煤矿井下变电所无人值守监控系统分析

2019-02-14赵虎

陕西煤炭 2019年2期

赵虎

(山西焦煤集团有限责任公司官地煤矿，山西 030022)

0 引言

在煤矿开采工作当中，煤矿井下变电所是煤矿供配电系统中非常重要的工程部分，变电所运行的安全性与稳定性，是保证煤矿安全生产的基础保障。由于矿井下面的负荷类型比较多，并且区域分布比较广泛，实际工作环境以及地质环境都比较复杂甚至是比较恶劣，其中会存在很多不稳定性因素，经常会产生停送电时间较长、供电故障对煤矿的安全开采形成了非常大的影响。随着煤矿开采技术的不断发展，很多的大型机电设备以及先进的控制系统在煤矿企业中被广泛的运用，进而对煤矿电网的供电质量要求也不断上升。其中煤矿供电系统的供电质量，直接关系到了煤矿开采单位的经济效益，同时对矿井生产的安全也有着非常大的影响。

1 具体案例分析

我国某煤矿开发属于高瓦斯矿井，该矿井下的供电系统能否保证安全、稳定、可靠的工作，直接关系到了矿井的安全生产。该煤矿北大巷供电系统，其中电网的供电质量比较差、经常会产生跳闸事故，由于该供电系统比较庞大，变电所可以提供的自动化管理和监测设备程度比较低，在恢复供电的过程当中需要的时间比较长。在这几个方面的影响因素下，对该煤矿北大巷的供电安全以及矿井安全工作形成了不良影响，同时也严重制约了矿井生产的规模。因此，必须对该地区矿井供电系统实施改造，提升矿井供电网的电能质量，有效地解决供电系统中经常产生的越级跳闸问题，同时也要实现井下变电所的无人值守效果，相关电力运行管理人员在监控中心，就可以实现对整个供电系统的工作状态加以了解，最终实现“四遥”功能[1]。

2 煤矿井下采区变电所无人值守监控技术

在该矿井下的变电所当中，一些环境参数对变电所的安全运行有着直接影响，其中主要包含了瓦斯、温度以及粉尘等相关参数，工作人员因素也是不能忽略的问题，对变电所中环境影响因素参数的监测非常重要。

2.1 瓦斯监测

对井下变电所环境中的瓦斯含量的监测是一项非常重要的工作，重点表现在两个方面：首先是在变电所当中，对空气中存在的瓦斯浓度进行科学的监测，保证瓦斯浓度控制在安全范围之内，这样对变电所本身和在内工作人员的安全起到了充分保障；然后是通过监测设备检测出供电系统周围的瓦斯含量，如果瓦斯含量超标，则需要进行及时处理和解决，保证供电系统的安全性。在监测系统中，瓦斯监测传感器安装在变电所的关键位置上，通过对供电线路中的信号连接传输，与联动设备之间进行连接和转换，进而实现了传输系统内部数据信息的准确校对。

2.2 温度监测

在矿井下变电所中的设备相对比较集中，并且设备在工作过程当中，基本上都会释放出大量的热量，进而提升了周围环境问题，通过对变电所中的实时温度控制，可以保证系统设备处于可控温度的工作状态。并且针对一些工作中可能会产生大量热能的设备，需设置独立温度传感器对其进行一对一监测，这种监测方法可以更加有效地预防危险性事故的发生。在使用温度传感器的过程中，需要根据环境中的具体状况与相应的功能需求来进行准确设置，同时对温度传感器所传出的实时数据和其中的联动装置进行分析和控制，并且还需要将变电站的分站监控装置有效连接到监控系统范围当中，充分发挥出监控系统的作用。

