淺析電氣自動(dòng)化技術(shù)在礦山的有效應(yīng)用

陳光亞 王娟

摘 要：如今，社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展快速，人們對(duì)礦山資源的需求日益增大，礦山開(kāi)采力度也隨之加大。在礦山的開(kāi)采過(guò)程中，工程的安全性不容忽視，同時(shí)還要提高工作效率，因此，對(duì)礦山生產(chǎn)技術(shù)要求越來(lái)越高，更多先進(jìn)的開(kāi)采技術(shù)得到了廣泛的應(yīng)用，尤其是電氣自動(dòng)化技術(shù)的應(yīng)用效果顯著，因此，加強(qiáng)電氣自動(dòng)化技術(shù)在礦山中的應(yīng)用探究，具有重要的價(jià)值和意義。

關(guān)鍵詞：電氣自動(dòng)化技術(shù)；工程控制；綜合自動(dòng)化；繼電保護(hù)；在線狀態(tài)檢測(cè)

1 前言

目前，社會(huì)已經(jīng)進(jìn)入信息化時(shí)代，信息技術(shù)的飛速發(fā)展給電氣自動(dòng)化提供了技術(shù)支持。電氣自動(dòng)化技術(shù)就是指在運(yùn)行過(guò)程中，不用人員對(duì)機(jī)器設(shè)備進(jìn)行操作，機(jī)器設(shè)備會(huì)按照事先輸入好的程序、指令自行開(kāi)展工作。此項(xiàng)技術(shù)在建筑業(yè)、礦業(yè)等危險(xiǎn)性較高、勞動(dòng)強(qiáng)度較大的領(lǐng)域被有效利用，在礦山工作中引入該技術(shù)，開(kāi)采機(jī)械設(shè)備實(shí)現(xiàn)了全天不間斷工作，不僅把工作人員從繁重的勞動(dòng)中解放出來(lái)，減少了因工作環(huán)境惡劣而帶來(lái)的危險(xiǎn)因素，提升了工作人員生產(chǎn)安全性，并且極大地提高了勞動(dòng)生產(chǎn)率。

2 簡(jiǎn)議電力系統(tǒng)調(diào)度自動(dòng)化的應(yīng)用

電力系統(tǒng)調(diào)度自動(dòng)化技術(shù)是目前發(fā)展最快的技術(shù)之一，其功能的強(qiáng)大性能夠確保電力系統(tǒng)在運(yùn)行過(guò)程中的準(zhǔn)確性、可靠性和經(jīng)濟(jì)性。電力系統(tǒng)的數(shù)據(jù)采集和監(jiān)控功能是調(diào)度自動(dòng)化的基礎(chǔ)，電力系統(tǒng)自動(dòng)化設(shè)備和元器件是不可或缺的重要環(huán)節(jié)。

2.1 電力系統(tǒng)分析與控制

對(duì)在線監(jiān)測(cè)技術(shù)實(shí)施相角測(cè)量、研究電力系統(tǒng)穩(wěn)定控制理論與技術(shù)、選擇小電流接地方法、探討電力系統(tǒng)振蕩原理及抑制方法、研究發(fā)電機(jī)跟蹤同期技術(shù)和調(diào)速控制、電力負(fù)荷預(yù)測(cè)方法、電網(wǎng)調(diào)度自動(dòng)化仿真、電網(wǎng)故障診斷理論與技術(shù)等。使得非線性理論和環(huán)網(wǎng)理論在電力系統(tǒng)應(yīng)用方面，以及在電力市場(chǎng)條件下電力系統(tǒng)分析與控制的新模型、新理論、新算法等理論的實(shí)現(xiàn)。

通過(guò)整合內(nèi)部各個(gè)小的控制系統(tǒng)，利用光纖連接實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)傳輸和資源共享，將各單位各地點(diǎn)的電氣自動(dòng)控制系統(tǒng)聯(lián)系在一起形成一個(gè)大環(huán)網(wǎng)。以礦調(diào)度為中心實(shí)時(shí)掌握了解全礦電力系統(tǒng)情況和電能情況，并加以分析與控制，通過(guò)軟件平臺(tái)的搭建實(shí)現(xiàn)電力系統(tǒng)調(diào)度自動(dòng)化，以此為依據(jù)實(shí)現(xiàn)更為合理的電力調(diào)度。

2.2 遠(yuǎn)程監(jiān)控技術(shù)

智能化遠(yuǎn)程控制、集中控制以及現(xiàn)場(chǎng)總線系統(tǒng)控制方式是電氣自動(dòng)化系統(tǒng)配置的應(yīng)用主體。智能化遠(yuǎn)程控制利用硬接線電纜將采集終端和現(xiàn)場(chǎng)的信號(hào)進(jìn)行連接，并利用光纖、485線、GPRS等將主機(jī)和采集終端進(jìn)行連接。這種方式極大的節(jié)省了電纜材料，簡(jiǎn)化了安裝環(huán)節(jié)，降低了操作成本，有效減少了控制面積，將整體系統(tǒng)的可靠性和智能型提升了一個(gè)較高的層次。實(shí)現(xiàn)了自檢、數(shù)據(jù)處理及自校正等功能。

