電力監(jiān)控系統(tǒng)在高山煤礦井下變電所的應(yīng)用

范冠軍 于 彬

（貴州能發(fā)高山礦業(yè)有限公司，貴州 畢節(jié) 551512）

1 井下電力系統(tǒng)概括

高山煤礦井下現(xiàn)有三個變電所，每個變電所分別擔(dān)負(fù)著不同的區(qū)域設(shè)備用電。針對供電系統(tǒng)保護技術(shù)不完善、軟硬件應(yīng)用技術(shù)平臺落后、電網(wǎng)的自動化應(yīng)用水平偏低等現(xiàn)狀，在井下三個變電所現(xiàn)有設(shè)備基礎(chǔ)上安裝一套電力監(jiān)控系統(tǒng)。利用現(xiàn)代化的技術(shù)和手段，切實提高該礦井下變電所電力系統(tǒng)自動化水平，確保電力系統(tǒng)更加安全、穩(wěn)定、可靠運行。

2 系統(tǒng)建設(shè)目標(biāo)

在安全、穩(wěn)定、可靠、先進的前提下，結(jié)合礦井實際情況建設(shè)一套集先進的繼電保護、監(jiān)測監(jiān)控、視頻監(jiān)控、語音通信等全面綜合電力監(jiān)控系統(tǒng)，實時監(jiān)控井下變電所電網(wǎng)的運行狀態(tài)。同時整個系統(tǒng)加入視頻監(jiān)視功能，打通目前變電所自動控制缺少聲音的技術(shù)壁壘，真正實現(xiàn)變電所自動安全高效運行，做到“無人值守”，有效提高礦井電網(wǎng)的自動化水平、運行效率和經(jīng)濟效益。

3 系統(tǒng)組成

3.1 系統(tǒng)整體結(jié)構(gòu)組成

高山煤礦井下電力監(jiān)控系統(tǒng)規(guī)劃為三部分：地面控制中心、工業(yè)以太網(wǎng)傳輸、各個變電所控制系統(tǒng)。地面控制中心設(shè)置在自動化操作間，配置操控站網(wǎng)絡(luò)發(fā)布服務(wù)器，實現(xiàn)對井下變電所電力系統(tǒng)的遠程監(jiān)測和控制。傳輸平臺采用工業(yè)以太網(wǎng)方式進行井上下數(shù)據(jù)傳輸，井下變電所系統(tǒng)配置電力監(jiān)控分站（電力監(jiān)控分站內(nèi)配置PLC、交換機、通訊服務(wù)器）、先進綜合保護裝置、云臺攝像機，完成現(xiàn)場數(shù)據(jù)采集和監(jiān)測控制。

3.2 系統(tǒng)詳細(xì)結(jié)構(gòu)組成

3.2.1 地面監(jiān)控室系統(tǒng)組成

地面控制中心設(shè)置在聯(lián)建樓自動化操作間，設(shè)置兩臺電力監(jiān)控主機。主機采用Windows 8/server 2008操作平臺，安裝定制開發(fā)的電力專業(yè)版監(jiān)組態(tài)軟件，監(jiān)控主機通過光纖以太環(huán)網(wǎng)與井下三個變電所內(nèi)監(jiān)控分站通訊，完成數(shù)據(jù)交換，實現(xiàn)電力系統(tǒng)遠程搖測、遙控、遙信和遙調(diào)，實時顯示電網(wǎng)運行參數(shù)等，同時在監(jiān)控軟件配置web發(fā)布模塊，可實現(xiàn)對變電所的網(wǎng)絡(luò)發(fā)布功能，局域網(wǎng)或廣域網(wǎng)內(nèi)有相應(yīng)權(quán)限的用戶在辦公室內(nèi)可以通過瀏覽器查看變電所電網(wǎng)系統(tǒng)實時運行情況。變電所內(nèi)安裝有云臺攝像儀，監(jiān)控主機通過調(diào)用攝像儀軟件，可實現(xiàn)對變電所各項參數(shù)監(jiān)控的同時，對各檢測監(jiān)控點進行視頻巡航監(jiān)視，方便操作員更快速全面地了解變電所設(shè)備運行情況；同時地面配置一臺NVR，實現(xiàn)對視頻的存儲管理。

