矿井主变电所无人值守监控系统的应用

王晓艳

（潞安矿业股份有限公司王庄煤矿，山西长治 046031）

0 引言

主变电所是煤矿井下核心的供电设置，其主要给采煤、掘进、运输、通风以及排水系统等环节供应电力。由于当前矿井自动化以及智能化的不断发展，煤矿开采技术不断革新，进而可以对井下供电设置进行有效地监控，尤其可以实现无人看守井下主变电所，已经成为井下主变电系统的发展趋势。

某煤矿为了更好地实现对井下主变电所的智能化，引进智能化技术，不断优化电力监控系统，主要从通信设施实施优化，如智能化高压开关以及智能化低压馈电开关等。这样可以在调度室内实现对井下高压开关以及低压馈电开关的运行情况进行统一监测，因此相关操作人员能够同时实现自动监测，如井下高压开关的分闸合闸操作、故障复位以及参数整定等远程操作等，从而实现了井下主变电所的无人化，能够极大地提升供电系统的安全以及可靠性。

1 井下中央变电所现状及存在问题

1.1 现状

井底车场设置有中央变电所，与此同时设置有中央水泵房。其中中央变电采用高、低压供电系统，并两者都借助单母线分段的方式进行接线。在变电所内部设置有传统的KGS型号手车式高压真空配电装置16 台，PA150 型号微机综合保护测控装置，VS1-12 /630-25型号高压真空断路器。具有遥控、遥测和通讯等功能［1］。

1.2 存在的问题

虽然在变电所设置有微机综合保护测控装置，可是由于尚未设置有关通信设置，因此并不能对变电所实现统一的保护通讯监控。为此要想实现统一监控，必须设置一个电力监控分站，以实现和微机综合保护测控系统之间的通讯。

对于低压供电系统而言，并不能实现对信号的采集以及相应的远程控制，为此需要设置一个智能仪表、接触器以及相应的远程智能监控单元，且需要增设的单元能够和低压供电系统之间实现信息的交互，即实现信息的采集以及输送［2］。

2 无人值守改造方案

2.1 高压系统改造

中央变电所高压系统有传统的KGS型号手车式高压真空配电装置16台，PA150型号微机综合保护测控装置，VS1-12/630-25 型号高压真空断路器，并且微控制器采用32 位ARM9内核。这样可以对高压供电系统参数进行采集，如电流、电压、有功功率与无功功率、功率因数以及对应的频率等［4］。可以实现分合闸出口继电器输出和4 路信号继电器输出的功能。

图1 高压系统通信结构

由此可以看出，从硬件方面来看，该中央变电所高压系统已经具备实现无人值守的条件，只要再配置通讯分站以及底层通信网络等即可实现信号的采集以及远程控制。图1 所示为高压系统通信结构图。

2.2 低压系统改造

中央变电所低压系统设置有传统的KDC1 型号手车式低压配电装置，以及常熟开关厂生产的CM1 型低压断路器，没有设置测控仪表，不能实现远程监控。为了实现无人值守，需要对该系统进行优化。通常可以将断路器改造成电动操作装置，然而在操作中发现断路器前端净距离为94 mm，而市场上低压柜断路器前端净距离仅仅为75 mm，导致该方案不能实现。为此对于中央变电所低压系统的监控，只能增加电量采集装置，这样不需要增加电动操作机构以及相应的远程分合断路器，从而可以在地面实现对低压系统的监测。

2.3 底层功能

经过上述硬件设置的改造，能够为实现中央变电所高低压系统电力监控提供有效的硬件保障，从而为底层通信系统的改造奠定基础，最终可以实现信息采集、上传以及相应的远程控制等，便于工作人员对供电系统进行远程的操作，如数据修改以及查询等功能，可以对高低压开关对应的分合闸进行控制，修改微机综合保护装置中的参数，实现对运行参数的实时检测等［5］。

3 地面监控系统

3.1 改造方案

经过分析可以在集控中心设置一台电力监控主机，其可以实现报警、储存数据等功能。电力监控主机在实施信号传输的过程中，主要借助以太网，可以实现实时传输设备的运行参数，并且实现远程操作。监控主机配置的软件为组态软件，其可以实时显示供电系统以及相关设备的参数变换，这样操作人员可以随时查看设备的运行情况，并且对设备检测参数进行修改，当运行的参数超过设定值时，远程控制室就会出现报警指示，这样操作人员可以及时发现问题，从而能够对设备进行维护，避免不必要的损失。此外，可以依据自动化设置对井下供电系统实现遥控以及遥感，最终实现井下的无人看守，也可以通过对监控数据的分析，帮助决策者实现对生产进度以及安全问题进行全方位的规划［6］。

3.2 系统网络结构

井下监控设备能够实现配置电力监控分站以及为KJ736-F设置提供防爆的作用。通常可以借助RS485 总线实现和设置在高压控制柜中的微机综合保护装置连接，并且能够连接低压装置中的智能仪表以及相应的电量采集单元。采集系统可以借助以太网将采集的数据输送给调度中心，最终在调度中心实现数据的存储、转发等。

3.3 系统功能

根据实际需要，通过分析信息集成，对智能化高压开关、智能化电磁启动器以及相应的智能化低压馈电开关等进行改造，从而完成井下电力监控系统建设，相关工作人员可以在地面监控中心实现如下操作：（1）可以进行遥测量、遥信量等操作，并且能够实时模拟量曲线等；（2）能够打印遥测量日报表、遥信量报警以及断电日报表等；（3）系统可以实现自我诊断，当发现存在故障时，可以实现报警以及自动查询与打印；（4）能够实现数据的备份等；（5）具有相关权限的工作人员可以随时了解变电站设备的运行情况［7］。

4 结束语

（1）当实施井下主变电所无人值守系统之后，操作人员能够借助地面监控主机查看设备的运行情况。这样工作人员可以依据设备运行的实际情况，对设备进行有效地维护，从而能够极大提高设备的可靠性，及时避免出现事故。与此同时，在服务器中可以存储设备运行信息。工作人员可以方便地查看，从而可以给管理层提供强有力的决策依据。井下主变电在实施智能化之后，仅仅需要安排相应的安全巡检工作人员，即可完成对井下主变电设备的监督，不仅可以节省大量的人工费用，而且可以有效地达到监督的效果［8］。

（2）在设置井下中央变电所高压系统的过程中，最大限度地借助现有硬件资源，提高了设备的使用效率。利用底层通信设备，再借助隔爆以及电力监控分站，实现了数据的传输，传输设备使用了工业以太环网，不仅具有经济性，而且方便。