煤礦井下變電所無人值守監(jiān)控系統(tǒng)分析

趙 虎

(山西焦煤集團有限責任公司官地煤礦，山西 030022)

0 引言

在煤礦開采工作當中，煤礦井下變電所是煤礦供配電系統(tǒng)中非常重要的工程部分，變電所運行的安全性與穩(wěn)定性，是保證煤礦安全生產的基礎保障。由于礦井下面的負荷類型比較多，并且區(qū)域分布比較廣泛，實際工作環(huán)境以及地質環(huán)境都比較復雜甚至是比較惡劣，其中會存在很多不穩(wěn)定性因素，經常會產生停送電時間較長、供電故障對煤礦的安全開采形成了非常大的影響。隨著煤礦開采技術的不斷發(fā)展，很多的大型機電設備以及先進的控制系統(tǒng)在煤礦企業(yè)中被廣泛的運用，進而對煤礦電網的供電質量要求也不斷上升。其中煤礦供電系統(tǒng)的供電質量，直接關系到了煤礦開采單位的經濟效益，同時對礦井生產的安全也有著非常大的影響。

1 具體案例分析

我國某煤礦開發(fā)屬于高瓦斯礦井，該礦井下的供電系統(tǒng)能否保證安全、穩(wěn)定、可靠的工作，直接關系到了礦井的安全生產。該煤礦北大巷供電系統(tǒng)，其中電網的供電質量比較差、經常會產生跳閘事故，由于該供電系統(tǒng)比較龐大，變電所可以提供的自動化管理和監(jiān)測設備程度比較低，在恢復供電的過程當中需要的時間比較長。在這幾個方面的影響因素下，對該煤礦北大巷的供電安全以及礦井安全工作形成了不良影響，同時也嚴重制約了礦井生產的規(guī)模。因此，必須對該地區(qū)礦井供電系統(tǒng)實施改造，提升礦井供電網的電能質量，有效地解決供電系統(tǒng)中經常產生的越級跳閘問題，同時也要實現井下變電所的無人值守效果，相關電力運行管理人員在監(jiān)控中心，就可以實現對整個供電系統(tǒng)的工作狀態(tài)加以了解，最終實現“四遙”功能[1]。

2 煤礦井下采區(qū)變電所無人值守監(jiān)控技術

在該礦井下的變電所當中，一些環(huán)境參數對變電所的安全運行有著直接影響，其中主要包含了瓦斯、溫度以及粉塵等相關參數，工作人員因素也是不能忽略的問題，對變電所中環(huán)境影響因素參數的監(jiān)測非常重要。

2.1 瓦斯監(jiān)測

對井下變電所環(huán)境中的瓦斯含量的監(jiān)測是一項非常重要的工作，重點表現在兩個方面：首先是在變電所當中，對空氣中存在的瓦斯?jié)舛冗M行科學的監(jiān)測，保證瓦斯?jié)舛瓤刂圃诎踩秶畠龋@樣對變電所本身和在內工作人員的安全起到了充分保障；然后是通過監(jiān)測設備檢測出供電系統(tǒng)周圍的瓦斯含量，如果瓦斯含量超標，則需要進行及時處理和解決，保證供電系統(tǒng)的安全性。在監(jiān)測系統(tǒng)中，瓦斯監(jiān)測傳感器安裝在變電所的關鍵位置上，通過對供電線路中的信號連接傳輸，與聯動設備之間進行連接和轉換，進而實現了傳輸系統(tǒng)內部數據信息的準確校對。

2.2 溫度監(jiān)測

在礦井下變電所中的設備相對比較集中，并且設備在工作過程當中，基本上都會釋放出大量的熱量，進而提升了周圍環(huán)境問題，通過對變電所中的實時溫度控制，可以保證系統(tǒng)設備處于可控溫度的工作狀態(tài)。并且針對一些工作中可能會產生大量熱能的設備，需設置獨立溫度傳感器對其進行一對一監(jiān)測，這種監(jiān)測方法可以更加有效地預防危險性事故的發(fā)生。在使用溫度傳感器的過程中，需要根據環(huán)境中的具體狀況與相應的功能需求來進行準確設置，同時對溫度傳感器所傳出的實時數據和其中的聯動裝置進行分析和控制，并且還需要將變電站的分站監(jiān)控裝置有效連接到監(jiān)控系統(tǒng)范圍當中，充分發(fā)揮出監(jiān)控系統(tǒng)的作用。

2.3 煙霧與門禁監(jiān)測

在礦井井下變電所中，設備在遇到潮濕、接觸不良等方面問題時，可能會產生漏電或者著火現象，生成了大量煙霧，針對這種狀況就可以使用煙霧傳感器，對環(huán)境中的煙霧濃度實施有效檢測，通過這種方式來防止事故進一步擴大。在煙霧傳感器的周圍需要通過數據聯動的方式，有效地連接到監(jiān)控系統(tǒng)上。相關工作人員需要通過實施監(jiān)控就可以了解變電站內部的具體狀況，進而可以體現出無人值守監(jiān)控系統(tǒng)的有效性[2]。門禁監(jiān)測主要采用形成開關、紅外線傳感器以及人員定位等方式，對進出變電站的相關工作人員實施嚴格的監(jiān)管，同時對人員的進入以及離開的時間，或者是對變電所當中相關工作人員的具體活動狀況進行準確的考核與記錄[3]。

