推廣智能化控制設(shè)備以滿足礦井安全高效生產(chǎn)，同時(shí)降低員工勞動(dòng)強(qiáng)度和用工投入。本文通過研究設(shè)計(jì)變電所智能化控制系統(tǒng)來實(shí)現(xiàn)沙坪煤礦井下變電所無人值守智能化控制[1-4]，對提升礦井供電管理水平，促進(jìn)礦井安全高效發(fā)展具有重要意義。

1 變電所智能化控制系統(tǒng)整體布局及應(yīng)用

建設(shè)工業(yè)以太網(wǎng)和地面集控中心，在變電所安裝高清攝像頭和電力監(jiān)控分站，利用光纖系統(tǒng)的以太網(wǎng)將變電所的高清攝像頭和電力監(jiān)控分站同地面集控中心進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)連接，完成變電所智能化控制系統(tǒng)的整體布局，實(shí)現(xiàn)智能監(jiān)控和監(jiān)視。一是利用地面集控中心對井下變電所所有控制開關(guān)、變壓器、高爆等運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)控。日常監(jiān)控中，智能化控制系統(tǒng)能夠及時(shí)分析出異?？刂崎_關(guān)并發(fā)出警報(bào)，提醒地面集控中心工作人員，采取遠(yuǎn)程關(guān)閉操作，防止越級跳閘給其他設(shè)備造成停運(yùn)影響，實(shí)現(xiàn)智能遠(yuǎn)程控制。二是利用高清攝像頭對變電所工作環(huán)境進(jìn)行監(jiān)視管理。在日常監(jiān)視過程中，利用現(xiàn)場安裝并連接到集控中心的高清攝像頭對整個(gè)變電所以及變電所內(nèi)的供電系統(tǒng)進(jìn)行監(jiān)視，一旦發(fā)現(xiàn)異常，系統(tǒng)可立即自動(dòng)發(fā)出警報(bào)，提醒工作人員進(jìn)行處理，實(shí)現(xiàn)變電所集中操控管理，并對變電所內(nèi)的各設(shè)備的運(yùn)行數(shù)據(jù)、故障報(bào)警記錄進(jìn)行數(shù)據(jù)采集和存儲(chǔ)，便于查詢和統(tǒng)計(jì)。

煤礦井下的一些核心設(shè)備，例如井下局部通風(fēng)機(jī)、礦井主要進(jìn)回風(fēng)風(fēng)機(jī)等，需采用雙電源、雙回路供電的設(shè)備，且兩個(gè)電源回路在正常切倒或異常情況需切倒電源回路的情況下需要進(jìn)行不中斷自動(dòng)切換，將該控制線路接入智能化控制系統(tǒng)中，采用智能化控制切倒，可實(shí)現(xiàn)不中斷自動(dòng)切換，保證核心設(shè)備的正常運(yùn)轉(zhuǎn)。變電所智能化控制系統(tǒng)整體布局如圖 1 。

圖1 變電所智能化控制系統(tǒng)整體布局示意圖

2 變電所智能化控制系統(tǒng)中的各種功能

2.1 視頻監(jiān)控及數(shù)據(jù)采集

通過變電所內(nèi)的高清攝像頭對整個(gè)變電所進(jìn)行全方位監(jiān)視和錄像，由光纖系統(tǒng)將視頻實(shí)時(shí)傳輸至系統(tǒng)服務(wù)器中，通過集控中心大屏幕進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控；通過變電所內(nèi)安裝的電力監(jiān)測分站對設(shè)備的運(yùn)行電壓、電流、功率、故障數(shù)據(jù)等采集，將數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)傳輸至服務(wù)器中，由服務(wù)器進(jìn)行監(jiān)視和分析，發(fā)現(xiàn)異?；蚬收霞皶r(shí)發(fā)出指令進(jìn)行處理，實(shí)現(xiàn)智能監(jiān)控。

2.2 避免越級跳閘

智能化控制系統(tǒng)具有分級式零時(shí)限網(wǎng)保護(hù)功能，主要利用系統(tǒng)監(jiān)控、核對上下各級開關(guān)的整定值是否存在故障，確保各級開關(guān)的整定值符合從下到上的跳閘順序，避免越級跳閘導(dǎo)致大面積停電現(xiàn)象，保障供電系統(tǒng)的穩(wěn)定性。

