煤礦井下變電所無(wú)人值守監(jiān)控系統(tǒng)分析

趙 虎

(山西焦煤集團(tuán)有限責(zé)任公司官地煤礦，山西 030022)

0 引言

在煤礦開采工作當(dāng)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(yùn)行的安全性與穩(wěn)定性，是保證煤礦安全生產(chǎn)的基礎(chǔ)保障。由于礦井下面的負(fù)荷類型比較多，并且區(qū)域分布比較廣泛，實(shí)際工作環(huán)境以及地質(zhì)環(huán)境都比較復(fù)雜甚至是比較惡劣，其中會(huì)存在很多不穩(wěn)定性因素，經(jīng)常會(huì)產(chǎn)生停送電時(shí)間較長(zhǎng)、供電故障對(duì)煤礦的安全開采形成了非常大的影響。隨著煤礦開采技術(shù)的不斷發(fā)展，很多的大型機(jī)電設(shè)備以及先進(jìn)的控制系統(tǒng)在煤礦企業(yè)中被廣泛的運(yùn)用，進(jìn)而對(duì)煤礦電網(wǎng)的供電質(zhì)量要求也不斷上升。其中煤礦供電系統(tǒng)的供電質(zhì)量，直接關(guān)系到了煤礦開采單位的經(jīng)濟(jì)效益，同時(shí)對(duì)礦井生產(chǎn)的安全也有著非常大的影響。

1 具體案例分析

我國(guó)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(guān)系到了礦井的安全生產(chǎn)。該煤礦北大巷供電系統(tǒng)，其中電網(wǎng)的供電質(zhì)量比較差、經(jīng)常會(huì)產(chǎn)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(dòng)化管理和監(jiān)測(cè)設(shè)備程度比較低，在恢復(fù)供電的過(guò)程當(dāng)中需要的時(shí)間比較長(zhǎng)。在這幾個(gè)方面的影響因素下，對(duì)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(shí)也嚴(yán)重制約了礦井生產(chǎn)的規(guī)模。因此，必須對(duì)該地區(qū)礦井供電系統(tǒng)實(shí)施改造，提升礦井供電網(wǎng)的電能質(zhì)量，有效地解決供電系統(tǒng)中經(jīng)常產(chǎn)生的越級(jí)跳閘問(wèn)題，同時(shí)也要實(shí)現(xiàn)井下變電所的無(wú)人值守效果，相關(guān)電力運(yùn)行管理人員在監(jiān)控中心，就可以實(shí)現(xiàn)對(duì)整個(gè)供電系統(tǒng)的工作狀態(tài)加以了解，最終實(shí)現(xiàn)“四遙”功能[1]。

2 煤礦井下采區(qū)變電所無(wú)人值守監(jiān)控技術(shù)

在該礦井下的變電所當(dāng)中，一些環(huán)境參數(shù)對(duì)變電所的安全運(yùn)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(guān)參數(shù)，工作人員因素也是不能忽略的問(wèn)題，對(duì)變電所中環(huán)境影響因素參數(shù)的監(jiān)測(cè)非常重要。

2.1 瓦斯監(jiān)測(cè)

對(duì)井下變電所環(huán)境中的瓦斯含量的監(jiān)測(cè)是一項(xiàng)非常重要的工作，重點(diǎn)表現(xiàn)在兩個(gè)方面：首先是在變電所當(dāng)中，對(duì)空氣中存在的瓦斯?jié)舛冗M(jìn)行科學(xué)的監(jiān)測(cè)，保證瓦斯?jié)舛瓤刂圃诎踩秶畠?nèi)，這樣對(duì)變電所本身和在內(nèi)工作人員的安全起到了充分保障；然后是通過(guò)監(jiān)測(cè)設(shè)備檢測(cè)出供電系統(tǒng)周圍的瓦斯含量，如果瓦斯含量超標(biāo)，則需要進(jìn)行及時(shí)處理和解決，保證供電系統(tǒng)的安全性。在監(jiān)測(cè)系統(tǒng)中，瓦斯監(jiān)測(cè)傳感器安裝在變電所的關(guān)鍵位置上，通過(guò)對(duì)供電線路中的信號(hào)連接傳輸，與聯(lián)動(dòng)設(shè)備之間進(jìn)行連接和轉(zhuǎn)換，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)了傳輸系統(tǒng)內(nèi)部數(shù)據(jù)信息的準(zhǔn)確校對(duì)。

2.2 溫度監(jiān)測(cè)

