王 彪，李保健，郭春華，劉建東，韓曉輝，黃明杰

（安徽馬鋼張莊礦業(yè)有限責(zé)任公司，安徽 六安 237400）

0 引言

通過(guò)將張莊礦變電站及各10kV 變配電室接入智能變配電系統(tǒng)，建成一個(gè)集電力監(jiān)控、電力調(diào)度為一體的管控一體化的系統(tǒng)平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)對(duì)張莊礦電網(wǎng)內(nèi)部的負(fù)荷及控制設(shè)備進(jìn)行實(shí)時(shí)綜合監(jiān)視，根據(jù)負(fù)荷特性，對(duì)內(nèi)部的負(fù)荷進(jìn)行優(yōu)化控制，保障電網(wǎng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行，提高電網(wǎng)能源利用效率及運(yùn)營(yíng)經(jīng)濟(jì)性，加強(qiáng)公司整體的電力調(diào)度與管理，從根本上解決電力資源利用與浪費(fèi)問(wèn)題，實(shí)現(xiàn)變電站及各10kV 變配電室無(wú)人值守、電力管理的信息化和現(xiàn)代化，提高企業(yè)生產(chǎn)效率和增強(qiáng)企業(yè)競(jìng)爭(zhēng)力。

1 電力系統(tǒng)概況

1.1 變配電室情況

張莊礦共有8 個(gè)10kV 及以上電壓等級(jí)的變配電室，有4 個(gè)變配電室配備后臺(tái)監(jiān)控系統(tǒng)，其中110kV 總降變電所配備北京四方的后臺(tái)監(jiān)控系統(tǒng)，主廠房10kV 高配室及中細(xì)碎10kV 高配室共用一套南京鈦能的后臺(tái)監(jiān)控系統(tǒng)，-480 水平中央變電所10kV 高配室配備國(guó)電南自的后臺(tái)監(jiān)控系統(tǒng)；另有4 個(gè)變配電室僅配備保護(hù)測(cè)控裝置，未配備后臺(tái)監(jiān)控系統(tǒng)。

1.2 電力系統(tǒng)參數(shù)

張莊礦電網(wǎng)進(jìn)線數(shù)量：2 路；

張莊礦電網(wǎng)進(jìn)線電壓：110kV；

電網(wǎng)設(shè)計(jì)容量：40000kVA；

主變壓器數(shù)量：2 臺(tái)；

主變壓器型號(hào)：SZ11-20000/110，110±8*1.25%/10.5kV。

2 問(wèn)題的提出

張莊礦各變配電室后臺(tái)監(jiān)控系統(tǒng)各行其是，不能進(jìn)行有效的融合；另有部分場(chǎng)站未配備后臺(tái)監(jiān)控系統(tǒng)，對(duì)電網(wǎng)各類狀態(tài)信息監(jiān)測(cè)力度不足；同時(shí)張莊礦地處偏僻，人員流動(dòng)較快，人力資源緊張，熟練的電力系統(tǒng)運(yùn)維人員較為缺乏；2020 年張莊礦正式達(dá)產(chǎn)，生產(chǎn)系統(tǒng)長(zhǎng)時(shí)間連續(xù)運(yùn)行，對(duì)電力系統(tǒng)的不間斷運(yùn)行提出了非常高的要求。通過(guò)提高電力系統(tǒng)的效率，迅速排除故障修復(fù)電力系統(tǒng)，降低電力管理成本，提高電力管理的效率成為擺在張莊礦面前需要解決的問(wèn)題。

3 提出解決方案

張莊礦110kV 變電所、主井、1#副井、2#副井均使用北京四方生產(chǎn)的保護(hù)測(cè)控裝置，井下-480 中央變電所使用國(guó)電南自生產(chǎn)的保護(hù)測(cè)控裝置，主廠房高配室及中細(xì)碎高配是使用國(guó)電南自生產(chǎn)的保護(hù)測(cè)控裝置，生活區(qū)高配室使用許繼電氣生產(chǎn)的保護(hù)測(cè)控裝置。通過(guò)將不同的保護(hù)測(cè)控裝置的不同協(xié)議的通信方式轉(zhuǎn)化為統(tǒng)一的104 協(xié)議，通過(guò)網(wǎng)絡(luò)通信接入通信網(wǎng)關(guān)，并由通信網(wǎng)關(guān)將數(shù)據(jù)通過(guò)光纖網(wǎng)絡(luò)上傳到后臺(tái)監(jiān)控系統(tǒng)；系統(tǒng)無(wú)論是以何種方式安裝，各功能單元均通過(guò)一個(gè)二芯通信電纜同通信匯集單元進(jìn)行通信。通信匯集單元是自動(dòng)化維護(hù)系統(tǒng)的核心，負(fù)責(zé)整個(gè)系統(tǒng)的管理和處置。其收集各功能單元的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)，采用標(biāo)準(zhǔn)通信協(xié)議，以不同的規(guī)約和速率，通過(guò)上行信道同上級(jí)調(diào)度及當(dāng)?shù)乇O(jiān)控進(jìn)行信息交換，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)方監(jiān)視；同時(shí)亦接受其下行控制，調(diào)度命令，并下達(dá)到對(duì)應(yīng)功能單元執(zhí)行，全面實(shí)現(xiàn)“四遙”功能等。