2.3 遠(yuǎn)程操作控制

將變電所內(nèi)的所有開關(guān)接入智能化控制系統(tǒng)后，除可進(jìn)行現(xiàn)場操控外，還可實(shí)現(xiàn)對各個(gè)開關(guān)進(jìn)行遠(yuǎn)程操控，保證異常情況下的及時(shí)斷電處理及恢復(fù)后的及時(shí)逐級供電控制，為無人值守和高效操控提供保障。

3 智能化控制變電所建設(shè)實(shí)施方案

沙坪煤礦變電所智能化控制系統(tǒng)主要包括現(xiàn)場視頻監(jiān)控、電力監(jiān)控、光纖傳輸、安全管控系統(tǒng)，如圖 2 。

（1）視頻監(jiān)控系統(tǒng)建設(shè)

按系統(tǒng)需要對變電所安裝高清攝像頭，安裝的攝像頭數(shù)量及位置要滿足變電所全方位無死角監(jiān)控。各攝像頭視頻數(shù)據(jù)通過變電所內(nèi)的工控機(jī)將數(shù)據(jù)傳輸至地面集控中心，集控中心即可通過顯示器遠(yuǎn)程監(jiān)視變電所內(nèi)情況。

（2）電力監(jiān)控系統(tǒng)建設(shè)

按系統(tǒng)需要對變電所安裝電力監(jiān)控分站，電力監(jiān)控分站的安裝數(shù)量要滿足變電所內(nèi)所有綜合保護(hù)器接入，對接入的綜合保護(hù)器和分站均編號(hào)管理。系統(tǒng)通過分站對各個(gè)開關(guān)的運(yùn)行數(shù)據(jù)進(jìn)行監(jiān)控和采集，并通過光纖系統(tǒng)傳輸至系統(tǒng)服務(wù)器中，實(shí)現(xiàn)集控中心遠(yuǎn)程監(jiān)控。

（3）光纖傳輸系統(tǒng)建設(shè)

光纖傳輸系統(tǒng)是礦井整個(gè)智能化控制系統(tǒng)的傳輸中樞系統(tǒng)，通過千兆光纖網(wǎng)絡(luò)將井下各變電所內(nèi)的電力監(jiān)控系統(tǒng)和視頻監(jiān)控系統(tǒng)通過串口服務(wù)器、以太網(wǎng)交換機(jī)、光纖轉(zhuǎn)換器等方式連接至平地集控中心工控機(jī)，由工控機(jī)將數(shù)據(jù)整理至監(jiān)控顯示器。

（4）安全監(jiān)控系統(tǒng)建設(shè)

為保證變電所現(xiàn)場安全管理和實(shí)現(xiàn)無人值守，在變電所下風(fēng)側(cè)安裝溫度傳感器和煙霧傳感器，并將傳感器監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)線接入電力監(jiān)控分站，溫度和煙霧傳感器的采集數(shù)據(jù)通過電力監(jiān)控分站實(shí)時(shí)傳輸至地面集控中心。當(dāng)煙霧或溫度傳感器數(shù)據(jù)發(fā)生異常，除現(xiàn)場發(fā)出報(bào)警信號(hào)外，平地集控中心監(jiān)控系統(tǒng)將會(huì)自動(dòng)發(fā)出報(bào)警信號(hào)，由集控中心工作人員通過高清攝像頭查看現(xiàn)場情況并立即采取應(yīng)對措施進(jìn)行處理。

圖2 沙坪煤礦變電所智能化控制系統(tǒng)建設(shè)實(shí)施方案

4 變電所智能化控制系統(tǒng)的使用效果

自2019 年6 月投入運(yùn)行以來，利用服務(wù)器對各類數(shù)據(jù)進(jìn)行井下分析、存儲(chǔ)和管理，實(shí)現(xiàn)對井下所有變電所的運(yùn)行狀況進(jìn)行遠(yuǎn)程監(jiān)視和監(jiān)控，及時(shí)處理故障，避免越級跳閘，實(shí)現(xiàn)無人值守，減少了18 個(gè)固定崗位人員，保障了供電系統(tǒng)的穩(wěn)定性，提高了礦井安全工作效率和經(jīng)濟(jì)效益。