基于礦井開采的變電所無人值守監(jiān)控系統(tǒng)分析

星躍明，劉永亮

（山東裕隆礦業(yè)集團(tuán)有限公司唐陽煤礦，山東 汶上 272508）

對于礦井開采工程而言，供配電系統(tǒng)是十分關(guān)鍵的一個(gè)組成部分，變電所是否安全穩(wěn)定運(yùn)行關(guān)乎礦井開采能否順利進(jìn)行。因?yàn)榈V井之下存在較多的負(fù)荷種類和廣泛的分布區(qū)域，其地質(zhì)條件和工作環(huán)境都較為復(fù)雜，一些不穩(wěn)定要素存在，往往出現(xiàn)停送電時(shí)間長等現(xiàn)象，這嚴(yán)重威脅礦井開采的安全[1]。基于持續(xù)進(jìn)步的礦井開采技術(shù)，礦產(chǎn)企業(yè)逐步應(yīng)用一系列先進(jìn)控制系統(tǒng)和大型機(jī)電裝置，這提升了供電質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)[2]。

1 礦井變電所無人值守監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計(jì)原則

一是作為電網(wǎng)調(diào)度自動化系統(tǒng)的一個(gè)子系統(tǒng)，礦井變電所無人值守監(jiān)控系統(tǒng)務(wù)必遵循整體的電網(wǎng)調(diào)度自動化設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)，以及需要根據(jù)電網(wǎng)安全、資源共享、信息傳輸?shù)脑瓌t布置設(shè)備的功能。二是需要根據(jù)下放的原則配置系統(tǒng)的功能，一切可以在間隔層執(zhí)行的控制和保護(hù)功能，勿需通過網(wǎng)絡(luò)和監(jiān)控主機(jī)。三是不禁止同時(shí)存在就地和遠(yuǎn)方控制操作，遵循以遠(yuǎn)方為主導(dǎo)、就地為輔助的設(shè)計(jì)原則，且由設(shè)計(jì)及制造上保障僅僅有一種控制方式在相同的時(shí)間有效。四是一體化設(shè)計(jì)測控與保護(hù)，進(jìn)而確保保護(hù)動作的可靠性和獨(dú)立性。五是注重交流采樣技術(shù)的應(yīng)用，以使測量精度提升，應(yīng)用計(jì)算機(jī)監(jiān)視信號，確保多次應(yīng)用和一次采集信息的原則，進(jìn)而使信息的可靠性和實(shí)時(shí)性提升。六是礦井變電所的電磁干擾非常強(qiáng)，以抗電磁干擾作為視角而言，需要選擇光纖的通信介質(zhì)。

2 礦井變電所無人值守監(jiān)控系統(tǒng)的硬件和軟件設(shè)計(jì)組成部分

綜合自動化裝置的布置可以測控變電所的低壓饋電開關(guān)和高壓配電設(shè)備的動態(tài)。結(jié)合光電收發(fā)器連接監(jiān)控主機(jī)和綜合自動化裝置，而綜合自動化裝置與監(jiān)控主機(jī)一起組成測控網(wǎng)絡(luò)。井上監(jiān)控主機(jī)的價(jià)值在于管理信息數(shù)據(jù)、設(shè)置參數(shù)、監(jiān)視變電所環(huán)境、模擬呈現(xiàn)供電系統(tǒng)等。

（1）礦井變電所無人值守監(jiān)控系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)組成部分。一是信息數(shù)據(jù)的通信網(wǎng)絡(luò)。礦井變電所綜合自動化裝置的組成部分是一至四個(gè)測控單元，CPU間應(yīng)用RS—485現(xiàn)場總線；連接應(yīng)用多模光纜，選擇8芯和16芯的屏蔽電纜充當(dāng)通信介質(zhì)，其可以達(dá)到9600bps以上的通信速率和10 km以上的傳輸距離。二是智能接口電路。在中央變電所進(jìn)行設(shè)置，可以實(shí)現(xiàn)的接口光端數(shù)量是16個(gè)，進(jìn)而對所有礦井變電所綜合自動化裝置進(jìn)行連接。三是綜合自動化裝置。綜合自動化裝置的模塊組成部分是運(yùn)動控制、光電隔離開關(guān)量和交流采樣、CPU、電源等。四是監(jiān)控主機(jī)。在礦井調(diào)度室放置監(jiān)控主機(jī)，主要負(fù)責(zé)監(jiān)視變電所環(huán)境、設(shè)置參數(shù)、顯示協(xié)調(diào)接線圖、管理系統(tǒng)數(shù)據(jù)、顯示報(bào)警、打印報(bào)表、發(fā)送指令等，為此較多應(yīng)用工業(yè)控制計(jì)算機(jī)。

（2）礦井變電所無人值守監(jiān)控系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)組成部分。一是監(jiān)控軟件。重點(diǎn)應(yīng)用變電所監(jiān)控軟件，處在windowsXP的環(huán)境中。其編制結(jié)合SCADA采集和監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)的系統(tǒng)軟件，主要進(jìn)行遠(yuǎn)程調(diào)試、生成報(bào)表、操作遙控、記錄事件等事務(wù)。二是視頻監(jiān)控軟件。礦井變電所無人值守網(wǎng)絡(luò)層，包括物理通訊網(wǎng)絡(luò)及其中間層通訊設(shè)備，例如，監(jiān)控分站、通訊管理機(jī)等，主要解決了系統(tǒng)數(shù)據(jù)輸出的問題，可以利用現(xiàn)有的數(shù)據(jù)傳輸網(wǎng)絡(luò)來實(shí)現(xiàn)，重點(diǎn)對變電所攝像儀云臺、遠(yuǎn)程燈光照明進(jìn)行控制，并且可以在事故出現(xiàn)的情況下實(shí)時(shí)報(bào)警，且在場地圖像中自動錄入。