2.3 烟雾与门禁监测

在矿井井下变电所中，设备在遇到潮湿、接触不良等方面问题时，可能会产生漏电或者着火现象，生成了大量烟雾，针对这种状况就可以使用烟雾传感器，对环境中的烟雾浓度实施有效检测，通过这种方式来防止事故进一步扩大。在烟雾传感器的周围需要通过数据联动的方式，有效地连接到监控系统上。相关工作人员需要通过实施监控就可以了解变电站内部的具体状况，进而可以体现出无人值守监控系统的有效性[2]。门禁监测主要采用形成开关、红外线传感器以及人员定位等方式，对进出变电站的相关工作人员实施严格的监管，同时对人员的进入以及离开的时间，或者是对变电所当中相关工作人员的具体活动状况进行准确的考核与记录[3]。

3 井下采区变电所无人值守监控系统功能

3.1 监测功能实现

在该矿井下中六区变电所、南六区变电所和南五区变电所高开柜内安装智能保护器实现模拟量(包括电流量，电压量)、开入量的数字化，通过点对点光纤上送至安装于变电所内的矿用光传输接口，同时能接收矿用光传输接口下发的出口命令，通过这种工作方式，有效实现了供电系统的开关跳闸、合闸，并且对其中不同的智能化安全保护装置收集到的数据进行收集和处理，通过高速光纤传输到地面控制室集成保护监测装置当中。在该系统中可以在不停止运转的情况下，通过安装在地面上的集成保护装置，对矿井中存在的各种潜在问题进行监测，该煤矿无人值守变电站监控技术，使用了6个变电所分控中心来进行监控，电力分控中心配置了服务器来进行连接，同时其中还存在属性服务器、客户端服务器以及视频服务器等，同时在工程师工作站与超级操作员平台上配置了AC800M控制器的实现，从而实现了电力监测控制数据相互之间的传输，其中所有的电力操控基本上都是通过超级操作人员来进行控制的[4]。

3.2 关键技术与难点

针对煤矿井下变电所供电特殊性，运用高性能主机、高速点对点的光纤传输技术以及高精度同步采样技术，在煤矿开发与井下供电系统数据之间的传输共享，实现了对系统中漏电防护功能和光纤软件的保护，对母线差动保护软件运用，是当前国际上比较先进的科学技术。对井下高压防爆的光纤防护需求进行了有效改造，增加了光纤穿墙端子，并且在改造之后对防爆功能进行了重新鉴定。在各个变电所相互之间的联络线配置中，对其中的光纤差动进行了防护，同时在变电所各个母线配置过程中，对其中的负荷线路配置防护，保证线路整体长度超过线路保护长度，因为以上速动保护完全覆盖到了整个配电系统中的明确动作区，在配电系统中任何一个故障点的防护工作上，基本上需要以最小停电的原则来进行工作，通过这种方式保证了系统当中产生的越级跳闸的问题[5]。煤矿井下采取变电所无人值守监控系统，除了需要具备保护、报警、监控以及软件管理等方面的功能之外，还需要具备事故录播功能，通过交流采样技术来进行动态监测，省略了直流变送器的环节，并且详细记录了故障发生类型，有效分辨出故障种类与发生位置，通过远程操作来实现对变电所内部状态进行监测。

3.3 语音、视频联动功能实现

当系统监测诊断出有事件产生的时候，地面监控台与边带所内部相关的语音设备进行实时联动，通过语音设备来播报事件产生的类型，通过这种方式来提醒相关工作人员对各种事故进行及时处理。IP语音对讲设备中使用的是VOIP语音通信视乎，通过UDP组播的方式来实现数据信号之间的传导，有效实现了多方实时对讲的功能。在系统诊断产生有事故产生的时候，需要及时的发送出变电所中的相关视频，地面监控台对事件现场发生的状况以及录像等进行调查和分析。同时摄像仪所具备的网络接口，可以通过地环网交换机或者是通过电力监控站来传输到系统，通过数据信息收集的方式，对相关的监测数据进行有效的监测和管理，同时以UDP组播的方式传输到系统后台当中，系统软件可以实现对SDK以及控件显示界面上的控制视频窗口之间有效衔接，并且通过结合了逻辑控制核算的方式，实现对井下变电站当中所有组图视频的监视工作，以此来保证井下变电所的运行安全。