淺談煤礦變電站綜合自動化系統

摘要：傳統煤礦變電站存在的問題比較顯著，比如監控失效差、設備安全性差等，這在某種程度上對煤礦變電站的安全運行極為不利。本文探討了變電站自動化系統測控裝置軟件和硬件的結構以及原理，以期能夠為該項工作順利開展提供參考依據。

關鍵詞：煤礦；變電站；自動化系統；通信協議

煤礦變電站在礦井安全生產和生活用電中充當重要角色，不僅能夠負責電能的傳輸和分配，而且也負責監測、控制和管理。以后煤礦變電站發展的趨勢就是自動化以及無人值守，這也是科技進步的必然結果，這種新變電站優勢明顯，既能夠對礦井供電系統電壓、電流、有無功功率等工作狀態進行實時監測，又具有一系列優點，比如環境溫度寬、抗電磁干擾能力強、抗震性良好以及運行條件平穩等，這使煤礦生產以及生活用電都得到保證，不但安全可靠，而且事故率低。

一、無人值守變電站自動化系統組成分析

變電站綜合自動化監系統最主要的功能就是通過優化設計和功能組合的形式，把變電站二次設備（測量設備、遠動設備、智能設備等）融合電子、通訊技術還有信號處理，對變電站的重要設備完成智能監控、測量和微機保護，而對輸、配電線路也是如此。具體見圖1。

圖1 變電站綜合自動化系統

（一）煤礦變電站電力監控管理系統

該系統主要監督測量、安保和控制煤礦供電系統和設備運轉。現在供電系統和設備實時參數監控能夠達到五遙操控，既可以監督故障預警以及保護和確定位置，還能傳送故障數據和資訊，對解決煤礦供電系統越級跳閘、電壓波動跳閘、突發大面積停電以及接地選線等煤礦供電問題有良好效果。另外，根據自動研究，對故障隱患進行提前預估，防止電力事故發生，增強解決突發故障的能力，在此基礎上，可以在處理安全事故，計量檢測、專業圖表研究工具、錄波研究工具和自動專家體系中得到良好應用，不僅如此，還能在供電管理、節能減排、降低事故發生率、提高工作效率上得到加強，配以智能程控技術和互聯網遠距離操控技術，能夠令煤礦供電系統和生產設備實現自動化監控。

（二）變電所監控管理系統

該系統通過變電所多媒體綜合監控站和現場監控分站，能夠完成對井下變電所設備信息的操作管理、顯示報警、調整設置以及檢測，可以形成獨立性強的當地集中控制體系，并且能夠以電力監控子系統的方式接入礦井自動化網絡構成中。由于變電所多媒體綜合監控站通訊接口有多路，所以可以連接不同電力保護設備、供電設備、開關量傳感設備以及模擬量傳感設備，而且還可以把監控系統工作的畫面以動態模仿形式展現出來，把監控信息和曲線體現出來，進行信息資料的搜集，參數的設置保護，對互聯網中其它監控站數據資訊和工作情況進行查詢，還能連接視頻監督、電話通訊和語音廣播設備，充分確保落實當地集控操作、異地遠距離操作、當地語音報警等。

（三）集控主站系統

作為集控自動化的主體，集控主站主要由 WEB 服務器、視頻監控主機、雙操作員工作站、雙 SCADA 服務器、雙前置機等組成。集控站作為集控自動化主體，包括監控、遙巡、綜合操作管理，這對集控主站以及受控子站的運行技術、維修管理以及調度技術起著決定性作用。

（四）受控站系統

該系統是集控自動化的根本，主要有防誤閉鎖系統、視頻系統、自動化系統等。其子站自動化系統組成有微機保護測控設備、通訊管理機設備、當地監控設備等。完成變電站數據采集、處理以及變電站的控制，另外給集控站上傳信息，同時對集控站信息進行接受。當前，受控子站自動化系統分為三種，即集中式、集中分布式、分散分布式。

二、自動化系統主要裝置概述

（一）微機測控保護裝置

微機測控保護設備有跟電腦技術一樣的兩個優勢，即存儲記憶和快速計算，而且通過對其防干擾對策、數字濾波、轉換 A/D 模數、集成電路信息搜集等能力的運用，確保其在可取性和速凍性上優于原有保護系統，同時突顯其生命力。相較于之前的原有保護，微機繼電保護設備優勢如下：第一，安全性。該設備能夠對自身硬件和軟件進行實時自檢，如有問題，會及時報警。第二，保護性。該設備可以融入數學方法來保護。第三，易擴展。便于信息共享和控制。

（二）微機防誤閉鎖裝置

該系統主要由各功能元件組成，包括防誤主機、電腦鑰匙、閉鎖控制器單元、遙控閉鎖單元、數碼鎖、綜合操作屏等，對于電氣設備五防要求而言，其已完全滿足。具體情況見圖2。

圖2 微機防誤閉鎖系統結構

三、無人值守變電站自動化系統通信協議

變電站管控的主要內容就是無人值守和遠距離控制，而這當中更重要的就是通信協議。當前，科技發展一日千里，電腦技術的持續進步對變電站運用計算機綜合智能化控制方法而言優勢顯著，此模式通常由CPU分布式采集控制組成，通過不同CPU單元的通信進而實現對變電站的管控，令變電站即使在無人時候也能夠控制、調整監督、策略相應數據。

在變電站綜合自動化系統中，通信協議占據不可替代的位置。倘若要想使全變電站綜合自動化和上一級控制中心具備五遙能力，那么就務必要保證主機、工程師站、工作站、控制設備、不同 CPU 單元之間準確通訊，而通信協議這是系統通信的核心。如果沒有通信協議，那么計算機自動化系統就不能把其作用發揮出來，也不能實現信息的分享和交流。

現在的通信協議包括很多，最常用的主要包括IEC870-5-101通信協議（ 遠 動 通 信 標 準） IEC870-5-102 、SCl801 通信協議、DNPV3.00 通信協議、Modbus 通信協議、CDT 循環通信協議等

四、結語

總之，煤礦變電站自動化系統會隨著科技的不斷進步而進步，而且還會有更多的高科技應用其中，這為變電站安全生產和降低運行成本提供了條件。

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作者簡介：李強（1982.4—），男；漢族；籍貫：河南.新鄭；本科；畢業于河南工程技術學院。