无人值守智能化监控系统在中央变电所的应用

李晓鹏

（山西焦煤霍州煤电集团晋北煤业公司， 山西 忻州 035100）

1 采区供电情况

山西焦煤霍州煤电集团晋北煤业公司中央变电所主要安装4 台移动变压器，12 台高压隔爆开关，主要用于整个采区供电，变电所采用传统人工值守，包括开关断送电、电气设备检修维护、设备故障排除等；但是由于采区采掘工作面机械设备梳理多且分布区域广，中央变电所采用人工停送电劳动作业强度大；而且变电所内电气设备属于高压设备，设备内部出现故障时值守人员不能及时发现，设备故障检修、排查难度大；根据晋北煤矿统计发现，2018 年—2019 年一采区变电所共计发生4 起设备故障断电现象，整个采区断电时间达9 h，设备维修费用达69 万元，为了进一步提高采区变电所供电稳定性，降低变电所电气设备故障率，晋北煤矿通过技术研究对一采区中央变电所采用了一套无人值守监控系统[1-2]。

2 无人值守监控系统构成及功能

2.1 系统结构组成（见图1）

1）晋北煤矿无人值守变电所系统主要由以下三部分组成：地面指挥调度大厅、远距离传输信道及地面、井下监控分站、综保远动装置。

2）该系统主要有调度大厅上位机、井下各无人值守变电站所监控分站、本质安全型防爆开关以及各类通讯系统。井下变电所内开关上的实时电压、电流、有功功率、保护装置状态、开关分合闸状态、整定值能够通过监控分站再由井下环网光缆将这些信息直接传达到调度上位机，地面监控人员可以在电脑显示器上直接观察井下各开关的运行状态，同时实现“四遥”功能。

图1 变电所无人值守监控系统拓扑图

2.2 系统主要功能

1）保护功能。开关内安设的保护装置能够实时地对开关负荷侧的电流进行监测，在开关负荷侧设备发生短路或漏电时能够及时监测到异常，并断电报警，确保高压开关内部元件不被烧损。

2）测控功能。调度大厅人员可以使用四遥功能（遥测、遥调、遥信、遥控）对井下变电所的各开关进行操控。

3）事故查询及报警功能。当井下设备发生故障后，保护装置能够及时监测到电流的变化，并通过判断将事故类型显示到显示屏上，方便检修人员的查询。显示故障通常有过电压、低电压、漏电、短路、断相、过载、信号异常等。

4）软件功能。地面调度人员可以利用软件功能实时查看无人值守变电站所内设备的运行情况，同时能够将各时段的遥测、遥信数据形成曲线图呈现在显示屏上，操作人员可以通过这些数据对井下各设备下达分合闸命令。

5）记录功能。该监控系统不仅具有以上故障断电、查询、保护、报警等功能，还具有事故录波功能，能够对井下异常信号进行跟踪并实时记录，方便工作人员对故障进行查询，从而实现远程调度人员对井下变电所远程监控。

6）自检功能。系统能够对自身功能和硬件数据进行分析，对自身发现的故障报警，方便后期工作人员进行维护。当调度上位机停止运行后，井下各监控系统不受影响。

7）报表功能：调度人员可以在电脑上对本年各用电设备的数据进行查询，同时系统还可以分析各用电负荷的用电力率，并将这些数据打印成表。

3 实际应用效果分析

2019 年4 月，晋北煤矿中央变电所安装了无人值守监控系统，截止2020 年4 月，通过一年实际应用效果来看主要取得了以下实际应用效果：

1）该系统在矿井投入使用后调度人员可以在地面指挥中心对井下各供电设备进行远程操控，调度人员可以根据各设备的实时数据现场指挥井下各用电单位的生产，一旦发现故障报警能够及时通知用电队组，用电队组检修人员可以通过故障类型及时查询故障并处理。

2）井下变电所实现无人值守后事故处理的时间缩短为原来的1/3，事故率较低为原来的一半，有效确保了井下用电的可靠性。

3）无人值守变电所采用可靠性较高的远程监控装置，不仅提高了井下供电设备的可靠性，避免了处理事故影响的时间，还改变了传统供电设备无显示、显示不明确、故障记录时间短的弊端。

4）晋北煤矿在井下各变电所安装无人值守监控系统以来，日常设备操作只需安排两名值班人员即可，每班的值守人员全部清退，检修人员由原来的两人变为一人巡检，每天按的三个班计算，全年能够节约资金30 万元。

5）该系统在矿井变电所投入以后，各类供电事故的次数大大下降，事故的处理时间缩减为原来的一般，按照千万吨矿日产4 万t 计算，全年可节约资金1 000 万元。

6）该系统能够在地面对井下各设备进行监测监控，再加上该系统具有较好的可靠性及较低的事故率，现已成为现代化智能矿井发现的趋势[3-5]。

4 结语

随着大型矿井的不断建成，新型智能化设备在矿井中不断投入，智能化、高效化供电已经成为千万吨矿井的发展方向。随着智能化供电设备的不断运行，对供电设备的管理越来越精细化。特别是在井下实现无人值守变电所，不仅能够大大降低工作人员的劳动强度，而且能够将所有重要供电负荷集中起来进行统一监控管理。