3 井下采區(qū)變電所無人值守監(jiān)控系統(tǒng)功能

3.1 監(jiān)測功能實現

在該礦井下中六區(qū)變電所、南六區(qū)變電所和南五區(qū)變電所高開柜內安裝智能保護器實現模擬量(包括電流量，電壓量)、開入量的數字化，通過點對點光纖上送至安裝于變電所內的礦用光傳輸接口，同時能接收礦用光傳輸接口下發(fā)的出口命令，通過這種工作方式，有效實現了供電系統(tǒng)的開關跳閘、合閘，并且對其中不同的智能化安全保護裝置收集到的數據進行收集和處理，通過高速光纖傳輸到地面控制室集成保護監(jiān)測裝置當中。在該系統(tǒng)中可以在不停止運轉的情況下，通過安裝在地面上的集成保護裝置，對礦井中存在的各種潛在問題進行監(jiān)測，該煤礦無人值守變電站監(jiān)控技術，使用了6個變電所分控中心來進行監(jiān)控，電力分控中心配置了服務器來進行連接，同時其中還存在屬性服務器、客戶端服務器以及視頻服務器等，同時在工程師工作站與超級操作員平臺上配置了AC800M控制器的實現，從而實現了電力監(jiān)測控制數據相互之間的傳輸，其中所有的電力操控基本上都是通過超級操作人員來進行控制的[4]。

3.2 關鍵技術與難點

針對煤礦井下變電所供電特殊性，運用高性能主機、高速點對點的光纖傳輸技術以及高精度同步采樣技術，在煤礦開發(fā)與井下供電系統(tǒng)數據之間的傳輸共享，實現了對系統(tǒng)中漏電防護功能和光纖軟件的保護，對母線差動保護軟件運用，是當前國際上比較先進的科學技術。對井下高壓防爆的光纖防護需求進行了有效改造，增加了光纖穿墻端子，并且在改造之后對防爆功能進行了重新鑒定。在各個變電所相互之間的聯絡線配置中，對其中的光纖差動進行了防護，同時在變電所各個母線配置過程中，對其中的負荷線路配置防護，保證線路整體長度超過線路保護長度，因為以上速動保護完全覆蓋到了整個配電系統(tǒng)中的明確動作區(qū)，在配電系統(tǒng)中任何一個故障點的防護工作上，基本上需要以最小停電的原則來進行工作，通過這種方式保證了系統(tǒng)當中產生的越級跳閘的問題[5]。煤礦井下采取變電所無人值守監(jiān)控系統(tǒng)，除了需要具備保護、報警、監(jiān)控以及軟件管理等方面的功能之外，還需要具備事故錄播功能，通過交流采樣技術來進行動態(tài)監(jiān)測，省略了直流變送器的環(huán)節(jié)，并且詳細記錄了故障發(fā)生類型，有效分辨出故障種類與發(fā)生位置，通過遠程操作來實現對變電所內部狀態(tài)進行監(jiān)測。

3.3 語音、視頻聯動功能實現

當系統(tǒng)監(jiān)測診斷出有事件產生的時候，地面監(jiān)控臺與邊帶所內部相關的語音設備進行實時聯動，通過語音設備來播報事件產生的類型，通過這種方式來提醒相關工作人員對各種事故進行及時處理。IP語音對講設備中使用的是VOIP語音通信視乎，通過UDP組播的方式來實現數據信號之間的傳導，有效實現了多方實時對講的功能。在系統(tǒng)診斷產生有事故產生的時候，需要及時的發(fā)送出變電所中的相關視頻，地面監(jiān)控臺對事件現場發(fā)生的狀況以及錄像等進行調查和分析。同時攝像儀所具備的網絡接口，可以通過地環(huán)網交換機或者是通過電力監(jiān)控站來傳輸到系統(tǒng)，通過數據信息收集的方式，對相關的監(jiān)測數據進行有效的監(jiān)測和管理，同時以UDP組播的方式傳輸到系統(tǒng)后臺當中，系統(tǒng)軟件可以實現對SDK以及控件顯示界面上的控制視頻窗口之間有效銜接，并且通過結合了邏輯控制核算的方式，實現對井下變電站當中所有組圖視頻的監(jiān)視工作，以此來保證井下變電所的運行安全。

4 結語

通過對煤礦井下變電所無人值守監(jiān)控系統(tǒng)的分析和探討，總結出當前在我國煤礦開采過程中，對供電質量要求越來越高，這就需要保證井下變電所具有一套穩(wěn)定的供電系統(tǒng)，實現變電所智能化電力控制，對提升變電所穩(wěn)定供電、減少安全事故都有著重要意義。