摘要：為了探討地下無人值守變電站的電力監(jiān)控系統(tǒng)技術(shù)，以西山煤電馬蘭礦為背景，詳細(xì)闡述了地下無人值守變電站電力監(jiān)控系統(tǒng)技術(shù)的基本參數(shù)，如額定工作電壓和整機(jī)輸入視功率、交換機(jī)或監(jiān)控站的傳輸口、高壓配電裝置的傳輸口、真空饋電開關(guān)的傳輸口、RS485光信號(hào)傳輸口、強(qiáng)報(bào)警聲、視頻信號(hào)輸入口、備用電池參數(shù)、模擬量傳輸處理誤差等。

關(guān)鍵字：地下；無人值守變電站；電力自動(dòng)化；監(jiān)控系統(tǒng)

1研究背景

地下供電是煤礦“六大件"之一，其重要性不言而喻。然而，地下供電系統(tǒng)的安全穩(wěn)定性一直是困擾煤礦安全的重要因素。煤礦企業(yè)本身也采取了許多方法和措施來解決這個(gè)問題。國內(nèi)外學(xué)者也對其進(jìn)行了大量研究。從整個(gè)系統(tǒng)的安全性來看，通過分析煤礦地下存在的安全問題，提出了許多可以提高地下可靠性的方法。分析地下供電系統(tǒng)跳閘的原因，提出了防止供電跳閘的監(jiān)控系統(tǒng)。該系統(tǒng)采用“三位一體"防越系統(tǒng)，可以有效提高整個(gè)供電系統(tǒng)的穩(wěn)定性。

本研究基于馬蘭礦對地下無人值守變電站電力監(jiān)控系統(tǒng)技術(shù)的研究，該技術(shù)是在地面綜合自動(dòng)化技術(shù)的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的，也是一種基于地下實(shí)際情況專門針對供電系統(tǒng)的監(jiān)控設(shè)備。地下無人值守變電站電力監(jiān)控系統(tǒng)技術(shù)為地下供電安全提供了保護(hù)和監(jiān)控等功能。地下情況通過可靠的信號(hào)反映在井上，使井上技術(shù)人員能夠清晰準(zhǔn)確地判斷地下供電情況，確保地下供電系統(tǒng)的供電安全。

2井下無人值守變電站電力監(jiān)控系統(tǒng)技術(shù)

2.1額定工作電壓和整機(jī)輸入視為功率。

額定工作電壓：AC127V；整機(jī)輸入視為功率：≤150VA。

2.2交換機(jī)或監(jiān)控分站的傳輸口

以下是地面MIEN6208工業(yè)以太網(wǎng)交換機(jī)或同型號(hào)電力監(jiān)控分站的傳輸口。

(1)傳輸口數(shù)為2路。

(2)TCP傳輸方式為TCP／IP以太網(wǎng)光信號(hào)傳輸。

(3)SC的連接形式。

(4)傳輸速率為10。／自適應(yīng)100Mbps。

(5)傳輸距離上限。采用MGTSV4B礦用單模光纜，10km(發(fā)射功率-13~3dBm，接收靈敏度-28dBm；光纖接頭總數(shù)22個(gè)，其中熱熔接頭10個(gè)，冷熔接頭10個(gè)，活動(dòng)接頭2個(gè))。

2.3高壓配電裝置的傳輸口

傳輸口(本安)與PBG型礦用隔爆、本安型永磁機(jī)構(gòu)高壓配電裝置(內(nèi)置ZBT-11高開綜合保護(hù)裝置)如下。

(1)傳輸口為2路(P3和P4口)。

(2)傳輸方式主要是從式、半雙工、RS485。

(3)數(shù)據(jù)傳輸速度為9600bps。

(4)傳輸距離。1km(使用MHYVR電纜或MHYVP電纜，導(dǎo)線截面不小于1.5mm2)。

(5)監(jiān)控容量上限。本安永磁機(jī)構(gòu)高壓配電裝置(內(nèi)置ZBT-11高開綜合保護(hù)器)可在每個(gè)傳輸口掛接8臺(tái)PBG型礦用隔爆。

