三匯一礦電力監(jiān)控技術(shù)應(yīng)用與研究

[摘 要]分析了三匯一礦井下變電所存在的無法實時監(jiān)控開關(guān)狀態(tài)、數(shù)據(jù)保存和井下遙調(diào)信號遠(yuǎn)程在線修改等問題，針對礦井情況優(yōu)選了研究方案，研究了電力監(jiān)控關(guān)鍵技術(shù)，實現(xiàn)了實時監(jiān)測、遠(yuǎn)程在線控制、智能制定報表、自動報警等功能，通過現(xiàn)場應(yīng)用表明，該技術(shù)可縮短送電時間48小時/年，節(jié)約成本240萬元/年，有效保障了礦井用電安全。

[關(guān)鍵詞]突出礦井 電力監(jiān)控 方案優(yōu)化

中圖分類號：G72 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1009-914X（2016）19-0377-01

1 前言

煤礦井下供電系統(tǒng)由于供電線路短環(huán)節(jié)多而難于整定線路短路保護(hù)動作值、系統(tǒng)缺乏全面監(jiān)控、防爆開關(guān)綜合保護(hù)器技術(shù)缺陷或質(zhì)量良莠不齊等問題，供電系統(tǒng)故障越級跳閘、大面積停電、防爆開關(guān)誤動或拒動時有發(fā)生，嚴(yán)重影響到礦井正常生產(chǎn)。

煤礦電力監(jiān)控系統(tǒng)致力于解決煤礦井下供電系統(tǒng)難題，可實現(xiàn)變電所視頻遠(yuǎn)程監(jiān)視、遙控斷電/上電、遙測、遙信、遙調(diào)等功能。實現(xiàn)井下變電所無人值守或少人值守，減少供電事故發(fā)生，縮短供電故障處理時間。

目前，國內(nèi)煤礦井下變電所大部分為有人值守或采區(qū)變電所無人值守方式，停送電均采用人工方式進(jìn)行，無法遠(yuǎn)程監(jiān)控供電狀態(tài)及運行方式、遠(yuǎn)程對其進(jìn)行定值修改。實現(xiàn)井下電氣設(shè)備的自動化、智能化、數(shù)字化、集中化、遠(yuǎn)程化是未來發(fā)展的方向。

2 三匯一礦井下變電所概況及存在問題

2.1 三匯一礦井下變電所概況

隨著三匯一礦機(jī)械化水平的不斷提高，用電負(fù)荷也越來越大，對供電質(zhì)量及供電要求也提出了自動化、供電穩(wěn)定和節(jié)能控制等方面的要求。

三匯一礦地質(zhì)條件復(fù)雜，采區(qū)、掘進(jìn)頭面布置分散，現(xiàn)有6趟電源入井，井下供電網(wǎng)絡(luò)復(fù)雜，供電距離長，高壓配電裝置近200多臺，高壓電纜長約40公里。目前，我礦井下變電所共有33個，臨時變點5處，采煤高壓配電點3處，分布于井下8個水平，隨著變電所的增加，對于變電所的管理也成了新的問題。

2.2 存在問題

三匯一礦井下變電所數(shù)量多且分散，若發(fā)生跳閘事故，僅恢復(fù)送電、排放瓦斯就需8h以上，給礦井的安全生產(chǎn)造成很大影響。目前變電系統(tǒng)無法保證礦井安全生產(chǎn)，主要存在以下問題：

（1）高、低壓開關(guān)狀態(tài)無法實時監(jiān)控；

（2）井下大面積停電后無法及時送電；

（3）遠(yuǎn)程合閘及合閘前安全檢查；

（4）所有開關(guān)數(shù)據(jù)無法保存；

（5）無法在監(jiān)控計算機(jī)上對井下遙調(diào)信號進(jìn)行遠(yuǎn)程在線修改。

因此，開展三匯一礦電力監(jiān)控系技術(shù)及系統(tǒng)研究已迫在眉睫。

3 電力監(jiān)控方案優(yōu)化及技術(shù)研究

電力監(jiān)控技術(shù)就是基于工業(yè)以太環(huán)網(wǎng)的形式，將分布于井下的高、低開關(guān)的實時信息上傳至地面網(wǎng)絡(luò)中心，由網(wǎng)絡(luò)中心對其進(jìn)行24小時不間斷監(jiān)測和控制。

3.1 礦井現(xiàn)有基礎(chǔ)

（1）三匯一礦使用的高壓防爆開關(guān)及低壓智能饋電開關(guān)的綜合保護(hù)器具有RS485通訊端口，有實現(xiàn)電力監(jiān)控的硬件條件。

（2）三匯一礦2009年已形成井下主光纖系統(tǒng)，并在2011年年初升級環(huán)網(wǎng)，有實現(xiàn)電力監(jiān)控的通信、控制網(wǎng)絡(luò)傳輸條件。

3.2 電力監(jiān)控方案設(shè)計及優(yōu)選

根據(jù)三匯一礦電力監(jiān)控系統(tǒng)現(xiàn)有的光纖以太網(wǎng)、光纖總線和電纜總線傳輸模式，制定三種方案：

（1）方案一：以光纖以太網(wǎng)的傳輸方式，即在井下增加2臺以上的井下本安型環(huán)網(wǎng)交換機(jī)，用兩根不同的光纖傳輸至地面。

（2）方案二：以光纖總線的方式進(jìn)行傳輸，即利用原有斜坡視頻監(jiān)控的48芯光纜，采用點對點的方式進(jìn)行傳輸，即每一個變電所使用2芯光纖。

