...力控煤矿变电所监控系统方案

[摘 要]分析了三汇一矿井下变电所存在的无法实时监控开关状态、数据保存和井下遥调信号远程在线修改等问题，针对矿井情况优选了研究方案，研究了电力监控关键技术，实现了实时监测、远程在线控制、智能制定报表、自动报警等功能，通过现场应用表明，该技术可缩短送电时间48小时/年，节约成本240万元/年，有效保障了矿井用电安全。

[关键词]突出矿井 电力监控 方案优化

中图分类号：G72 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2016）19-0377-01

1 前言

煤矿井下供电系统由于供电线路短环节多而难于整定线路短路保护动作值、系统缺乏全面监控、防爆开关综合保护器技术缺陷或质量良莠不齐等问题，供电系统故障越级跳闸、大面积停电、防爆开关误动或拒动时有发生，严重影响到矿井正常生产。

煤矿电力监控系统致力于解决煤矿井下供电系统难题，可实现变电所视频远程监视、遥控断电/上电、遥测、遥信、遥调等功能。实现井下变电所无人值守或少人值守，减少供电事故发生，缩短供电故障处理时间。

目前，国内煤矿井下变电所大部分为有人值守或采区变电所无人值守方式，停送电均采用人工方式进行，无法远程监控供电状态及运行方式、远程对其进行定值修改。实现井下电气设备的自动化、智能化、数字化、集中化、远程化是未来发展的方向。

2 三汇一矿井下变电所概况及存在问题

2.1 三汇一矿井下变电所概况

随着三汇一矿机械化水平的不断提高，用电负荷也越来越大，对供电质量及供电要求也提出了自动化、供电稳定和节能控制等方面的要求。

三汇一矿地质条件复杂，采区、掘进头面布置分散，现有6趟电源入井，井下供电网络复杂，供电距离长，高压配电装置近200多台，高压电缆长约40公里。目前，我矿井下变电所共有33个，临时变点5处，采煤高压配电点3处，分布于井下8个水平，随着变电所的增加，对于变电所的管理也成了新的问题。

2.2 存在问题

三汇一矿井下变电所数量多且分散，若发生跳闸事故，仅恢复送电、排放瓦斯就需8h以上，给矿井的安全生产造成很大影响。目前变电系统无法保证矿井安全生产，主要存在以下问题：

（1）高、低压开关状态无法实时监控；

（2）井下大面积停电后无法及时送电；

（3）远程合闸及合闸前安全检查；

（4）所有开关数据无法保存；

（5）无法在监控计算机上对井下遥调信号进行远程在线修改。

因此，开展三汇一矿电力监控系技术及系统研究已迫在眉睫。

3 电力监控方案优化及技术研究

电力监控技术就是基于工业以太环网的形式，将分布于井下的高、低开关的实时信息上传至地面网络中心，由网络中心对其进行24小时不间断监测和控制。

3.1 矿井现有基础

（1）三汇一矿使用的高压防爆开关及低压智能馈电开关的综合保护器具有RS485通讯端口，有实现电力监控的硬件条件。

（2）三汇一矿2009年已形成井下主光纤系统，并在2011年年初升级环网，有实现电力监控的通信、控制网络传输条件。

3.2 电力监控方案设计及优选

根据三汇一矿电力监控系统现有的光纤以太网、光纤总线和电缆总线传输模式，制定三种方案：

（1）方案一：以光纤以太网的传输方式，即在井下增加2台以上的井下本安型环网交换机，用两根不同的光纤传输至地面。

（2）方案二：以光纤总线的方式进行传输，即利用原有斜坡视频监控的48芯光缆，采用点对点的方式进行传输，即每一个变电所使用2芯光纤。

（3）方案三：以电缆总线的传输方式，即重新从地面敷设一趟通讯线到井下需要安装电力监控的各变电所电力监控分站上。

矿井发展需要大量光纤，因此为充分利用原有光缆形成环网，从信号稳定、传输速度和可靠性上考虑，综合以上几个方案进行比较，选择方案一。

3.3 电力监控关键技术

根据方案一要求研发了煤矿电力监控系统，该系统关键技术如下：

（1）基于工业环网，采用485通信方式，能对井下变电所实时监测各开关输出线路电压、电流、有功功率、无功功率、功率因数、电度、以及开关分闸/合闸状态等电力参数，并上传地面监控中心集中显示、存储、网络发布；

（2）在地面监控计算机上可对井下开关综保报警或动作、整定参数值等遥调信号进行在线修改；

（3）可定时采集开关断路器位置、刀闸位置、各种保护动作等信号，对事件进行顺序记录；

（4）在地面可对井下变电所开关进行遥控分闸和合闸以及远程复位；

（5）可对井下各变电所环境和设备进行远程视频监视，并在监控主机上视频图像嵌入显示，人员非法进入、火灾等报警视频联动显示，以及图像数字化硬盘记录及查询；

（6）当发生越级跳闸、供电故障等非正常事件时，系统监控主机能发出声音报警，同时在报警信息窗口显示其报警类型、报警状态、报警时间等；

（7）系统可对开关综保的故障录波、事故记录等信号进行存储，供技术分析，进行供电事故定位；

（8）在地面监控计算机上对井下防爆低压开关综保进行远程检漏试验和记录，以及人工检漏试验自动记录；

（9）系统可对区队用电分班考核管理；

（10）系统监控站具有综保通信模块现场植入和修改功能。

4 电力监控技术应用情况

4.1 试验地点概况

通过论证，初步选择在二井井下+590m水平作为我矿电力监控的实验区域，+590m水平为我矿主采区和主掘进面，为全矿供电系统的中心区域，担负着全矿大部分区域的配电工作。该水平现有11个6KV变电所，其中中央变电所2个，采区变电所1个。

4.2 实施情况

2011年6月开始安装，8月进行调试，11月份验收。

4.3 效果分析

应用电力监控技术后，解决了停电后送电时间长的问题，消除了因无计划停电而引起的瓦斯积聚安全隐患。减少生产影响48h/年以上，节约成本240万元/年。

5 结论

（1）实现了实时监测、远程在线控制、智能制定报表、自动报警等功能；

（2）实现了远程合闸，减少人员触电危险；

（3）在安装有电力自动化监控系统的供电范围内，在无计划停电后可立即恢复风机供电，减少瓦斯积聚危险。

（4）解决了停电后送电时间长的问题，可缩短送电时间48小时/年，节约成本240万元/年。

参考文献

[1]王海波，史友仁.煤矿电力监控系统的研究与应用[J].工矿自动化，2009（07）.

[2]万彦. 煤矿电力监控系统的研究与应用[J].煤炭技术，2013（07）.

[3]张豪，庞志国.浅谈KJ516煤矿电力监控系统的研究与应用[J].山东煤炭科技，2015（11）.

作者简介：

向德林，出生年月1983.10，男，大专，助理工程师，主要从事矿井机电方面工作。