礦山供配電系統(tǒng)中的自動(dòng)化技術(shù)分析及應(yīng)用

孫旭娜

（山東黃金礦業(yè)（萊州）有限公司三山島金礦，山東 萊州 251400）

在礦山開(kāi)采的過(guò)程中，需要包括礦山具有可靠的電力供應(yīng)，滿足各類用電系統(tǒng)，故有必要加強(qiáng)礦山供配電系統(tǒng)建設(shè)。在礦山供配電系統(tǒng)中采用自動(dòng)化技術(shù)，可以顯著提高礦山供配電系統(tǒng)的供電可靠性，本文詳細(xì)分析了礦山供配電系統(tǒng)中的自動(dòng)化技術(shù)，對(duì)于提高礦山的電力供應(yīng)水平具有一定的價(jià)值。

1 礦山供配電系統(tǒng)概述

（1）礦山供配電系統(tǒng)的要求。礦山配電系統(tǒng)直接與礦山電力用戶相關(guān)，提高配電系統(tǒng)的供電可靠性具有關(guān)鍵作用。同時(shí)，礦山配電系統(tǒng)的運(yùn)行環(huán)境也較為復(fù)雜，在運(yùn)行的過(guò)程中受到的外界干擾也較大，配電線路可能會(huì)出現(xiàn)跳閘等現(xiàn)象，容易造成礦山配電系統(tǒng)的負(fù)荷損失。對(duì)于礦山供配電系統(tǒng)的要求，首先應(yīng)保證礦山供配電系統(tǒng)具有較高的供電可靠性，保證礦山在開(kāi)采過(guò)程中的安全。其次，礦山供配電系統(tǒng)的電源可以根據(jù)當(dāng)?shù)氐膶?shí)際情況，可以采用風(fēng)光互補(bǔ)技術(shù)等，提高礦山供配電系統(tǒng)的電力供應(yīng)穩(wěn)定性。最后，在電能質(zhì)量方面也具有一定的要求，如電壓應(yīng)在滿足要求的范圍之內(nèi)，滿足礦山開(kāi)采過(guò)程中的各類設(shè)備的正常工作。

（2）礦山供配電系統(tǒng)的接線模式。對(duì)于礦山供配電系統(tǒng)的接線模式，應(yīng)具有多路不同的電源進(jìn)線，滿足當(dāng)其中一路電源中斷之后，另外一路電源依然能夠滿足礦山供配電系統(tǒng)的中負(fù)荷供電需求。可以在礦山供配電系統(tǒng)中采用備用電源自動(dòng)投入裝置，提高礦山供配電系統(tǒng)的供電可靠性。

2 礦山供配電系統(tǒng)中的自動(dòng)化技術(shù)分析

礦山通信自動(dòng)化系統(tǒng)包括主站系統(tǒng)和子站系統(tǒng)，配電自動(dòng)化主站與配電子站，將安裝在變電站的OLT稱為配電子站。同時(shí)礦山供配電自動(dòng)化系統(tǒng)具有較多的功能，可以在一定程度上提高配電網(wǎng)的供電可靠性。通過(guò)礦山供配電自動(dòng)化系統(tǒng)，可以實(shí)現(xiàn)配電網(wǎng)供電能力分析評(píng)估，統(tǒng)計(jì)整個(gè)系統(tǒng)和各廠站的負(fù)荷轉(zhuǎn)供率以及饋線轉(zhuǎn)供率，并對(duì)提高電網(wǎng)的供電可靠性具有較大的影響[1]。