集中控制主要是通過(guò)利用現(xiàn)場(chǎng)的電氣饋線設(shè)置設(shè)備的接口，然后采用線路電纜合理連接集散控制系統(tǒng)的通道，實(shí)施對(duì)全場(chǎng)的監(jiān)控。其具有良好的維護(hù)運(yùn)行效果，快速的對(duì)應(yīng)速度，合理的針對(duì)監(jiān)控站實(shí)施的防護(hù)水平，相對(duì)合理的系統(tǒng)造價(jià)成本等特點(diǎn)。

該技術(shù)的運(yùn)用主要體現(xiàn)在獅嶺站值班高壓柜監(jiān)控系統(tǒng)和水電車間低壓室監(jiān)控系統(tǒng)。同時(shí)水電車間視頻監(jiān)控系統(tǒng)和凈化站、800噸、坑尾水監(jiān)控系統(tǒng)也是很好的運(yùn)用了該技術(shù)，從而對(duì)各個(gè)外圍班組日常工作生活情況進(jìn)行可靠掌握，調(diào)度室值班人員足部出戶便可掌握各點(diǎn)現(xiàn)場(chǎng)情況。

3 淺議變電站綜合自動(dòng)化與智能保護(hù)

變電站自動(dòng)化技術(shù)是采用現(xiàn)代通信技術(shù)、先進(jìn)的計(jì)算機(jī)技術(shù)、電子技術(shù)以及信息處理技術(shù)，實(shí)現(xiàn)對(duì)變電站的二次設(shè)備的重新組合和優(yōu)化設(shè)計(jì)，對(duì)變電站全部設(shè)備的運(yùn)行實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)監(jiān)控。變電站自動(dòng)化除了滿足變電站運(yùn)行操作任務(wù)外還作為電網(wǎng)調(diào)度自動(dòng)化不可分割的重要組成部分，是電力生產(chǎn)現(xiàn)代化的一個(gè)重要環(huán)節(jié)。這種綜合性的自動(dòng)化監(jiān)測(cè)系統(tǒng)能夠提高變電站運(yùn)行的穩(wěn)定性，降低運(yùn)行維護(hù)的成本，實(shí)現(xiàn)輸配電過(guò)程的高質(zhì)量，保證經(jīng)濟(jì)效益。

3.1 變電站自動(dòng)化運(yùn)行技術(shù)

該理論針對(duì)電力系統(tǒng)保護(hù)的新原理進(jìn)行了研究，將國(guó)內(nèi)外最新的網(wǎng)絡(luò)通信、人工智能、自適應(yīng)理論、綜合自動(dòng)控制理論以及微機(jī)新技術(shù)等應(yīng)用于新型的繼電保護(hù)裝置中，使得新型繼電保護(hù)裝置具有智能控制的特點(diǎn)，從而大大提高了電力系統(tǒng)的安全水平。

變電站綜合自動(dòng)化與智能保護(hù)技術(shù)完全體現(xiàn)在獅嶺站值班監(jiān)控系統(tǒng)中，該系統(tǒng)將獅嶺站負(fù)載高壓柜、變壓器柜、PT柜、電容柜以及正在調(diào)試安裝的保安電源完美的整合在一起。設(shè)備之間主要是通過(guò)通訊網(wǎng)絡(luò)信號(hào)設(shè)備相互連接，其獨(dú)立性和靈活性相對(duì)較強(qiáng)，一個(gè)設(shè)備出現(xiàn)故障不會(huì)波及全部設(shè)備，提升整個(gè)電氣工程的安全性和可靠性，形成了一個(gè)穩(wěn)定可靠的自動(dòng)控制系統(tǒng)。實(shí)現(xiàn)了RS485通訊采集高壓柜的微機(jī)綜保上的數(shù)據(jù)量，自行開(kāi)發(fā)生成的監(jiān)控系統(tǒng)軟件實(shí)現(xiàn)了數(shù)據(jù)讀取、遠(yuǎn)程監(jiān)視、遠(yuǎn)程控制、事件故障記錄、電度計(jì)量、報(bào)表生成等一系列功能。大大提高了該站運(yùn)行的安全性和穩(wěn)定性，實(shí)現(xiàn)真正意義上的計(jì)算機(jī)控制。

3.2 繼電保護(hù)技術(shù)