3 礦井變電所無人值守監(jiān)控系統(tǒng)的應(yīng)用功能與意義

（1）礦井變電所無人值守監(jiān)控系統(tǒng)的應(yīng)用功能。應(yīng)用無人值守監(jiān)控系統(tǒng)具備非常多的功能，如保護(hù)功能、測控功能、報(bào)警功能、軟件功能等。一是保護(hù)功能。礦井變電所無人值守監(jiān)控系統(tǒng)不但能夠使電流的限時(shí)和瞬時(shí)速斷實(shí)現(xiàn)，而且可以很好地防止漏電現(xiàn)象形成，實(shí)現(xiàn)電機(jī)保護(hù)和電流保護(hù)的功能。二是測控功能。礦井變電所無人值守監(jiān)控系統(tǒng)能夠使交流采樣遙測、遙調(diào)、遙信、遙控等一系列測控功能實(shí)現(xiàn)。三是報(bào)警功能。變電所無人值守監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)置了電流參數(shù)，如果電流超限可以自主報(bào)警。四是軟件功能。變電所無人值守監(jiān)控系統(tǒng)不但可以遠(yuǎn)程監(jiān)視設(shè)備運(yùn)行現(xiàn)狀和主接線圖、實(shí)時(shí)呈現(xiàn)綜合自動化裝置傳輸?shù)囊幌盗羞b測以及遙信數(shù)據(jù)，而且能夠及時(shí)監(jiān)測設(shè)備的現(xiàn)狀，借助邏輯識別控制自動分合閘和下達(dá)命令。五是其它功能。礦井變電所無人值守監(jiān)控系統(tǒng)不但具備以上的保護(hù)、測控、報(bào)警、軟件功能，而且還有事故錄波的功能，結(jié)合交流采樣實(shí)施動態(tài)跟蹤，可以將直流變送器部分省去，對故障波型進(jìn)行系統(tǒng)地記錄，辨別故障的區(qū)域與類別，從而對變電所的實(shí)際情況實(shí)施遠(yuǎn)程監(jiān)控。

（2）礦井變電所無人值守監(jiān)控系統(tǒng)的應(yīng)用意義。一是應(yīng)用變電所無人值守監(jiān)控系統(tǒng)，對于提升技術(shù)水平、社會效益、經(jīng)濟(jì)效益等都具有重大的現(xiàn)實(shí)意義。二是應(yīng)用變電所無人值守監(jiān)控系統(tǒng)后，值班人員能夠結(jié)合實(shí)際現(xiàn)狀應(yīng)用地面監(jiān)控主機(jī)管理和調(diào)控生產(chǎn)，維修設(shè)備人員也可以結(jié)合有關(guān)的故障報(bào)警有目的性地處理故障問題，管理人員能夠結(jié)合礦井變電所無人值守監(jiān)控系統(tǒng)提供的信息數(shù)據(jù)，開展更為科學(xué)與合理的決策。三是應(yīng)用礦井變電所無人值守監(jiān)控系統(tǒng)，能夠促進(jìn)礦產(chǎn)資源生產(chǎn)、運(yùn)輸設(shè)備的穩(wěn)定運(yùn)轉(zhuǎn)，減小因?yàn)槭д`操作出現(xiàn)事故的概率，結(jié)合實(shí)際應(yīng)用的調(diào)查分析證實(shí)，無人值守監(jiān)控系統(tǒng)能夠減少60%～80%的事故。四是優(yōu)質(zhì)工業(yè)控制計(jì)算機(jī)在無人值守監(jiān)控系統(tǒng)中的應(yīng)用，不但能夠提高礦井變電所的安全性和可靠性，增強(qiáng)變電所處理事故或問題的技能，而且可以完善低壓開關(guān)面臨的記憶儲存和呈現(xiàn)上的缺陷。五是在實(shí)際應(yīng)用變電所無人值守監(jiān)控系統(tǒng)時(shí)，憑借高自動化水平、較易維護(hù)、便于操作等一系列優(yōu)勢，可以使礦井變電所大大地節(jié)省財(cái)力、物力、人力，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)和設(shè)備維護(hù)人員數(shù)量的減少。應(yīng)用礦井變電所無人值守監(jiān)控系統(tǒng)能夠減小停電事故率，從而實(shí)現(xiàn)礦井開采效率和開采量的大大提升，確保每年增加礦產(chǎn)資源的開采總量，最終實(shí)現(xiàn)更加顯著的經(jīng)濟(jì)效益。

4 結(jié)語

綜上所述，結(jié)合以上分析的礦產(chǎn)變電所無人值守監(jiān)控系統(tǒng)，能夠明確的是，在國內(nèi)當(dāng)前開采礦產(chǎn)資源的進(jìn)程中，對供電質(zhì)量的標(biāo)準(zhǔn)日益提升，這要求礦井變電所供電系統(tǒng)提升可靠性和安全性，從而使變電所電力控制的智能化實(shí)現(xiàn)，這無論是對于礦井安全事故的減少，還是變電所供電效率和質(zhì)量的提高而言，都具備重大的現(xiàn)實(shí)意義。