（3）方案三：以電纜總線的傳輸方式，即重新從地面敷設(shè)一趟通訊線到井下需要安裝電力監(jiān)控的各變電所電力監(jiān)控分站上。

礦井發(fā)展需要大量光纖，因此為充分利用原有光纜形成環(huán)網(wǎng)，從信號穩(wěn)定、傳輸速度和可靠性上考慮，綜合以上幾個方案進(jìn)行比較，選擇方案一。

3.3 電力監(jiān)控關(guān)鍵技術(shù)

根據(jù)方案一要求研發(fā)了煤礦電力監(jiān)控系統(tǒng)，該系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)如下：

（1）基于工業(yè)環(huán)網(wǎng)，采用485通信方式，能對井下變電所實時監(jiān)測各開關(guān)輸出線路電壓、電流、有功功率、無功功率、功率因數(shù)、電度、以及開關(guān)分閘/合閘狀態(tài)等電力參數(shù)，并上傳地面監(jiān)控中心集中顯示、存儲、網(wǎng)絡(luò)發(fā)布；

（2）在地面監(jiān)控計算機(jī)上可對井下開關(guān)綜保報警或動作、整定參數(shù)值等遙調(diào)信號進(jìn)行在線修改；

（3）可定時采集開關(guān)斷路器位置、刀閘位置、各種保護(hù)動作等信號，對事件進(jìn)行順序記錄；

（4）在地面可對井下變電所開關(guān)進(jìn)行遙控分閘和合閘以及遠(yuǎn)程復(fù)位；

（5）可對井下各變電所環(huán)境和設(shè)備進(jìn)行遠(yuǎn)程視頻監(jiān)視，并在監(jiān)控主機(jī)上視頻圖像嵌入顯示，人員非法進(jìn)入、火災(zāi)等報警視頻聯(lián)動顯示，以及圖像數(shù)字化硬盤記錄及查詢；

（6）當(dāng)發(fā)生越級跳閘、供電故障等非正常事件時，系統(tǒng)監(jiān)控主機(jī)能發(fā)出聲音報警，同時在報警信息窗口顯示其報警類型、報警狀態(tài)、報警時間等；

（7）系統(tǒng)可對開關(guān)綜保的故障錄波、事故記錄等信號進(jìn)行存儲，供技術(shù)分析，進(jìn)行供電事故定位；

（8）在地面監(jiān)控計算機(jī)上對井下防爆低壓開關(guān)綜保進(jìn)行遠(yuǎn)程檢漏試驗和記錄，以及人工檢漏試驗自動記錄；

（9）系統(tǒng)可對區(qū)隊用電分班考核管理；

（10）系統(tǒng)監(jiān)控站具有綜保通信模塊現(xiàn)場植入和修改功能。

4 電力監(jiān)控技術(shù)應(yīng)用情況

4.1 試驗地點概況

通過論證，初步選擇在二井井下+590m水平作為我礦電力監(jiān)控的實驗區(qū)域，+590m水平為我礦主采區(qū)和主掘進(jìn)面，為全礦供電系統(tǒng)的中心區(qū)域，擔(dān)負(fù)著全礦大部分區(qū)域的配電工作。該水平現(xiàn)有11個6KV變電所，其中中央變電所2個，采區(qū)變電所1個。

4.2 實施情況

2011年6月開始安裝，8月進(jìn)行調(diào)試，11月份驗收。

4.3 效果分析

應(yīng)用電力監(jiān)控技術(shù)后，解決了停電后送電時間長的問題，消除了因無計劃停電而引起的瓦斯積聚安全隱患。減少生產(chǎn)影響48h/年以上，節(jié)約成本240萬元/年。

5 結(jié)論

（1）實現(xiàn)了實時監(jiān)測、遠(yuǎn)程在線控制、智能制定報表、自動報警等功能；

（2）實現(xiàn)了遠(yuǎn)程合閘，減少人員觸電危險；

（3）在安裝有電力自動化監(jiān)控系統(tǒng)的供電范圍內(nèi)，在無計劃停電后可立即恢復(fù)風(fēng)機(jī)供電，減少瓦斯積聚危險。

（4）解決了停電后送電時間長的問題，可縮短送電時間48小時/年，節(jié)約成本240萬元/年。

參考文獻(xiàn)

[1]王海波，史友仁.煤礦電力監(jiān)控系統(tǒng)的研究與應(yīng)用[J].工礦自動化，2009（07）.

[2]萬彥. 煤礦電力監(jiān)控系統(tǒng)的研究與應(yīng)用[J].煤炭技術(shù)，2013（07）.

[3]張豪，龐志國.淺談KJ516煤礦電力監(jiān)控系統(tǒng)的研究與應(yīng)用[J].山東煤炭科技，2015（11）.

作者簡介：

向德林，出生年月1983.10，男，大專，助理工程師，主要從事礦井機(jī)電方面工作。