3 礦山供配電系統(tǒng)中的自動(dòng)化技術(shù)應(yīng)用

（1）無(wú)線通信網(wǎng)絡(luò)技術(shù)。①無(wú)線通信系統(tǒng)的原理。無(wú)線通信系統(tǒng)可以將分布在若干個(gè)不同地區(qū)的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備互聯(lián)起來(lái)，實(shí)現(xiàn)大范圍的數(shù)據(jù)通信。例如目前在一些配電自動(dòng)化區(qū)域中，已經(jīng)采用了電力無(wú)線通信專網(wǎng)技術(shù)，在實(shí)際應(yīng)用中也取得了較好的應(yīng)用效果。電力無(wú)線通信專網(wǎng)采用無(wú)線通信技術(shù)，將分布在各個(gè)不同配電區(qū)域內(nèi)的采集設(shè)備的數(shù)據(jù)連接起來(lái)，具有較高的靈活性[1]，在電力系統(tǒng)中具有廣泛的應(yīng)用，并可以通過(guò)電力無(wú)線通信專網(wǎng)實(shí)現(xiàn)對(duì)配電線路的遙控功能和信息數(shù)據(jù)采集。②無(wú)線通信系統(tǒng)的通信協(xié)議。在通信網(wǎng)絡(luò)中，為了確保雙方能夠正確有效地傳輸數(shù)據(jù)，在發(fā)送和接收通信的過(guò)程中存在一系列規(guī)則。為確保雙方正常工作，數(shù)據(jù)傳輸控制程序稱為通信協(xié)議。在循環(huán)通信協(xié)議中，數(shù)據(jù)發(fā)送端可以根據(jù)規(guī)定將遙控信息組成要發(fā)送到各種幀中，這種傳輸模式需要較少的信道質(zhì)量[2]，因?yàn)槿魏问芨蓴_的信息都有望在下一個(gè)周期中獲得正確的值。在問(wèn)答通信協(xié)議中，如果通信系統(tǒng)運(yùn)維人員想要獲得數(shù)據(jù)接受終端的信息，則通信系統(tǒng)運(yùn)維人員必須將查詢命令消息發(fā)送到數(shù)據(jù)接受終端。

（2）故障自動(dòng)隔離。通過(guò)礦山供配電自動(dòng)化系統(tǒng)，可以實(shí)現(xiàn)礦山供配電系統(tǒng)故障的自動(dòng)隔離，并能夠自動(dòng)分析礦山供配電系統(tǒng)的實(shí)際情況，決策出最佳的負(fù)荷轉(zhuǎn)供策略。

（3）負(fù)荷轉(zhuǎn)供技術(shù)。在礦山供配電系統(tǒng)中通過(guò)負(fù)荷轉(zhuǎn)供技術(shù)，可以提高礦山供配電系統(tǒng)的供電可靠性，但在具體的實(shí)現(xiàn)過(guò)程中，需要考慮到礦山供配電系統(tǒng)的運(yùn)行實(shí)際情況。

