矿山供配电系统中的自动化技术分析及应用

孙旭娜

（山东黄金矿业（莱州）有限公司三山岛金矿，山东 莱州 251400）

在矿山开采的过程中，需要包括矿山具有可靠的电力供应，满足各类用电系统，故有必要加强矿山供配电系统建设。在矿山供配电系统中采用自动化技术，可以显著提高矿山供配电系统的供电可靠性，本文详细分析了矿山供配电系统中的自动化技术，对于提高矿山的电力供应水平具有一定的价值。

1 矿山供配电系统概述

（1）矿山供配电系统的要求。矿山配电系统直接与矿山电力用户相关，提高配电系统的供电可靠性具有关键作用。同时，矿山配电系统的运行环境也较为复杂，在运行的过程中受到的外界干扰也较大，配电线路可能会出现跳闸等现象，容易造成矿山配电系统的负荷损失。对于矿山供配电系统的要求，首先应保证矿山供配电系统具有较高的供电可靠性，保证矿山在开采过程中的安全。其次，矿山供配电系统的电源可以根据当地的实际情况，可以采用风光互补技术等，提高矿山供配电系统的电力供应稳定性。最后，在电能质量方面也具有一定的要求，如电压应在满足要求的范围之内，满足矿山开采过程中的各类设备的正常工作。

（2）矿山供配电系统的接线模式。对于矿山供配电系统的接线模式，应具有多路不同的电源进线，满足当其中一路电源中断之后，另外一路电源依然能够满足矿山供配电系统的中负荷供电需求。可以在矿山供配电系统中采用备用电源自动投入装置，提高矿山供配电系统的供电可靠性。

2 矿山供配电系统中的自动化技术分析

矿山通信自动化系统包括主站系统和子站系统，配电自动化主站与配电子站，将安装在变电站的OLT称为配电子站。同时矿山供配电自动化系统具有较多的功能，可以在一定程度上提高配电网的供电可靠性。通过矿山供配电自动化系统，可以实现配电网供电能力分析评估，统计整个系统和各厂站的负荷转供率以及馈线转供率，并对提高电网的供电可靠性具有较大的影响[1]。

3 矿山供配电系统中的自动化技术应用

（1）无线通信网络技术。①无线通信系统的原理。无线通信系统可以将分布在若干个不同地区的网络设备互联起来，实现大范围的数据通信。例如目前在一些配电自动化区域中，已经采用了电力无线通信专网技术，在实际应用中也取得了较好的应用效果。电力无线通信专网采用无线通信技术，将分布在各个不同配电区域内的采集设备的数据连接起来，具有较高的灵活性[1]，在电力系统中具有广泛的应用，并可以通过电力无线通信专网实现对配电线路的遥控功能和信息数据采集。②无线通信系统的通信协议。在通信网络中，为了确保双方能够正确有效地传输数据，在发送和接收通信的过程中存在一系列规则。为确保双方正常工作，数据传输控制程序称为通信协议。在循环通信协议中，数据发送端可以根据规定将遥控信息组成要发送到各种帧中，这种传输模式需要较少的信道质量[2]，因为任何受干扰的信息都有望在下一个周期中获得正确的值。在问答通信协议中，如果通信系统运维人员想要获得数据接受终端的信息，则通信系统运维人员必须将查询命令消息发送到数据接受终端。

（2）故障自动隔离。通过矿山供配电自动化系统，可以实现矿山供配电系统故障的自动隔离，并能够自动分析矿山供配电系统的实际情况，决策出最佳的负荷转供策略。

（3）负荷转供技术。在矿山供配电系统中通过负荷转供技术，可以提高矿山供配电系统的供电可靠性，但在具体的实现过程中，需要考虑到矿山供配电系统的运行实际情况。

①负荷转供技术的实施背景。目前，配电网在运行过程中，当110kV变电站发生因进线或母线发生故障时，导致变电站全停时，配电网会生成大面积停电，如何快速恢复供电区域的负荷成为配电网调度的首要问题。依靠矿山供配电自动化系统把故障快速隔离后，就可以把停电负荷通过网络转移出去，常规的方法是把负荷转移到对侧，如果转移过去会导致主变或线路过载，则减少转移负荷量，使其满足过载约束。②负荷转供需要考虑的因素。在进行负荷自动转供时，需要考虑到当前矿山供配电网架的实际情况、矿山供配电系统中的负荷情况、矿山供配电线路的载流量和配电系统的运行方式等内容。当某条配电系统具有双电源时，此时其中一路电源进线跳闸之后，可以通过利用另外一条电源进线继续给该配电线路供电，保证不会出现负荷损失。但在进行配电开关倒闸操作之前，需要先分析判断配电线路的载流量是否满足要求。③矿山供配电自动化中的负荷转供技术。矿山供配电自动化能够在分钟级别同时完成非故障区恢复供电的任务，其执行效率远远高于现场人工合联络开关，矿山供配电自动化系统能够大大缩短大面积停电时非故障区快速复电的时间，充分发挥配电自动化优势成为配电网调度人员努力的方向。一次转供是指将中心主变上的负荷转移到其直连主变上[3]，如果存在不满足主变约束的变电站即“薄弱环节”，则需进行考虑二次转供。考虑二次转供的配电网负荷转供方法，针对一次转供存在的不满足主变约束的变电站，即“薄弱环节”，考虑二次转供，二次转供以“薄弱环节”的部分初始负载转移到与其相连的次级主变上，利用遗传算法求解二次转供过程，二次转供以最大可转移负荷量为目标函数。对于约束条件，除了配电系统中的线路约束和主变约束之外，还具有多路径馈线的结构约束。该结构约束的表达建立在以下假设基础上：不同多路径馈线可以转移到同一台主变；一条多路径馈线至少有两种转移路径；一条多路径馈线的可转移路径不能同时出现在一个数学模型中。在充分考虑线路约束以及主变约束的条件下，将停电负荷的转供路径进行优选，在目标变电站容量不足时，通过二次转供提高供电恢复量。算例结果表明，该方案可以有效提高负荷的转供成功率同时减小负荷的恢复时间，从而减小负荷因变电站而造成的停电损失。

4 结论

本文系统分析了矿山供配电系统中的自动化技术，矿山供配电自动化系统在实际的运行中，可能会遇到一定的问题，如配电终端超时不回复报文导致通讯中断，具体原因需求仔细核查，有可能是终端设备问题，也有可能是一区网关机问题，比如未将报文下达终端或者未将终端返回报文上送。总体而言，矿山配电自动化对于负荷转供功能的实现和提高供电可靠性具有积极作用。