燕家河煤矿矿井变电所无人值守技术改造

闫瑞杰 吕奎元 宁增强 张文杰 李晓强

摘要：为了响应国家煤炭行业发展趋势，我矿提出减员提效的政策方针，引进新技术将矿井变电所全部升级改造为无人值守变电所。改造升级后井下变电所实现了“无人值守、有人巡查”的工作模式，提高了矿井自动化程度，实现了矿井减员提效目的，同时还有效保证了矿井安全生产。

关键词：无人值守系统;自动化;矿井减员增效;

旬邑县中达燕家河煤矿于1993年旬邑县投资建设原煤设计生产能力为0.45Mt/a;2005年实施单井资源整合，整合后的矿井生产能力为1.2Mt/a，燕家河煤矿矿井井田面积增加至23.0195平方公里;2013年矿井核定生产能力为180万吨/年。电力是煤矿生产的唯一能源供电系统的安全运行直接影响煤矿的安全与生产，目前电力系统存在主要问题为供电系统环境恶劣，容易发生绝缘破坏及短路问题造成大面积停电，从而影响矿井正常生产，2015年国家煤矿安全监察局要求在煤矿重点行业领域开展“机械化换人、自动化减人通过自动化无人值守监测系统代替人工井下现场值守，”为了提升矿井自动化智能化水平2018年燕家河煤矿对井下变电所进行无人值守升级改造，工程改造完后实现了地面集控中心对矿井供电系统进行全方位监测监控，实现集控室对矿井下高压配电装置、移动变电站、馈电开关的远程分、合、复位、整定等操作及电压、电流等数据的采集检测。矿井所有变电所实现视频监控功能实时监控图像通过光纤通讯至地面集控中心监控电脑，矿井井下变电所实现了“无人值守、有人巡查”工作模式。

一、矿井无人值守变电所工程建设条件分析

矿井变电所无人值守升级改造是我矿一项重大的技术改进工程，建设矿井无人值守变电所需要从电气设备、监控设备的可靠性，通信稳定性，监控平台的功能性，只有具备这3项条件才是实现无人值守系统的有效保障。（1）设备可靠性。要实现可靠的无人值守系统离不开可靠的、智能的电气设备，设备的可靠性是无人值守稳定运行的根基，必须选择可靠的电气设备，如果设备本身不可靠那么建设无人值守就是一张白纸，为此我矿机电科对高压配电装置、移动变电站、馈电开关提前进行了升级改造，改造后变电所需要接入无人值守系统设备全部具备了智能终端保护器，改造后电气设备具有较强抗干扰能力及稳定性。（2）通讯的稳定性。我矿2017年对井下监控进行了升级改造，已经建设成光纤冗余的千兆环网，保证每个升级无人值守的变电所都经过矿井环网交换机接入矿井环网，通讯稳定性较高，同时伴随着煤矿自动化建设的要求越来越高我矿建设了视频监控专网给井下其他通讯留下可靠的通讯通道，目前在每個无人值守变电所实现了高清视频的远程监控，因此实现系统之间的互联互通，数据之间高效的共享与衔接是无人值守工作的重中之重。（3）监控平台功能强大性。建设煤矿井下无人值守变电所需要采用一套技术成熟的电力自动化监控系统对井下变电所设备进行监控我矿引进了上海电光自动化公司研发的KJ736电力自动化监控系统，该系统将先进的自动控制、通讯技术相结合实现了对矿井设备的“四遥”功能;具有设备实时测量与监视、远控操作、开关机构有无异常监视，告警功能，事故记录存储、系统冗余功能。