2.4真空饋電開關(guān)的傳輸口

以下是KJZ16型礦用隔爆和本安型真空饋電開關(guān)的傳輸口(本安)。

(1)傳輸口為2路(P5和P6口)。

(2)傳輸方式主要是從式、半雙工、RS485。

(3)數(shù)據(jù)傳輸速度為9600bps。

(4)傳輸距離。1km(使用MHYVR電纜或MHYVP電纜，導(dǎo)線截面不小于1.5mm2)。

監(jiān)控容量上限。每一個(gè)傳輸口都可以掛接8個(gè)KJZ16R型礦用隔爆和本安型真空饋電開關(guān)。

2.5光信號(hào)傳輸口RS485

(1)傳輸口的數(shù)量為1路?！?纖維(P3口，可改為RS485電傳輸)。

(2)傳輸方式主要是從式、半雙工、RS485光傳輸。

(3)連接形式為單模，SC。

(4)傳輸速度為9600bps。

(5)傳輸距離上限。

采用MGTSV4B礦用單模光纜，10km(發(fā)射功率-13~3dBm，接收靈敏度-28dBm；光纖接頭總數(shù)22個(gè)，其中熱熔接頭10個(gè)，冷熔接頭10個(gè)，活動(dòng)接頭2個(gè))。

2.6報(bào)警聲強(qiáng)

報(bào)警強(qiáng)度不小于80dB（A）

2.7視頻信號(hào)輸入口。

1路視頻信號(hào)輸入。連接方式：ST。接收靈敏度：-28dBm(單模光信號(hào)，光波長1310nm)

2.8后備電池參數(shù)

將兩組鎳氫電池串聯(lián)起來作為備用電源。電池?cái)?shù)量為2節(jié)串聯(lián)。電網(wǎng)斷電后，備用電池確保設(shè)備連續(xù)工作時(shí)間不小于2h。

2.9顯示范圍

(1)單相電流。0~630A(過流120A)％，ZBT-采集11型保護(hù)器)；顯示單相電壓：0~10kV(過壓120kV)％，ZBT-采集11型保護(hù)器)。

(2)單相電流。0~630A(過流120A)％）；單相電壓：0~1140V(過壓120V)％）。

2.10模擬量傳輸處理誤差

高低壓保護(hù)器的電流、電壓傳輸誤差不大于0.5％（F.S.）。井下電力監(jiān)測站安裝在馬蘭礦井下變電站、南一下組煤變電站、南翼變電站、南五變電站、麻家口變電站、南七變電站、南六變電站、北三下組煤變電站、北翼變電站。通過實(shí)踐發(fā)現(xiàn)，井下無人值守變電站的電力監(jiān)測系統(tǒng)具有以下功能特點(diǎn):①，具有與上位機(jī)雙向通信功能；②，具有雙向通信和高低壓保護(hù)器工作狀態(tài)顯示功能；③，電流、電壓值用于顯示高壓保護(hù)器和低壓保護(hù)器采集；④，具有分、合閘狀態(tài)，顯示高壓保護(hù)和低壓保護(hù)；⑤，具有預(yù)告報(bào)警和事故報(bào)警功能，報(bào)警方式為聲音報(bào)警；⑥，電力監(jiān)控分站可與專用遙控器配合使用。通過遙控器控制，可以直接向高低壓保護(hù)器發(fā)送指令信息?，F(xiàn)在，上述所有變電站都可以在電力調(diào)度中心實(shí)現(xiàn)遙控、遙控、遙信、遙控和遙視。

3應(yīng)用情況及效益分析

3.1應(yīng)用及經(jīng)濟(jì)效益

該系統(tǒng)為實(shí)現(xiàn)無人值守變電站奠定了基礎(chǔ)。每天節(jié)省15人左右的勞動(dòng)力，人均每天200元，每年節(jié)省1095000元的勞動(dòng)力成本。同時(shí)，監(jiān)控系統(tǒng)是一次性投資，長期使用。

3.2社會(huì)效益

該系統(tǒng)經(jīng)過調(diào)查、設(shè)計(jì)、現(xiàn)場使用和多次改進(jìn)和完善，達(dá)到了預(yù)期的設(shè)計(jì)目標(biāo)，大大提高了供電系統(tǒng)的運(yùn)行質(zhì)量，為礦井安全生產(chǎn)提供了有力保障。

(1)減少員工，提高效率。實(shí)現(xiàn)井下變電站無人值守，每一個(gè)變電站都能節(jié)省一半以上的用工。

(2)故障可以及時(shí)發(fā)現(xiàn)。通過該系統(tǒng)的語音報(bào)警、視頻監(jiān)控和界面顯示，可以及時(shí)發(fā)現(xiàn)故障點(diǎn)和類型，方便現(xiàn)場值班維修人員及時(shí)處理，減少了事故處理時(shí)間，提高了礦山供電的安全性和可靠性。

