电力监控系统在高山煤矿井下变电所的应用

范冠军 于 彬

（贵州能发高山矿业有限公司，贵州 毕节 551512）

1 井下电力系统概括

高山煤矿井下现有三个变电所，每个变电所分别担负着不同的区域设备用电。针对供电系统保护技术不完善、软硬件应用技术平台落后、电网的自动化应用水平偏低等现状，在井下三个变电所现有设备基础上安装一套电力监控系统。利用现代化的技术和手段，切实提高该矿井下变电所电力系统自动化水平，确保电力系统更加安全、稳定、可靠运行。

2 系统建设目标

在安全、稳定、可靠、先进的前提下，结合矿井实际情况建设一套集先进的继电保护、监测监控、视频监控、语音通信等全面综合电力监控系统，实时监控井下变电所电网的运行状态。同时整个系统加入视频监视功能，打通目前变电所自动控制缺少声音的技术壁垒，真正实现变电所自动安全高效运行，做到“无人值守”，有效提高矿井电网的自动化水平、运行效率和经济效益。

3 系统组成

3.1 系统整体结构组成

高山煤矿井下电力监控系统规划为三部分：地面控制中心、工业以太网传输、各个变电所控制系统。地面控制中心设置在自动化操作间，配置操控站网络发布服务器，实现对井下变电所电力系统的远程监测和控制。传输平台采用工业以太网方式进行井上下数据传输，井下变电所系统配置电力监控分站（电力监控分站内配置PLC、交换机、通讯服务器）、先进综合保护装置、云台摄像机，完成现场数据采集和监测控制。

3.2 系统详细结构组成

3.2.1 地面监控室系统组成

地面控制中心设置在联建楼自动化操作间，设置两台电力监控主机。主机采用Windows 8/server 2008操作平台，安装定制开发的电力专业版监组态软件，监控主机通过光纤以太环网与井下三个变电所内监控分站通讯，完成数据交换，实现电力系统远程摇测、遥控、遥信和遥调，实时显示电网运行参数等，同时在监控软件配置web发布模块，可实现对变电所的网络发布功能，局域网或广域网内有相应权限的用户在办公室内可以通过浏览器查看变电所电网系统实时运行情况。变电所内安装有云台摄像仪，监控主机通过调用摄像仪软件，可实现对变电所各项参数监控的同时，对各检测监控点进行视频巡航监视，方便操作员更快速全面地了解变电所设备运行情况；同时地面配置一台NVR，实现对视频的存储管理。

3.2.2 控制结构组成

根据电力监控系统技术要求，结合井下变电所的实际情况，电力监控系统采用监控分站+综合保护装置控制结构（如图1）。在每个变电所内分别安装一台电力监控分站，监控分站内配置环网交换机、通讯服务器及PLC，完成整套电力系统的控制逻辑运算。监控分站与高、低压综合保护装置分别采用CAN和485通讯协议进行通讯，实现对电力参数的采集及合分闸控制。各个综合保护装置与监控分站通讯都是相互独立，互不影响，在出现故障时不影响其他设备的运行，从而能够充分保证系统稳定可靠。同时，在控制逻辑规划时，在地面监控主机和监控分站均出现故障时，通过现场操作设备控制按钮，使设备仍能够正常运行。

图1 监控分站和综合保护装置控制结构图

4 系统功能特点

（1）地面自动化操作间监控主机实时动态显示井下变电所电网运行的参数，直观了解设备及电缆运行状态。

（2）实现遥控、摇信、摇测、摇调，通过地面监控主机可对井下设备进行远程参数整定修改及远程合分闸等操作。

（3）采用光纤信号闭锁电流保护实现上下级继电保护的配合，从原理上可靠解决继电保护的越级跳闸问题，为煤矿的安全生产提供可靠保障。

（4）配置独立的两路CAN总线通信接口，用于传输保护和测控信息，通信的快速性和可靠性，为构建可靠的矿井电站自动化系统提供了保障。

（5）采用先进的软件设计，模块化设计理念，基于嵌入式实时多任务操作系统的软件平台，可根据现场需求增减功能模块，且提供开放式数据接口，方便系统的扩容升级。

（6）系统具有完善的故障保护报告处理、故障记录及故障录波数据能力，为技术人员排查故障提供参考。

（7）系统综合保护装置内置高性能智能电度表芯片，实时对电能消耗进行记录、统计、生成固定的表格并能打印。

（8）在电力监控系统中加入视频监控，实现监控画面的内嵌式联动，为变电所监控打通声音监听壁垒，配置云台摄像机还可实现设备故障时摄像机自动定位故障点，视频定点巡航，按顺序对各重要设备进行监视，真正实现无人值守。

5 结 论

（1）自动化改造方案实施后，提高了电网系统自动化水平，减少变电所岗位司机9人，人均工资按3.6万/人/年计算，一年共节省32.4万元工资支出。

（2）能够及时地了解现场的各种真实情况，节省人力的同时实现了数据的统一采集和上传，及时获取各类报警信息及电能消耗统计，切实确保设备安全运行，高效推进矿井的生产和安全管理。

（3）系统自动化改造以后，操作人员随之减少，减少人为误操作事故发生，在一定程度上降低了因人为误操作造成的设备故障率，有效提高煤矿安全生产管理水平。