二、无人值守监控技术的系统分析

建设煤矿井下无人值守变电所，需要从通讯的稳定性，设备的可靠性，齐全的监控系统功能，那就需要采用一套技术成熟的电力自动化监控系统对井下变电所设备进行监控，为此我矿引进了上海电光自动化公司研发的KJ736电力自动化监控系统，该系统电路板电路的设计、处理器的处理能力、软件编写和逻辑算法技术成熟可靠性较强，强大的平台齐全的系统功能完美的实现了对设备四遥功能，该系统将先进的自动控制、通讯技术相结合将矿井生产与统计作为一个整体进行控制，该系统结构简单易懂，反映了燕家河煤矿电力自动化监控系统的网络拓扑结构和分站通讯状态。矿井变电所通过设置在每个变电所的电力监控分站采集变电所电气设备的状态、参数等通过设置在变电所处环网交换机以光纤为介质将相关数据传输到地面集控中心的工控机上经过地面上位机的工控软件实现对高低压开关的运行状态、参数监测，可实现遥测、遥信、遥控、遥调“四遥”功能。

三、无人值守监控系统的主要技术性能

引进无人值守监控技术该系统凭借着强大的系统监控技术实现了对涉笔各项数据表、曲线记录、操作记录等进行统计、归类，进行各种电量考核计算、操作权限定义、告警功能记录、保护动作分析。设备稳定可靠，智能终端设备具有较强的靠干扰能力。（1）实时测量与监视功能：测量系统每个回路的三相电压及电流，绝缘阻值、有功电量等并上传地面管理中心集中显示、存储、网络发布实现了对设备的遥测功能。（2）设备运行状态监视：实时准确的显示井下电气设备的运行状态，如果发现异常例如漏电跳闸会根据故障类型进行报警实现了遥信功能。（3）控制操作：操作包括开关的分、合操作、保护信号复归操作，开关的预分预合控制执行的操作确保安全前提下实现了遥控功能。（4）就地修改整定值：系统实现了远程对馈电、移站、高配的定值修改，实现了遥调功能。（5）告警功能：电气设备的分合及保护动作例如漏电、瓦斯闭锁、绝缘闭锁等告警。（6）事故记录存储：当开关变位、保护动作、修改定值对事件进行存储。（7）冗余功能：系统互为备份可实现工控机故障时及时切换，保障系统可靠运行。（8）曲线存储与检索供能：可以存储电流功率等日月曲线。（9）权限管理功能：有管理员及客户权限还可以划分三班上班模式。（10）环网诊断功能：用SNMP查询交换机对交换网络进行故障诊断，让用户能过了解环网时候正常。

四、减员、提效方面

由于煤矿行业具有危险性，而且劳动强度大，作业时间长。因此实际煤矿安全生产中必须加强安全监控保证作业人员安全，通过自动化技术的引用不仅提高了我矿机电设备的工作效率。（1）矿井变电所实现无人值守后成立集控中心及巡查值班人员，中心站负责对矿井变电所的信号监视，远方操作;中心站取代了变电站值班员的操作职责和工作许可职责根据我矿实际情况每班安排4名巡查人员对无人值守变电站进行巡回检查人员较以前每个岗位都有值班员减少了一半，仅一个变电所每年可节约人工费用约20万元。（2）集控中心值班员根据现场实际设备运行情况将故障报警及时汇报维修人员，可迅速排除故障。提高生产运行可靠性，误操作事故率降低60%-80%。（3）由于采用高性能、高可靠性的工业控制机该系统提高了地面对矿井供电系统的实时监测性，对提高煤矿自动化管路水平有着重要意义。

五、结论

矿井变电所无人值守升级改造是我矿一项重大的技术改进工程，是我矿矿井自动化改革的一项重要项目。井下无人值守变电所的建成，实现了变电所设备的远程操作，很大程度上消除了就地操作带来的安全隐患，提高了人员工作安全性。该无人值守监控系统具有可靠的设备、稳定的通讯、齐全的系统功能，实现了煤矿供电网络和用电设备的自动化监控管理，可以提高煤矿供电可靠性，降低运维人员劳动强度，具有极大的推广价值。

参考文献：

[1]国家电网公司.智能变电站技术导则：Q/GDW383-2009[S].北京：中国电力出版社，2009：12.

[2]康宏.煤矿井下采区变电所无人值守监控系统的应用研究[J].能源与节能，2018，02：140-142.

【作者简介】

闫瑞杰（1989.09-），男，汉族，河北省邢台市人，本科学士学位，陕西旬邑县中达燕家河煤矿有限公司机电科技术员，主要研究方向：矿山机电。