在礦井下變電所中的設(shè)備相對(duì)比較集中，并且設(shè)備在工作過(guò)程當(dāng)中，基本上都會(huì)釋放出大量的熱量，進(jìn)而提升了周圍環(huán)境問(wèn)題，通過(guò)對(duì)變電所中的實(shí)時(shí)溫度控制，可以保證系統(tǒng)設(shè)備處于可控溫度的工作狀態(tài)。并且針對(duì)一些工作中可能會(huì)產(chǎn)生大量熱能的設(shè)備，需設(shè)置獨(dú)立溫度傳感器對(duì)其進(jìn)行一對(duì)一監(jiān)測(cè)，這種監(jiān)測(cè)方法可以更加有效地預(yù)防危險(xiǎn)性事故的發(fā)生。在使用溫度傳感器的過(guò)程中，需要根據(jù)環(huán)境中的具體狀況與相應(yīng)的功能需求來(lái)進(jìn)行準(zhǔn)確設(shè)置，同時(shí)對(duì)溫度傳感器所傳出的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)和其中的聯(lián)動(dòng)裝置進(jìn)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(dāng)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(cè)

在礦井井下變電所中，設(shè)備在遇到潮濕、接觸不良等方面問(wèn)題時(shí)，可能會(huì)產(chǎn)生漏電或者著火現(xiàn)象，生成了大量煙霧，針對(duì)這種狀況就可以使用煙霧傳感器，對(duì)環(huán)境中的煙霧濃度實(shí)施有效檢測(cè)，通過(guò)這種方式來(lái)防止事故進(jìn)一步擴(kuò)大。在煙霧傳感器的周圍需要通過(guò)數(shù)據(jù)聯(lián)動(dòng)的方式，有效地連接到監(jiān)控系統(tǒng)上。相關(guān)工作人員需要通過(guò)實(shí)施監(jiān)控就可以了解變電站內(nèi)部的具體狀況，進(jìn)而可以體現(xiàn)出無(wú)人值守監(jiān)控系統(tǒng)的有效性[2]。門禁監(jiān)測(cè)主要采用形成開關(guān)、紅外線傳感器以及人員定位等方式，對(duì)進(jìn)出變電站的相關(guān)工作人員實(shí)施嚴(yán)格的監(jiān)管，同時(shí)對(duì)人員的進(jìn)入以及離開的時(shí)間，或者是對(duì)變電所當(dāng)中相關(guān)工作人員的具體活動(dòng)狀況進(jìn)行準(zhǔn)確的考核與記錄[3]。

3 井下采區(qū)變電所無(wú)人值守監(jiān)控系統(tǒng)功能

3.1 監(jiān)測(cè)功能實(shí)現(xiàn)

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(nèi)安裝智能保護(hù)器實(shí)現(xiàn)模擬量(包括電流量，電壓量)、開入量的數(shù)字化，通過(guò)點(diǎn)對(duì)點(diǎn)光纖上送至安裝于變電所內(nèi)的礦用光傳輸接口，同時(shí)能接收礦用光傳輸接口下發(fā)的出口命令，通過(guò)這種工作方式，有效實(shí)現(xiàn)了供電系統(tǒng)的開關(guān)跳閘、合閘，并且對(duì)其中不同的智能化安全保護(hù)裝置收集到的數(shù)據(jù)進(jìn)行收集和處理，通過(guò)高速光纖傳輸?shù)降孛婵刂剖壹杀Ｗo(hù)監(jiān)測(cè)裝置當(dāng)中。在該系統(tǒng)中可以在不停止運(yùn)轉(zhuǎn)的情況下，通過(guò)安裝在地面上的集成保護(hù)裝置，對(duì)礦井中存在的各種潛在問(wèn)題進(jìn)行監(jiān)測(cè)，該煤礦無(wú)人值守變電站監(jiān)控技術(shù)，使用了6個(gè)變電所分控中心來(lái)進(jìn)行監(jiān)控，電力分控中心配置了服務(wù)器來(lái)進(jìn)行連接，同時(shí)其中還存在屬性服務(wù)器、客戶端服務(wù)器以及視頻服務(wù)器等，同時(shí)在工程師工作站與超級(jí)操作員平臺(tái)上配置了AC800M控制器的實(shí)現(xiàn)，從而實(shí)現(xiàn)了電力監(jiān)測(cè)控制數(shù)據(jù)相互之間的傳輸，其中所有的電力操控基本上都是通過(guò)超級(jí)操作人員來(lái)進(jìn)行控制的[4]。

3.2 關(guān)鍵技術(shù)與難點(diǎn)

