唐國茹 楊 軍 季志才

(河北鋼鐵集團(tuán)礦業(yè)有限公司石人溝鐵礦，河北 遵化 064200)

0 引言

某礦山變電站始建于70年代，屬終端用戶型變電站，站內(nèi)裝有兩臺容量12 500 kVA變壓器，兩臺變壓器供給側(cè)35kV電源分別引自兩路高壓線，分別經(jīng)311、301和321、302接入變電站內(nèi)兩臺主變，兩臺主變輸出到601、602，再分別接入兩段供電線路，然后分配到40余面高壓配電柜。站內(nèi)低壓線路主要有通訊線路、直流回路和交流回路。變電站現(xiàn)具備兩套交流供電方式，一套引自35kV側(cè)所內(nèi)變，另一套引自6kV側(cè)所內(nèi)變，在兩套所內(nèi)變電源均正常送電的前提下，一套出現(xiàn)問題，可自動切換到另一套運(yùn)行，如果不能自動切換，需檢查所內(nèi)變是否投入，并手動切換。變電站直流回路電源引自交流回路，經(jīng)3臺整流裝置和降壓裝置，變成直流電源，供給站內(nèi)直流設(shè)備使用，直流系統(tǒng)設(shè)有監(jiān)控裝置，主要監(jiān)視直流系統(tǒng)輸入和輸出電壓、電流和直流系統(tǒng)絕緣情況，一旦出現(xiàn)問題，將發(fā)出報警，并有文字提示。變電站共有有線和無線兩種通訊方式。

35kV變電站無人值守改造項目[7]，目的響應(yīng)國家電網(wǎng)“變電站標(biāo)準(zhǔn)化管理模式”號召，加強(qiáng)變電站安全管理，提高礦山本質(zhì)安全水平，同時緩解因礦山退休減員而造成的崗位人員空缺。從電力供應(yīng)、安全運(yùn)行和人員緊缺的綜合角度考慮，必須對變電站進(jìn)行無人值守改造[5]。

1 改造方案

1.1 具體方案內(nèi)容

無人值守改造方案，主要是在現(xiàn)有變電站綜合自動化監(jiān)控狀況的基礎(chǔ)之上[1]，進(jìn)行升級改造，并且完善視頻監(jiān)視系統(tǒng)，增設(shè)火災(zāi)報警系統(tǒng)和風(fēng)機(jī)遠(yuǎn)程控制系統(tǒng)等內(nèi)容。取消礦山變電站內(nèi)固定值班操作人員，供電系統(tǒng)運(yùn)行狀況檢測、視頻監(jiān)控和主要操作由變電站原控制室、礦山調(diào)度中心、變電站管轄部門監(jiān)控室分工協(xié)作。變電站原控制室還保留操作權(quán)限；礦山調(diào)度中心可進(jìn)行遠(yuǎn)距離停電，不可遠(yuǎn)距離送電；變電站管轄部門監(jiān)控室不得進(jìn)行任何操作，僅進(jìn)行監(jiān)視[2]。

1.2 變電站綜合自動化監(jiān)控系統(tǒng)升級調(diào)試

1)配備3臺新電腦替換原后臺監(jiān)控系統(tǒng)的兩臺舊電腦，實現(xiàn)3個工作站監(jiān)控供電系統(tǒng)，并且三點之間互為主備。

變電站現(xiàn)場有一套后臺監(jiān)控系統(tǒng)，結(jié)構(gòu)形式為C/S ，針對當(dāng)前數(shù)字礦山遠(yuǎn)程遙控的技術(shù)要求該系統(tǒng)實屬落后，監(jiān)控系統(tǒng)主機(jī)配置較低，并且電子元件的老化造成運(yùn)行速度緩慢，故需對監(jiān)控系統(tǒng)及主機(jī)進(jìn)行更換，將礦山調(diào)度室、變電站管轄部門監(jiān)控中心各增設(shè)一臺主機(jī)作為工作站。

2)新增電度表峰谷平段電量統(tǒng)計接入功能，增設(shè)UT-5315型通訊管理機(jī)替換舊管理機(jī)，將站內(nèi)全部電度表接入至后臺系統(tǒng)形成耗電匯總表。

升級改造的后臺監(jiān)控系統(tǒng)具備數(shù)據(jù)采集與轉(zhuǎn)發(fā)[3]、運(yùn)行監(jiān)視、控制、報警、計算、統(tǒng)計、事件與歷史數(shù)據(jù)查詢、報表管理、保護(hù)管理等，其中計算用于對遙測及遙信量的不足進(jìn)行補(bǔ)充采集，對功率因數(shù)、負(fù)荷率等計算點(邏輯計算點、模擬計算點)與采集點(遙信、遙測、電度)在系統(tǒng)中具有相同的作用(如報警、存儲等處理中)進(jìn)行自定義公式計算。計算公式根據(jù)國網(wǎng)公司規(guī)定，可計算峰、平、谷值的電度數(shù)。

