無人值守智能化監(jiān)控系統(tǒng)在中央變電所的應(yīng)用

李曉鵬

（山西焦煤霍州煤電集團(tuán)晉北煤業(yè)公司， 山西 忻州 035100）

1 采區(qū)供電情況

山西焦煤霍州煤電集團(tuán)晉北煤業(yè)公司中央變電所主要安裝4 臺移動變壓器，12 臺高壓隔爆開關(guān)，主要用于整個采區(qū)供電，變電所采用傳統(tǒng)人工值守，包括開關(guān)斷送電、電氣設(shè)備檢修維護(hù)、設(shè)備故障排除等；但是由于采區(qū)采掘工作面機(jī)械設(shè)備梳理多且分布區(qū)域廣，中央變電所采用人工停送電勞動作業(yè)強(qiáng)度大；而且變電所內(nèi)電氣設(shè)備屬于高壓設(shè)備，設(shè)備內(nèi)部出現(xiàn)故障時值守人員不能及時發(fā)現(xiàn)，設(shè)備故障檢修、排查難度大；根據(jù)晉北煤礦統(tǒng)計(jì)發(fā)現(xiàn)，2018 年—2019 年一采區(qū)變電所共計(jì)發(fā)生4 起設(shè)備故障斷電現(xiàn)象，整個采區(qū)斷電時間達(dá)9 h，設(shè)備維修費(fèi)用達(dá)69 萬元，為了進(jìn)一步提高采區(qū)變電所供電穩(wěn)定性，降低變電所電氣設(shè)備故障率，晉北煤礦通過技術(shù)研究對一采區(qū)中央變電所采用了一套無人值守監(jiān)控系統(tǒng)[1-2]。

2 無人值守監(jiān)控系統(tǒng)構(gòu)成及功能

2.1 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)組成（見圖1）

1）晉北煤礦無人值守變電所系統(tǒng)主要由以下三部分組成：地面指揮調(diào)度大廳、遠(yuǎn)距離傳輸信道及地面、井下監(jiān)控分站、綜保遠(yuǎn)動裝置。

2）該系統(tǒng)主要有調(diào)度大廳上位機(jī)、井下各無人值守變電站所監(jiān)控分站、本質(zhì)安全型防爆開關(guān)以及各類通訊系統(tǒng)。井下變電所內(nèi)開關(guān)上的實(shí)時電壓、電流、有功功率、保護(hù)裝置狀態(tài)、開關(guān)分合閘狀態(tài)、整定值能夠通過監(jiān)控分站再由井下環(huán)網(wǎng)光纜將這些信息直接傳達(dá)到調(diào)度上位機(jī)，地面監(jiān)控人員可以在電腦顯示器上直接觀察井下各開關(guān)的運(yùn)行狀態(tài)，同時實(shí)現(xiàn)“四遙”功能。

圖1 變電所無人值守監(jiān)控系統(tǒng)拓?fù)鋱D

2.2 系統(tǒng)主要功能

1）保護(hù)功能。開關(guān)內(nèi)安設(shè)的保護(hù)裝置能夠?qū)崟r地對開關(guān)負(fù)荷側(cè)的電流進(jìn)行監(jiān)測，在開關(guān)負(fù)荷側(cè)設(shè)備發(fā)生短路或漏電時能夠及時監(jiān)測到異常，并斷電報(bào)警，確保高壓開關(guān)內(nèi)部元件不被燒損。

2）測控功能。調(diào)度大廳人員可以使用四遙功能（遙測、遙調(diào)、遙信、遙控）對井下變電所的各開關(guān)進(jìn)行操控。

3）事故查詢及報(bào)警功能。當(dāng)井下設(shè)備發(fā)生故障后，保護(hù)裝置能夠及時監(jiān)測到電流的變化，并通過判斷將事故類型顯示到顯示屏上，方便檢修人員的查詢。顯示故障通常有過電壓、低電壓、漏電、短路、斷相、過載、信號異常等。

4）軟件功能。地面調(diào)度人員可以利用軟件功能實(shí)時查看無人值守變電站所內(nèi)設(shè)備的運(yùn)行情況，同時能夠?qū)⒏鲿r段的遙測、遙信數(shù)據(jù)形成曲線圖呈現(xiàn)在顯示屏上，操作人員可以通過這些數(shù)據(jù)對井下各設(shè)備下達(dá)分合閘命令。