在礦山近年的電氣技術(shù)改造革新過(guò)程中，微機(jī)型綜合繼電保護(hù)器已完全替代了老式機(jī)械式、電子式繼電器，滿足現(xiàn)場(chǎng)更高要求的選擇性、速動(dòng)性、靈敏性和可靠性?，F(xiàn)全礦高壓柜綜保使用較為普遍的是ABB432、521型和施耐德20、40、80型微機(jī)綜保。綜保以CPU處理為核心，人機(jī)操作界面設(shè)置和操作，完善的邏輯輸入輸出單元，以及Modbus通訊規(guī)約支持RS485網(wǎng)線接口和ACE937光纖接口，方便準(zhǔn)確的融入上位機(jī)控制系統(tǒng)。

3.3 無(wú)功補(bǔ)償技術(shù)

電網(wǎng)中的電力負(fù)荷如電動(dòng)機(jī)、變壓器等，大部分屬于感性負(fù)荷，在運(yùn)行過(guò)程中需向這些設(shè)備提供相應(yīng)的無(wú)功功率。在電網(wǎng)中安裝并聯(lián)電容器等無(wú)功補(bǔ)償設(shè)備以后，可以提供感性負(fù)載所消耗的無(wú)功功率，減少了電網(wǎng)電源向感性負(fù)荷提供、由線路輸送的無(wú)功功率，由于減少了無(wú)功功率在電網(wǎng)中的流動(dòng)，因此可以降低線路和變壓器因輸送無(wú)功功率造成的電能損耗，這就是無(wú)功補(bǔ)償。

我礦用電負(fù)荷主要為井下生產(chǎn)負(fù)荷、選廠生產(chǎn)負(fù)荷和民用負(fù)荷三部分組成。由于生產(chǎn)條件客觀因素和其他因素影響，礦區(qū)電能質(zhì)量無(wú)功功耗一直居高不下，自采用無(wú)功補(bǔ)償技術(shù)后礦電能質(zhì)量達(dá)到國(guó)家規(guī)定標(biāo)準(zhǔn)。無(wú)功補(bǔ)償技術(shù)的應(yīng)用典型在我礦獅嶺站無(wú)功補(bǔ)償系統(tǒng)。我礦獅嶺站由凡口站兩路進(jìn)線分帶一、二段母排負(fù)載，一、二段母排下端分別連接一組容量為1000KVAR的電容補(bǔ)償柜，日常兩段電容柜皆處于切投使用狀態(tài)，對(duì)我礦節(jié)能減排、無(wú)功補(bǔ)償做出了突出貢獻(xiàn)。

4 淺議配電網(wǎng)自動(dòng)化技術(shù)

長(zhǎng)期以來(lái)，配電網(wǎng)只能夠采取手工操作的控制方法，隨著技術(shù)的進(jìn)步，逐漸能夠運(yùn)用獨(dú)立的孤島自動(dòng)化技術(shù)，但是對(duì)電能的分配方面還是存在不足之處，因此，配電網(wǎng)自動(dòng)化技術(shù)對(duì)于電能的分配和監(jiān)控十分重要。配電網(wǎng)自動(dòng)化主要包括饋線自動(dòng)化和自動(dòng)制圖、設(shè)備管理、信息分析和配電網(wǎng)分析自動(dòng)化，它依靠大量的智能終端、豐富的后臺(tái)軟件和數(shù)據(jù)庫(kù)資料支持，通過(guò)信息技術(shù)的帶動(dòng)，實(shí)現(xiàn)配電網(wǎng)自動(dòng)化，確保了對(duì)電能的充分利用。

對(duì)電力系統(tǒng)一次設(shè)備如汽輪機(jī)、發(fā)電機(jī)、斷路器、變壓器以及開(kāi)關(guān)等設(shè)備進(jìn)行連續(xù)長(zhǎng)期的在線監(jiān)測(cè)，不僅可以監(jiān)視設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)，而且還可以分析各參數(shù)的變化趨勢(shì)，判斷是否存在故障的先兆，從而延長(zhǎng)設(shè)備的維修保養(yǎng)周期，提高設(shè)備的利用率，為電力設(shè)備由定期檢修向狀態(tài)檢修過(guò)度提供保障。

5 結(jié)速語(yǔ)

電力系統(tǒng)是一個(gè)較為復(fù)雜的系統(tǒng)，當(dāng)前在電力系統(tǒng)中自動(dòng)化技術(shù)使得電力無(wú)論是在控制、操作，還是處理過(guò)程中變得較為簡(jiǎn)便易行。相信隨著科技發(fā)展和我們的努力，我礦會(huì)擁有自動(dòng)化性能更高、更穩(wěn)定、更可靠的電力系統(tǒng)。

參考文獻(xiàn)：

[1] JGJ 16-2008.民用建筑電氣設(shè)計(jì)規(guī)范[S].

[2] 《電力系統(tǒng)繼電保護(hù)》谷水清主編.

[3] 《電氣工程》伊克寧編著.