4 系統(tǒng)介紹

整個(gè)系統(tǒng)由智能集控中心操作員工作站、生產(chǎn)指揮中心五樓中心機(jī)房中心平臺(tái)和配電室監(jiān)控平臺(tái)組合而成。

其中生產(chǎn)指揮中心五樓中心機(jī)房中心平臺(tái)主要有數(shù)據(jù)服務(wù)器、電能量采集服務(wù)器、應(yīng)用服務(wù)器、Web 發(fā)布服務(wù)器等組成。

4.1 數(shù)據(jù)服務(wù)器

采集服務(wù)器主要為系統(tǒng)提供實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)管理支撐，負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)采集。以有線、無(wú)線等多種通信方式與地理分散的控制設(shè)備進(jìn)行實(shí)時(shí)采集與控制，將實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)提供給系統(tǒng)的歷史服務(wù)器來(lái)完成數(shù)據(jù)的上傳與指令下達(dá)。

4.2 歷史服務(wù)器

通過(guò)提供歷史數(shù)據(jù)接口服務(wù)對(duì)歷史數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)歸檔進(jìn)行分組。歷史數(shù)據(jù)倉(cāng)庫(kù)支持多種技術(shù)，包括計(jì)劃數(shù)據(jù)存儲(chǔ)、條件存儲(chǔ)、更改壓縮存儲(chǔ)、趨勢(shì)壓縮存儲(chǔ)以及更強(qiáng)大的生產(chǎn)數(shù)據(jù)分析和統(tǒng)計(jì)功能。

4.3 操作員工作站

操作人員工作臺(tái)是布局、操作人員和系統(tǒng)平臺(tái)的人機(jī)界面（MMI），充當(dāng)控制中心監(jiān)控系統(tǒng)中的客戶端，使操作人員能夠詳細(xì)了解配電點(diǎn)的狀態(tài)并執(zhí)行控制命令。

4.4 電能量采集服務(wù)器

對(duì)電能表數(shù)據(jù)每1h 自動(dòng)讀取一次并記錄至數(shù)據(jù)庫(kù)，提供電能表歷史數(shù)據(jù)查詢服務(wù)。

4.5 Web 發(fā)布服務(wù)器

Web 服務(wù)器上部署界面開(kāi)發(fā)工具，電力工藝圖的界面開(kāi)發(fā)都在Web 服務(wù)器上完成，Web 服務(wù)器從實(shí)時(shí)歷史庫(kù)調(diào)取實(shí)時(shí)歷史數(shù)據(jù)關(guān)聯(lián)對(duì)應(yīng)的界面，并進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)發(fā)布供網(wǎng)內(nèi)用戶調(diào)用，給用戶提供人機(jī)交互頁(yè)面工作。

4.6 配電室監(jiān)控平臺(tái)

每個(gè)配電室單獨(dú)配置通信網(wǎng)關(guān)，將本區(qū)域的電力運(yùn)行數(shù)據(jù)上傳到生產(chǎn)指揮中心五樓中心機(jī)房中心平臺(tái)，如圖1 所示。

圖1 配電室監(jiān)控平臺(tái)

5 方案實(shí)施及效果

經(jīng)改造后，整個(gè)系統(tǒng)采用104 通信規(guī)約將所有采集到的數(shù)據(jù)上傳至生產(chǎn)指揮中心五樓中心機(jī)房服務(wù)器進(jìn)行管理，通過(guò)生產(chǎn)指揮中心智能集控中心操作員工作站可以實(shí)現(xiàn)對(duì)張莊礦所有10kV 及10kV 以上電壓等級(jí)變配電室的集中控制及遠(yuǎn)程監(jiān)視，將張莊礦所有10kV 及10kV 以上電壓等級(jí)變配電室集中至智能集控中心進(jìn)行遠(yuǎn)程監(jiān)控，全面實(shí)現(xiàn)“四遙”功能，達(dá)到各變配電室無(wú)人值守的目的。具體功能如下。