3)礦山變電站運(yùn)行無人值守后，遠(yuǎn)程不得解鎖。升級原有模擬五防操作系統(tǒng)為JOYO-B41型微機(jī)五防操作系統(tǒng)，實現(xiàn)在礦山調(diào)度指揮中心進(jìn)行五防操作的各種規(guī)范要求。

(1)強(qiáng)制性五防閉鎖：包括誤拉合斷路器、誤入帶電間隔、帶負(fù)荷拉隔離開關(guān)、帶電掛地線或合接地刀閘、帶地線(接地刀閘)合隔離開關(guān)五項誤操作功能。并且完善了倒母線操作、旁路母線充電及線路側(cè)驗電等閉鎖的功能。全面完善了模擬預(yù)演、權(quán)限管理、唯一操作權(quán)、實時邏輯和閉鎖元件五層防線，對誤操作進(jìn)行多層防范。

(2)設(shè)備對位：系統(tǒng)通過界面上的模擬元器件獲取當(dāng)前工作狀態(tài)，且通過監(jiān)控系統(tǒng)接收實際遙信或?qū)ξ挥洃?，校驗界面上各元器件的狀態(tài)是否與實際狀態(tài)相符，若不同則自動刷新重新定位。

(3)五防模擬操作：在防誤裝置上進(jìn)行模擬操作時，依據(jù)站內(nèi)主接線設(shè)備防誤操作圖及全部功能內(nèi)容，指引操作完成正確操作步驟。

(4)發(fā)送和存儲操作票：模擬操作結(jié)束后，系統(tǒng)將最后一次正確操作全過程內(nèi)容(一次操作票)自動保存并傳送至電腦鑰匙中，一次操作票中的內(nèi)容為相關(guān)的一次設(shè)備、二次操作部分。

(5)五防閉鎖：依據(jù)電腦鑰匙所提供的信息，倒閘操作工開始倒閘操作，對違背五防或與票中不符的操作，電腦鑰匙會進(jìn)行強(qiáng)制閉鎖，錯誤操作類別也是依據(jù)內(nèi)部來進(jìn)行判斷劃分，且以聲光報警方式提醒操作員。

(6)匯報對位功能：電腦鑰匙在倒閘操作順利完成后插入傳輸口，隨后反饋操作后的實際信息給電腦，確保界面上的設(shè)備狀態(tài)與現(xiàn)場設(shè)備實際狀態(tài)保持一致。在整個操作的全過程中，每個操作步驟都有語音提示，提醒操作人員正確操作，使得操作過程簡單明了。

(7)同時操作多個任務(wù)功能：可實現(xiàn)多個操作人員并行倒閘操作作業(yè)，相互聯(lián)系每個操作隊伍，排除了倒閘過程中各個任務(wù)之間彼此的先后順序顧慮。

(8)通訊接口功能：可以實現(xiàn)與任一監(jiān)控系統(tǒng)接口，能夠?qū)崿F(xiàn)遠(yuǎn)方操作及在線監(jiān)控操作的各種方式下可資源共享一次設(shè)備的強(qiáng)制閉鎖及設(shè)備狀態(tài)。

(9)防誤系統(tǒng)軟件功能：對已完成的模擬開票任務(wù)，使用預(yù)演功能對操作內(nèi)容進(jìn)行全程播放，快速熟悉正確的操作過程，并把操作票全部內(nèi)容傳送至電腦鑰匙，以便對設(shè)備的解鎖及操作進(jìn)行正確的步驟。

4)變電站二次設(shè)備備用電源采用蓄電池，主要對臺操作機(jī)構(gòu)、事故照明等重要設(shè)備進(jìn)行電源供應(yīng)?，F(xiàn)有蓄電池蓄電能力減弱，有全站失壓的可能性，操作故障等隱患，因此更換蓄電池。同時，直流屏蓄電池也處于老化階段,較原有性能大幅降低,職工維護(hù)工作量增多,故障率明顯升高,急需更換。

1.3 視頻監(jiān)控系統(tǒng)安裝調(diào)試

在礦山35 kV變電站內(nèi)遍布各關(guān)鍵區(qū)域，安裝由紅外網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)、硬盤錄像機(jī)、傳輸線路、交換機(jī)以及監(jiān)視器組成視頻監(jiān)控系統(tǒng)，實現(xiàn)對重要關(guān)鍵部位實時視頻監(jiān)視[4]。設(shè)置安裝網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)數(shù)量為16臺，實現(xiàn)“遙視”系統(tǒng)，能夠?qū)崟r、快速的掌握變電站整體運(yùn)行情況，發(fā)生異常情況時能及時作出應(yīng)急反應(yīng)，切實有效地提高變電站的整體安全水平。監(jiān)視部位布置情況：礦山變電站四周外墻安裝4臺，形成環(huán)路；電容室內(nèi)安裝一臺；變電站院內(nèi)，配電室外安裝兩臺；配電室內(nèi)安全位置安裝9臺，掌握整個變電室內(nèi)情況，見圖1。