①負(fù)荷轉(zhuǎn)供技術(shù)的實(shí)施背景。目前，配電網(wǎng)在運(yùn)行過(guò)程中，當(dāng)110kV變電站發(fā)生因進(jìn)線或母線發(fā)生故障時(shí)，導(dǎo)致變電站全停時(shí)，配電網(wǎng)會(huì)生成大面積停電，如何快速恢復(fù)供電區(qū)域的負(fù)荷成為配電網(wǎng)調(diào)度的首要問(wèn)題。依靠礦山供配電自動(dòng)化系統(tǒng)把故障快速隔離后，就可以把停電負(fù)荷通過(guò)網(wǎng)絡(luò)轉(zhuǎn)移出去，常規(guī)的方法是把負(fù)荷轉(zhuǎn)移到對(duì)側(cè)，如果轉(zhuǎn)移過(guò)去會(huì)導(dǎo)致主變或線路過(guò)載，則減少轉(zhuǎn)移負(fù)荷量，使其滿足過(guò)載約束。②負(fù)荷轉(zhuǎn)供需要考慮的因素。在進(jìn)行負(fù)荷自動(dòng)轉(zhuǎn)供時(shí)，需要考慮到當(dāng)前礦山供配電網(wǎng)架的實(shí)際情況、礦山供配電系統(tǒng)中的負(fù)荷情況、礦山供配電線路的載流量和配電系統(tǒng)的運(yùn)行方式等內(nèi)容。當(dāng)某條配電系統(tǒng)具有雙電源時(shí)，此時(shí)其中一路電源進(jìn)線跳閘之后，可以通過(guò)利用另外一條電源進(jìn)線繼續(xù)給該配電線路供電，保證不會(huì)出現(xiàn)負(fù)荷損失。但在進(jìn)行配電開(kāi)關(guān)倒閘操作之前，需要先分析判斷配電線路的載流量是否滿足要求。③礦山供配電自動(dòng)化中的負(fù)荷轉(zhuǎn)供技術(shù)。礦山供配電自動(dòng)化能夠在分鐘級(jí)別同時(shí)完成非故障區(qū)恢復(fù)供電的任務(wù)，其執(zhí)行效率遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于現(xiàn)場(chǎng)人工合聯(lián)絡(luò)開(kāi)關(guān)，礦山供配電自動(dòng)化系統(tǒng)能夠大大縮短大面積停電時(shí)非故障區(qū)快速?gòu)?fù)電的時(shí)間，充分發(fā)揮配電自動(dòng)化優(yōu)勢(shì)成為配電網(wǎng)調(diào)度人員努力的方向。一次轉(zhuǎn)供是指將中心主變上的負(fù)荷轉(zhuǎn)移到其直連主變上[3]，如果存在不滿足主變約束的變電站即“薄弱環(huán)節(jié)”，則需進(jìn)行考慮二次轉(zhuǎn)供。考慮二次轉(zhuǎn)供的配電網(wǎng)負(fù)荷轉(zhuǎn)供方法，針對(duì)一次轉(zhuǎn)供存在的不滿足主變約束的變電站，即“薄弱環(huán)節(jié)”，考慮二次轉(zhuǎn)供，二次轉(zhuǎn)供以“薄弱環(huán)節(jié)”的部分初始負(fù)載轉(zhuǎn)移到與其相連的次級(jí)主變上，利用遺傳算法求解二次轉(zhuǎn)供過(guò)程，二次轉(zhuǎn)供以最大可轉(zhuǎn)移負(fù)荷量為目標(biāo)函數(shù)。對(duì)于約束條件，除了配電系統(tǒng)中的線路約束和主變約束之外，還具有多路徑饋線的結(jié)構(gòu)約束。該結(jié)構(gòu)約束的表達(dá)建立在以下假設(shè)基礎(chǔ)上：不同多路徑饋線可以轉(zhuǎn)移到同一臺(tái)主變；一條多路徑饋線至少有兩種轉(zhuǎn)移路徑；一條多路徑饋線的可轉(zhuǎn)移路徑不能同時(shí)出現(xiàn)在一個(gè)數(shù)學(xué)模型中。在充分考慮線路約束以及主變約束的條件下，將停電負(fù)荷的轉(zhuǎn)供路徑進(jìn)行優(yōu)選，在目標(biāo)變電站容量不足時(shí)，通過(guò)二次轉(zhuǎn)供提高供電恢復(fù)量。算例結(jié)果表明，該方案可以有效提高負(fù)荷的轉(zhuǎn)供成功率同時(shí)減小負(fù)荷的恢復(fù)時(shí)間，從而減小負(fù)荷因變電站而造成的停電損失。

4 結(jié)論

本文系統(tǒng)分析了礦山供配電系統(tǒng)中的自動(dòng)化技術(shù)，礦山供配電自動(dòng)化系統(tǒng)在實(shí)際的運(yùn)行中，可能會(huì)遇到一定的問(wèn)題，如配電終端超時(shí)不回復(fù)報(bào)文導(dǎo)致通訊中斷，具體原因需求仔細(xì)核查，有可能是終端設(shè)備問(wèn)題，也有可能是一區(qū)網(wǎng)關(guān)機(jī)問(wèn)題，比如未將報(bào)文下達(dá)終端或者未將終端返回報(bào)文上送。總體而言，礦山配電自動(dòng)化對(duì)于負(fù)荷轉(zhuǎn)供功能的實(shí)現(xiàn)和提高供電可靠性具有積極作用。