電網安全監測監控調度一體化系統的實踐

韓 樂

（山西汾河焦煤股份有限公司計劃處，山西 霍州 031400）

1 工程概況

山西汾河焦煤股份有限公司曹家溝煤礦現采用DF8002 電力應用一體調度系統，該系統僅存在簡單的遙測、遙信功能，無法實現遙控、遙調、遙視功能，調度公司無法有效地掌握各電站的運行情況。因此急需對曹家溝煤礦電力調度系統進行升級改造，完善遙控、遙調、遙視功能，使得公司調度人員能全面了解掌握曹家溝煤礦的電網運行情況，保障曹家溝煤礦供電系統的安全性和穩定性。

2 電網安全監測監控調度一體化系統的建設

2.1 建設思路

井上有6 個變電所，井下現有12 個變電所，部分變電所正處在負荷調整和改擴建過程中。采用KJ360 礦用電力監測監控調度一體化系統對各變電所實施監測監控，實現對所屬變電站的遠方監測、監控，在調度室對變電站實現遙信、遙測、遙調、遙控和遙視功能。該煤礦井上下電網監控系統架構如圖1 所示。

圖1 井上下電網監控系統架構

電網監控系統共由三個部分組成：地面監控主站、井下測控分站、高壓開關綜合保護器。測控分站與綜合保護器之間用雙絞線相連，構成現場總線；測控分站與地面監控主站之間用光纖相連，構成雙環自愈的光纖以太網，該光纖以太網留有多個備用的以太網口，以便作其他業務通道。變電所的視頻、音頻系統，也可一同接入該以太環網系統。礦調度中心的供電監控主站通過工業以太網對各開關實現遙測遙控。地面變電所參照井下變電所改造并接入環網。

2.2 建設內容分析

在中央變電所、新中央變電所、南一采區變電所、北翼采區變電所、三采區中部電所、三采區變電所等處，分別設置一臺KJ360-F 分站，實現各個變電所的監測監控。

更換變電所的高壓開關柜保護為數字化帶有通信接口的保護。更換變電所高壓防爆開關保護為ZBT-11 綜合保護器。將KJ360-F 分站接入到1000M網交換機。井上下電網監控系統結構如圖2 所示。

圖2 井上下電網監控系統結構

該系統硬件部分由前置機、服務器、交換機、視頻矩陣、顯示大屏等設備組成，軟件系統由電力調度自動化主站系統、電力調度集控系統、視頻監控系統、調度通信系統、遠抄計費系統、通信通道監測系統等幾部分組成。系統整體運行情況由調度室統一監測、監控，系統整體運行、維護由供用電部完成。

安裝供電監控軟件，并提供OPC 數據服務，對井下供電系統進行遠程監控，在調度主站顯示和記錄井下供電系統高壓開關的所有數據，實現遙信、遙測、遙調、遙控和遙視功能。

電力分公司實施井上下電網監控系統的接入情況如表1 所示。

表1 接入保護器情況

3 系統關鍵技術與特色分析

3.1 集機電一體化和調控一體化的系統設計

以 Linux 操作系統為基礎，各前置機、服務器及其子系統通過Linux 系統傳遞信號至調度室和機房，消除了Windows 操作系統下病毒、網絡攻擊等隱患，各服務器、前置機間單獨形成網絡，web 瀏覽服務器與公網間加裝單向防火墻、物理隔離，提高了電網安全監測監控系統的整體安全可靠性。

將調度自動化功能、集控功能合二為一，實現電力調控一體化系統。將原來的變電監控、變電運行維護全面分離，將監控業務與調度業務融合，實現電網調度與電網監控一體化管理。本次系統建設主要完成了調控一體化技術在煤礦發供電系統中實時監測、集中監控、二次設備在線監控、自動電壓控制、智能告警等功能應用，極大提高了電力調度水平，保證安全供電。

3.2 面向用戶統一管理系統功能

該各監控子系統由主管單位全面掌控與維護，調度室統一監測、監控、綜合分析、協調指揮，既符合“誰使用、誰主管、誰負責”的原則，又有利于集團各廠、礦全面安全供電的調度指揮生產，責權清晰。

3.3 實現實時監控保障安全供電

電網正常運行時，調度人員通過報表、曲線、視頻監控等功能實時監視電網電流、電壓有功功率、無功功率、功率因數、負荷等參數，向各廠站操作人員發出調度指令，使之符合規定，保證集團公司各廠、礦安全供電。

3.4 電力系統圖庫一體化技術

圖庫一體化是指把圖形與圖形在數據庫中對應的信息作為一個整體來進行處理。該系統電網圖庫一體化示意圖如圖3 所示。

圖3 電網圖庫一體化示意圖

電網規模越來越大，結構越來越復雜，實際計算中需要的算法越來越多，以前的編程方法作為算法平臺已經不能滿足目前的需要。為了降低算法對數據的依賴性，該系統建設即利用圖庫一體化技術來建模，大大縮短了系統建設時間，提高了工作效率。

3.5 故障錄波功能

ZBT-11 保護器本身具有故障錄波功能，當開關出現異常、故障時，保護器自動開始記錄開關的各種數據，同時將數據傳送到通信管理柜，進行分析、處理，上傳至地面的數據服務器，在各個監控工作站都可以查詢各種波形文件，對故障進行分析、處理。精確的事件順序記錄和故障錄波功能，事故前后2s 的電壓、電流波形，有助于事故分析，迅速查找事故原因及故障點，大大縮短變電所停電時間及恢復送電時間，徹底避免故障后試合開關再次造成頂跳上級開關的問題。

3.6 規約擴展性

對1EC61850 規約完善，適應多種操作系電力系統常用通信規約主要由IEC61850、IEC61970、IEC61968 組成，IEC61850 是基于網絡通信平臺的變電站自動化系統唯一的國際標準，當前電力系統常用規約主要是在微軟Windows 操作系統下運行，此次通過對常用規約的補充和完善，使其可以在Linux、Unix、Windows 等多種操作系統下運行。

4 安全經濟社會效益分析

KJ360 礦用電力監測監控調度一體化系統在電力分公司中的實踐應用起到了良好的效果，主要的安全經濟社會效益如下：

（1）實現對電網運行的安全分析和事故處理

供電電網異常運行和故障的發生非常迅速，導致的因素也比較繁雜，如果不能及時的進行準確的判斷和處置，會導致煤礦供電網絡的崩潰，給煤礦造成較大的經濟損失。同時會導致作業人員的人身安全受到危害，損壞煤礦開采設備。自動化調度系統的應用，會加強對電網運行的安全分析，會及時地發現供電安全隱患，并及時提供相應的故障處理措施，將安全隱患及時處理，損失降低到最低水平。

（2）實現電網運行、實現經濟調度

系統的應用，調度室能對煤礦電網實現實時的監控，在保障供電安全的基礎上，采用自動化可以實現對供電電網的調節，降低能耗，實現節能的目標。

（3）實現了變電站、電廠三網合一

在監控中心不僅能看到電網數據，還能夠看到變電所、電廠的視頻圖像，并能夠與變電所實現電話聯系，對電網調度做到心中有數。

（4）通過此系統的安全使用，可以實現變電站的單人（無人）值守

實現在地面調度監控中心對遠方監控點的“五遙”（遙測、遙信、遙調、遙控、遙視）功能，最大限度地提高了電力調度自動化管理水平，實現變電所單人或無人值守。