5）記錄功能。該監(jiān)控系統(tǒng)不僅具有以上故障斷電、查詢、保護(hù)、報(bào)警等功能，還具有事故錄波功能，能夠?qū)庐惓Ｐ盘栠M(jìn)行跟蹤并實(shí)時記錄，方便工作人員對故障進(jìn)行查詢，從而實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程調(diào)度人員對井下變電所遠(yuǎn)程監(jiān)控。

6）自檢功能。系統(tǒng)能夠?qū)ψ陨砉δ芎陀布?shù)據(jù)進(jìn)行分析，對自身發(fā)現(xiàn)的故障報(bào)警，方便后期工作人員進(jìn)行維護(hù)。當(dāng)調(diào)度上位機(jī)停止運(yùn)行后，井下各監(jiān)控系統(tǒng)不受影響。

7）報(bào)表功能：調(diào)度人員可以在電腦上對本年各用電設(shè)備的數(shù)據(jù)進(jìn)行查詢，同時系統(tǒng)還可以分析各用電負(fù)荷的用電力率，并將這些數(shù)據(jù)打印成表。

3 實(shí)際應(yīng)用效果分析

2019 年4 月，晉北煤礦中央變電所安裝了無人值守監(jiān)控系統(tǒng)，截止2020 年4 月，通過一年實(shí)際應(yīng)用效果來看主要取得了以下實(shí)際應(yīng)用效果：

1）該系統(tǒng)在礦井投入使用后調(diào)度人員可以在地面指揮中心對井下各供電設(shè)備進(jìn)行遠(yuǎn)程操控，調(diào)度人員可以根據(jù)各設(shè)備的實(shí)時數(shù)據(jù)現(xiàn)場指揮井下各用電單位的生產(chǎn)，一旦發(fā)現(xiàn)故障報(bào)警能夠及時通知用電隊(duì)組，用電隊(duì)組檢修人員可以通過故障類型及時查詢故障并處理。

2）井下變電所實(shí)現(xiàn)無人值守后事故處理的時間縮短為原來的1/3，事故率較低為原來的一半，有效確保了井下用電的可靠性。

3）無人值守變電所采用可靠性較高的遠(yuǎn)程監(jiān)控裝置，不僅提高了井下供電設(shè)備的可靠性，避免了處理事故影響的時間，還改變了傳統(tǒng)供電設(shè)備無顯示、顯示不明確、故障記錄時間短的弊端。

4）晉北煤礦在井下各變電所安裝無人值守監(jiān)控系統(tǒng)以來，日常設(shè)備操作只需安排兩名值班人員即可，每班的值守人員全部清退，檢修人員由原來的兩人變?yōu)橐蝗搜矙z，每天按的三個班計(jì)算，全年能夠節(jié)約資金30 萬元。

5）該系統(tǒng)在礦井變電所投入以后，各類供電事故的次數(shù)大大下降，事故的處理時間縮減為原來的一般，按照千萬噸礦日產(chǎn)4 萬t 計(jì)算，全年可節(jié)約資金1 000 萬元。

6）該系統(tǒng)能夠在地面對井下各設(shè)備進(jìn)行監(jiān)測監(jiān)控，再加上該系統(tǒng)具有較好的可靠性及較低的事故率，現(xiàn)已成為現(xiàn)代化智能礦井發(fā)現(xiàn)的趨勢[3-5]。

4 結(jié)語

隨著大型礦井的不斷建成，新型智能化設(shè)備在礦井中不斷投入，智能化、高效化供電已經(jīng)成為千萬噸礦井的發(fā)展方向。隨著智能化供電設(shè)備的不斷運(yùn)行，對供電設(shè)備的管理越來越精細(xì)化。特別是在井下實(shí)現(xiàn)無人值守變電所，不僅能夠大大降低工作人員的勞動強(qiáng)度，而且能夠?qū)⑺兄匾╇娯?fù)荷集中起來進(jìn)行統(tǒng)一監(jiān)控管理。