針對(duì)煤礦井下變電所供電特殊性，運(yùn)用高性能主機(jī)、高速點(diǎn)對(duì)點(diǎn)的光纖傳輸技術(shù)以及高精度同步采樣技術(shù)，在煤礦開發(fā)與井下供電系統(tǒng)數(shù)據(jù)之間的傳輸共享，實(shí)現(xiàn)了對(duì)系統(tǒng)中漏電防護(hù)功能和光纖軟件的保護(hù)，對(duì)母線差動(dòng)保護(hù)軟件運(yùn)用，是當(dāng)前國(guó)際上比較先進(jìn)的科學(xué)技術(shù)。對(duì)井下高壓防爆的光纖防護(hù)需求進(jìn)行了有效改造，增加了光纖穿墻端子，并且在改造之后對(duì)防爆功能進(jìn)行了重新鑒定。在各個(gè)變電所相互之間的聯(lián)絡(luò)線配置中，對(duì)其中的光纖差動(dòng)進(jìn)行了防護(hù)，同時(shí)在變電所各個(gè)母線配置過(guò)程中，對(duì)其中的負(fù)荷線路配置防護(hù)，保證線路整體長(zhǎng)度超過(guò)線路保護(hù)長(zhǎng)度，因?yàn)橐陨纤賱?dòng)保護(hù)完全覆蓋到了整個(gè)配電系統(tǒng)中的明確動(dòng)作區(qū)，在配電系統(tǒng)中任何一個(gè)故障點(diǎn)的防護(hù)工作上，基本上需要以最小停電的原則來(lái)進(jìn)行工作，通過(guò)這種方式保證了系統(tǒng)當(dāng)中產(chǎn)生的越級(jí)跳閘的問(wèn)題[5]。煤礦井下采取變電所無(wú)人值守監(jiān)控系統(tǒng)，除了需要具備保護(hù)、報(bào)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(guò)交流采樣技術(shù)來(lái)進(jìn)行動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)，省略了直流變送器的環(huán)節(jié)，并且詳細(xì)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(guò)遠(yuǎn)程操作來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)變電所內(nèi)部狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)測(cè)。

3.3 語(yǔ)音、視頻聯(lián)動(dòng)功能實(shí)現(xiàn)

當(dāng)系統(tǒng)監(jiān)測(cè)診斷出有事件產(chǎn)生的時(shí)候，地面監(jiān)控臺(tái)與邊帶所內(nèi)部相關(guān)的語(yǔ)音設(shè)備進(jìn)行實(shí)時(shí)聯(lián)動(dòng)，通過(guò)語(yǔ)音設(shè)備來(lái)播報(bào)事件產(chǎn)生的類型，通過(guò)這種方式來(lái)提醒相關(guān)工作人員對(duì)各種事故進(jìn)行及時(shí)處理。IP語(yǔ)音對(duì)講設(shè)備中使用的是VOIP語(yǔ)音通信視乎，通過(guò)UDP組播的方式來(lái)實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)信號(hào)之間的傳導(dǎo)，有效實(shí)現(xiàn)了多方實(shí)時(shí)對(duì)講的功能。在系統(tǒng)診斷產(chǎn)生有事故產(chǎn)生的時(shí)候，需要及時(shí)的發(fā)送出變電所中的相關(guān)視頻，地面監(jiān)控臺(tái)對(duì)事件現(xiàn)場(chǎng)發(fā)生的狀況以及錄像等進(jìn)行調(diào)查和分析。同時(shí)攝像儀所具備的網(wǎng)絡(luò)接口，可以通過(guò)地環(huán)網(wǎng)交換機(jī)或者是通過(guò)電力監(jiān)控站來(lái)傳輸?shù)较到y(tǒng)，通過(guò)數(shù)據(jù)信息收集的方式，對(duì)相關(guān)的監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行有效的監(jiān)測(cè)和管理，同時(shí)以UDP組播的方式傳輸?shù)较到y(tǒng)后臺(tái)當(dāng)中，系統(tǒng)軟件可以實(shí)現(xiàn)對(duì)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(guò)結(jié)合了邏輯控制核算的方式，實(shí)現(xiàn)對(duì)井下變電站當(dāng)中所有組圖視頻的監(jiān)視工作，以此來(lái)保證井下變電所的運(yùn)行安全。

4 結(jié)語(yǔ)

通過(guò)對(duì)煤礦井下變電所無(wú)人值守監(jiān)控系統(tǒng)的分析和探討，總結(jié)出當(dāng)前在我國(guó)煤礦開采過(guò)程中，對(duì)供電質(zhì)量要求越來(lái)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(shí)現(xiàn)變電所智能化電力控制，對(duì)提升變電所穩(wěn)定供電、減少安全事故都有著重要意義。