(3)方便電量統(tǒng)計(jì)和系統(tǒng)運(yùn)行分心。通過查閱、打印電量和運(yùn)行報(bào)表，分析供電系統(tǒng)的運(yùn)行情況，為提高供電管理水平提供依據(jù)。

(4)提高安全意識(shí)，避免違章操作。采用地下電力監(jiān)控系統(tǒng)，規(guī)范各種電氣試驗(yàn)、檢查操作程序，并有詳細(xì)的記錄備查，提高現(xiàn)場人員的安全意識(shí)，有效避免違章操作。

(5)可以實(shí)現(xiàn)快速故障診斷，保證控制的實(shí)時(shí)性、確定性和可靠性。

4推廣應(yīng)用前景

該系統(tǒng)為井下供電系統(tǒng)提供了各種保護(hù)、監(jiān)控和控制功能，通過可靠的井上和井下通信，將監(jiān)控和控制延伸到地面電力調(diào)度中心，使地面值班人員能夠清楚地了解井下電網(wǎng)的供電情況，將井下固定值班方式轉(zhuǎn)變?yōu)樯贁?shù)人的檢查方式。自從馬蘭礦各變電站安裝了井下電力監(jiān)控系統(tǒng)后，供電更加穩(wěn)定可靠。為實(shí)現(xiàn)井下變電站無人值班奠定基礎(chǔ)。

5安科瑞產(chǎn)品介紹

5.1概述

Acrel-2000電力監(jiān)控系統(tǒng)是安科瑞電氣有限公司根據(jù)電力系統(tǒng)自動(dòng)化和無人值守的要求，為35kV及以下電壓水平開發(fā)的分層分布式變電站監(jiān)控管理系統(tǒng)。該系統(tǒng)是一種開放、網(wǎng)絡(luò)化、單元化、組態(tài)化的系統(tǒng)，應(yīng)用電力自動(dòng)化技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)和信息傳輸技術(shù)，集保護(hù)、監(jiān)控、控制、通信等多功能于一體。適用于35kV及以下電壓水平的城市網(wǎng)絡(luò)、農(nóng)業(yè)網(wǎng)絡(luò)變電站和用戶變電站，可實(shí)現(xiàn)對變電站的多方位控制和管理，滿足變電站無人值守的需求。

5.2系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

Acrel-2000電力監(jiān)控系統(tǒng)采用分層分布式設(shè)計(jì)，可分為三層:站控管理層、網(wǎng)絡(luò)通信層和現(xiàn)場設(shè)備層。組網(wǎng)方式可以是標(biāo)準(zhǔn)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)、光纖星網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)、光纖環(huán)網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，組網(wǎng)方式可以根據(jù)用戶用電規(guī)模、用電設(shè)備分布、占地面積等信息綜合考慮。

圖5電力監(jiān)控系統(tǒng)組網(wǎng)方式

實(shí)時(shí)監(jiān)控；詳細(xì)電參查詢；操作報(bào)告；實(shí)時(shí)報(bào)警；歷史事件查詢；

電力統(tǒng)計(jì)報(bào)告；用戶權(quán)限管理；電力質(zhì)量監(jiān)測‘’Web訪問；APP訪問；

5.3相關(guān)產(chǎn)品

6結(jié)語

綜上所述，井下電力監(jiān)控分站和井下無人值守變電站電力監(jiān)控系統(tǒng)安裝在馬蘭礦井下變電站、南一下組煤變電站、南五變電站、麻家口變電站、南七變電站、南六變電站、北三下組煤變電站、北翼變電站。該電力監(jiān)控系統(tǒng)為井下供電安全提供了保護(hù)和監(jiān)控功能，通過可靠的信號(hào)將井下情況反映在井上，使井上技術(shù)人員能夠清晰準(zhǔn)確地判斷井下供電情況。

參考文獻(xiàn)

[1]王金華.煤礦井下無人值守變電所技術(shù)研究與應(yīng)用［J］.工礦自動(dòng)化，2015，41（5）：100-103.

[2]范明棟，張彬，宋波，等.淺談煤礦井下變電所無人值守的安全管理［J］.能源技術(shù)與管理，2017，42（1）：179-180.

[3]智能電網(wǎng)用戶端電力監(jiān)控/電能管理/電氣安全（產(chǎn)品報(bào)價(jià)手冊）.2023.01版

[4]企業(yè)微電網(wǎng)設(shè)計(jì)與應(yīng)用手冊.2022.05版.