圖1 變電站綜合自動化監(jiān)控示意圖

1.4 火災(zāi)報警系統(tǒng)的安裝與調(diào)試

火災(zāi)自動報警系統(tǒng)采用主要包括火災(zāi)探測裝置、手動報警觸發(fā)裝置、聲光報警裝置、火災(zāi)報警控制器和與之對應(yīng)的通訊模塊等的區(qū)域報警系統(tǒng)，該系統(tǒng)出現(xiàn)煙霧、火災(zāi)險情、超溫情況及時報警，如圖2所示。

圖2 火災(zāi)報警控制器系統(tǒng)圖

1)火災(zāi)探測器：通過研究學(xué)習(xí)電力變電站火災(zāi)特性情況，將光電感煙探測器以點式進(jìn)行分布，火災(zāi)報警系統(tǒng)控制器接入兩套探測總線，探測器的設(shè)置數(shù)量必須大于等于計算值，光電感煙探測器安裝間隔按極限曲線 D1～D11 規(guī)定的范圍。

N=S/K×A

(1)

式中：N—光電感煙探測器數(shù)量，只，N應(yīng)取整數(shù)；S—該光電感煙探測區(qū)域面積，m2；K—修正系數(shù)；A—光電感煙探測器的保護(hù)面積，m2。

根據(jù)該變電站實際情況，將測溫式電氣火災(zāi)監(jiān)控探測器主要安裝在電纜端子及接頭等易發(fā)熱區(qū)域，按變電站實際現(xiàn)狀宜采用可恢復(fù)式纜式線型感溫探測器，線型感溫火災(zāi)探測器采用直接接觸式的敷設(shè)方式對變電站電纜溝內(nèi)部動力電纜進(jìn)行實時探測；纜式線型感溫火災(zāi)探測器應(yīng)采用“S”形敷設(shè)在各層電纜的表面上。每一條回路的終端均配有終端盒及轉(zhuǎn)換盒，輸入到相應(yīng)模塊并且連接火災(zāi)報警系統(tǒng)的控制器。

2)手動報警裝置：手動火災(zāi)報警裝置安裝在礦山變電站內(nèi)部安全位置的墻壁上，安裝位置距地面高度達(dá)到1.3 m，并且兩套探測總線接入到火災(zāi)報警系統(tǒng)的控制器中，巡視電工發(fā)現(xiàn)有火災(zāi)隱患時，利用手動報警器向變電站管轄部門監(jiān)控中心發(fā)出報警信號，并啟動聲光報警器。

3)聲光報警器：在變電站管轄部門監(jiān)控中心和變電站值班室各安裝一臺聲光報警裝置，設(shè)置在建筑內(nèi)部拐角的明顯部位，聲壓級不小于 60 dB，能夠達(dá)到對火災(zāi)隱患及時作出應(yīng)急反應(yīng)。

4)火災(zāi)報警控制器：火災(zāi)報警系統(tǒng)控制器是系統(tǒng)的最核心裝置，具備智能化總線，分回路兩條，512個地址點數(shù)，配備繼電器有源輸出8路。

1.5 排風(fēng)機(jī)遠(yuǎn)程控制安裝調(diào)試

采用SIEMENS S7-200 SMART 系列 PLC 做為控制器的集中聯(lián)鎖控制形式，風(fēng)機(jī)的啟動/停止等操作與火災(zāi)報警系統(tǒng)進(jìn)行聯(lián)鎖，調(diào)度室可以遠(yuǎn)程啟停變電站現(xiàn)場電纜溝內(nèi)的兩臺軸流風(fēng)機(jī)，并且實時掌握風(fēng)機(jī)運(yùn)行狀況。

2 改造施工，嚴(yán)格控制危險源

由于35 kV變電站無人值守改造施工過程，在安裝煙霧傳感器及火災(zāi)報警系統(tǒng)時，安裝位置距高壓柜目排較近，并且在變電站運(yùn)行中進(jìn)行，必須安全距離不夠的注意事項。在施工時首先由技術(shù)人員與施工單位進(jìn)行了安全技術(shù)交底，明確帶電位置；其次在每一部分施工內(nèi)容實施前，提前做好相應(yīng)部位的停電及倒閘操作，確保安全施工的基礎(chǔ)上，保證了井下礦山一級負(fù)荷工地按要求及變電站對外輸出供配電任務(wù)完成。通過安全措施的嚴(yán)格執(zhí)行，使得整個改造過程中未發(fā)生任何事故，保證了安全施工。

3 結(jié)語

該項目對礦山變電站無人值守領(lǐng)域發(fā)揮了促進(jìn)作用，對其它礦山也具有重要的借鑒意義，可在同類型礦山中進(jìn)行推廣應(yīng)用，經(jīng)濟(jì)、安全和社會效益巨大[8]。