3.2.2 控制結(jié)構(gòu)組成

根據(jù)電力監(jiān)控系統(tǒng)技術(shù)要求，結(jié)合井下變電所的實際情況，電力監(jiān)控系統(tǒng)采用監(jiān)控分站+綜合保護裝置控制結(jié)構(gòu)（如圖1）。在每個變電所內(nèi)分別安裝一臺電力監(jiān)控分站，監(jiān)控分站內(nèi)配置環(huán)網(wǎng)交換機、通訊服務(wù)器及PLC，完成整套電力系統(tǒng)的控制邏輯運算。監(jiān)控分站與高、低壓綜合保護裝置分別采用CAN和485通訊協(xié)議進行通訊，實現(xiàn)對電力參數(shù)的采集及合分閘控制。各個綜合保護裝置與監(jiān)控分站通訊都是相互獨立，互不影響，在出現(xiàn)故障時不影響其他設(shè)備的運行，從而能夠充分保證系統(tǒng)穩(wěn)定可靠。同時，在控制邏輯規(guī)劃時，在地面監(jiān)控主機和監(jiān)控分站均出現(xiàn)故障時，通過現(xiàn)場操作設(shè)備控制按鈕，使設(shè)備仍能夠正常運行。

圖1 監(jiān)控分站和綜合保護裝置控制結(jié)構(gòu)圖

4 系統(tǒng)功能特點

（1）地面自動化操作間監(jiān)控主機實時動態(tài)顯示井下變電所電網(wǎng)運行的參數(shù)，直觀了解設(shè)備及電纜運行狀態(tài)。

（2）實現(xiàn)遙控、搖信、搖測、搖調(diào)，通過地面監(jiān)控主機可對井下設(shè)備進行遠程參數(shù)整定修改及遠程合分閘等操作。

（3）采用光纖信號閉鎖電流保護實現(xiàn)上下級繼電保護的配合，從原理上可靠解決繼電保護的越級跳閘問題，為煤礦的安全生產(chǎn)提供可靠保障。

（4）配置獨立的兩路CAN總線通信接口，用于傳輸保護和測控信息，通信的快速性和可靠性，為構(gòu)建可靠的礦井電站自動化系統(tǒng)提供了保障。

（5）采用先進的軟件設(shè)計，模塊化設(shè)計理念，基于嵌入式實時多任務(wù)操作系統(tǒng)的軟件平臺，可根據(jù)現(xiàn)場需求增減功能模塊，且提供開放式數(shù)據(jù)接口，方便系統(tǒng)的擴容升級。

（6）系統(tǒng)具有完善的故障保護報告處理、故障記錄及故障錄波數(shù)據(jù)能力，為技術(shù)人員排查故障提供參考。

（7）系統(tǒng)綜合保護裝置內(nèi)置高性能智能電度表芯片，實時對電能消耗進行記錄、統(tǒng)計、生成固定的表格并能打印。

（8）在電力監(jiān)控系統(tǒng)中加入視頻監(jiān)控，實現(xiàn)監(jiān)控畫面的內(nèi)嵌式聯(lián)動，為變電所監(jiān)控打通聲音監(jiān)聽壁壘，配置云臺攝像機還可實現(xiàn)設(shè)備故障時攝像機自動定位故障點，視頻定點巡航，按順序?qū)Ω髦匾O(shè)備進行監(jiān)視，真正實現(xiàn)無人值守。

5 結(jié) 論

（1）自動化改造方案實施后，提高了電網(wǎng)系統(tǒng)自動化水平，減少變電所崗位司機9人，人均工資按3.6萬/人/年計算，一年共節(jié)省32.4萬元工資支出。

（2）能夠及時地了解現(xiàn)場的各種真實情況，節(jié)省人力的同時實現(xiàn)了數(shù)據(jù)的統(tǒng)一采集和上傳，及時獲取各類報警信息及電能消耗統(tǒng)計，切實確保設(shè)備安全運行，高效推進礦井的生產(chǎn)和安全管理。

（3）系統(tǒng)自動化改造以后，操作人員隨之減少，減少人為誤操作事故發(fā)生，在一定程度上降低了因人為誤操作造成的設(shè)備故障率，有效提高煤礦安全生產(chǎn)管理水平。