（1）測(cè)量監(jiān)視功能：采集和處理變壓器、電容器、線路、母線等受控站主要設(shè)備的電壓、電流、有功功率、無(wú)功功率、主變壓器溫度、饋線頻率、相位、功率因數(shù)等；接入開(kāi)關(guān)、開(kāi)關(guān)、變壓器連接器位置信息的實(shí)時(shí)控制。

（2）電能量測(cè)量：人工抄表每月僅進(jìn)行2 次，抄表時(shí)間長(zhǎng)，數(shù)據(jù)誤差大，對(duì)生產(chǎn)指導(dǎo)意義不強(qiáng)，該系統(tǒng)每隔一小時(shí)自動(dòng)讀取電能量數(shù)據(jù)，徹底取代人工抄表，降低人工抄表數(shù)據(jù)誤差，同時(shí)可減輕人員抄表工作量。

（3）數(shù)據(jù)處理功能：遠(yuǎn)程信號(hào)反轉(zhuǎn)；手動(dòng)信號(hào)屏蔽；自動(dòng)檢測(cè)和抖動(dòng)的屏蔽；雙遠(yuǎn)程通信節(jié)點(diǎn)；根據(jù)總事故信號(hào)和保護(hù)信號(hào)，自動(dòng)識(shí)別事故變位。

（4）控制功能：可以進(jìn)行遠(yuǎn)程和本地變壓器開(kāi)關(guān)、分接頭調(diào)節(jié)、斷路器分合、電容器開(kāi)關(guān)、自動(dòng)裝置保護(hù)和開(kāi)關(guān)及其他控制功能，所有操作都記錄在記錄數(shù)據(jù)庫(kù)中。

（5）告警功能：系統(tǒng)可對(duì)低電流基線運(yùn)行信號(hào)、直流系統(tǒng)故障信號(hào)、設(shè)備運(yùn)行信號(hào)通過(guò)文本、語(yǔ)音、閃爍、電笛、打印等各種信號(hào)方式進(jìn)行報(bào)警，同時(shí)支持按類型分類的歷史報(bào)警信息，對(duì)報(bào)警源的請(qǐng)求進(jìn)行分類。

（6）事件記錄功能：記錄中央控制站所有開(kāi)關(guān)設(shè)備的狀態(tài)、動(dòng)作順序和作用時(shí)間，毫秒精度繼電保護(hù)信號(hào)，形成動(dòng)作序列表。

（7）歷史數(shù)據(jù)管理：具有完整的歷史數(shù)據(jù)、歷史事件信息、SOE 信息、操作事件記錄的查看功能。

（8）報(bào)表功能：該系統(tǒng)具有匯編報(bào)告、查看報(bào)告、發(fā)布報(bào)告、打印報(bào)告等功能，報(bào)告子系統(tǒng)可以自定義各種報(bào)告模板，靈活生成日、月和年度報(bào)告。

（9）Web 功能：該系統(tǒng)具有全面的Web 功能，不受地理限制，允許在監(jiān)控系統(tǒng)中查看各種數(shù)據(jù)和圖表，包括參數(shù)數(shù)據(jù)、歷史數(shù)據(jù)、歷史事件信息、錯(cuò)誤數(shù)據(jù)、實(shí)時(shí)執(zhí)行信息等，而無(wú)須事先安裝軟件。

6 結(jié)論

（1）智能變配電系統(tǒng)項(xiàng)目研發(fā)完成后，實(shí)現(xiàn)了張莊礦10kV及10kV 以上電壓等級(jí)變配電室的遠(yuǎn)程集中監(jiān)控，切合中國(guó)寶武“四個(gè)一律”中“控制室一律集中”的理念，達(dá)到了有效降低作業(yè)人員勞動(dòng)強(qiáng)度、減少高危場(chǎng)所值班人員數(shù)量及實(shí)現(xiàn)變配電室無(wú)人值守的目的。

（2）項(xiàng)目建設(shè)投入使用后，5 個(gè)需配備值班電工的變配電室值班人員由原先的總數(shù)由原先的45 人精簡(jiǎn)為現(xiàn)在智能集控中心的4 人，大幅緩解了人力資源緊缺的情況。

（3）采用ORL 的智能系統(tǒng)，使智能集中控制中心的調(diào)度人員和維護(hù)人員能夠?qū)崟r(shí)控制電力系統(tǒng)的運(yùn)行狀態(tài)，必要時(shí)可及時(shí)采取配電措施，確保電力系統(tǒng)以最佳狀態(tài)運(yùn)行；與此同時(shí)，正在實(shí)現(xiàn)配電自動(dòng)化，根據(jù)客觀數(shù)據(jù)有效實(shí)施配電系統(tǒng)，降低電力管理成本，提高電力管理效率。