淺談變電所無人值守技術研究與應用

鄒錦偉

摘要：電力作為現(xiàn)代煤礦工業(yè)的主要動力，在煤炭生產(chǎn)中占有十分重要的位置，是保證煤礦生產(chǎn)的先決條件。優(yōu)良的礦井供電系統(tǒng)對于保護礦井作業(yè)安全、提高作業(yè)效率、保證工作人員的人身安全具有重要意義。十年來，得益于自動化技術、計算機技術、微機保護技術的發(fā)展，國家電網(wǎng)的變電站已經(jīng)基本實現(xiàn)綜合自動化，實現(xiàn)無人值守，近幾年也建立一些數(shù)字化變電站示范站。變電站自動化→數(shù)字化→智能化是電網(wǎng)未來的發(fā)展方向。通過以太網(wǎng)連接，形成綜合自動化網(wǎng)絡，并依托自動化平臺增加信息化管理模塊，實現(xiàn)供電設備管理的信息化，達到無人值守目的，減員提效，實現(xiàn)井下電網(wǎng)安全、可靠、經(jīng)濟運行是目前的發(fā)展方向。

關鍵詞：綜合自動化;采區(qū)變電所;無人值守;減員提效

引言

我們煤炭企業(yè)由于受管理理念、技術研發(fā)水平、裝備水平、人員技術水平等因素限制，目前煤礦地面主變電所真正實現(xiàn)綜合自動化，達到無人值守的很少。井下采區(qū)變電所實現(xiàn)綜合自動化更是少之又少。我們集團公司內(nèi)部礦井采區(qū)變電所綜合自動化水平也參差不齊，基本是對采區(qū)變電所的高壓或某個采區(qū)變電所實現(xiàn)自動化控制。煤礦采區(qū)變電所立足于現(xiàn)有技術及裝備水平，突破單個變電所自動化思維限制，通過以太網(wǎng)連接，形成綜合自動化網(wǎng)絡，并依托自動化平臺增加信息化管理模塊，實現(xiàn)供電設備管理的信息化，達到無人值守目的，減員提效，實現(xiàn)井下電網(wǎng)安全、可靠、經(jīng)濟運行是目前的發(fā)展方向。

1主要研究內(nèi)容以及研究方法、技術路線

1）根據(jù)我礦井下采區(qū)變電所的負荷情況，進行優(yōu)化組合。將現(xiàn)在采區(qū)變電所的高低防開關更換為組合饋電開關，組合饋電開關具備“遙測、遙信、遙控、遙調(diào)”四遙功能。關鍵是開關小車要具備電動分合功能。組合開關盡量采用同一廠家產(chǎn)品。組合開關配備的綜合保護裝置要性能可靠，保護功能齊全。

2）在每個采區(qū)變電所安裝一臺交換機，通過礦用屏蔽雙絞線通信電纜連接綜合保護裝置的CANbus接口（或RS485接口），進行數(shù)據(jù)通信。交換機連接到我礦現(xiàn)有工業(yè)環(huán)網(wǎng)，通過工業(yè)環(huán)網(wǎng)與地面鍵控制主機相連。地面監(jiān)控主機內(nèi)安裝InTouch組態(tài)軟件。使用InTouch組態(tài)軟件將能實現(xiàn)以下功能：

（1）實現(xiàn)變電所內(nèi)礦用防爆型組合饋電開關的數(shù)據(jù)實時采集。通過組合饋電開關自帶的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)和中間網(wǎng)絡以及上位機組態(tài)軟件可以將設備的數(shù)字量輸入信號和模擬量輸入信號進行實時讀取和顯示。

（2）實現(xiàn)礦用防爆型組合饋電開關斷路器和隔離小車的遠程控制。

（3）監(jiān)控主機操作畫面需要設置不同等級的用戶登陸和操作權限。根據(jù)不同管理角色設置不同的用戶，可按系統(tǒng)管理員、值長、一般值班操作人員等提供分級密碼，對這些用戶進行不同等級的授權，并對所有操作自動進行帶時標事件記錄，建立良好的反事故措施。

（4）實時記錄、歷史記錄、事件記錄、故障及操作記錄等。上位機組態(tài)軟件可以采集和記錄設備的實時數(shù)據(jù)并存儲在數(shù)據(jù)庫內(nèi)予以保存，根據(jù)硬盤空間大小來確定保存時段的長短，數(shù)據(jù)留存期內(nèi)可以標準或設定文件格式隨時調(diào)用和打印上述歷史數(shù)據(jù)，實現(xiàn)報表功能。

（5）配合低壓配電設備實現(xiàn)變電所內(nèi)環(huán)境的監(jiān)測。系統(tǒng)通過低壓配電設備實現(xiàn)對變電所內(nèi)溫度、煙霧和瓦斯?jié)舛鹊谋O(jiān)測，預防火警及其它事故。用于不同開關通信協(xié)議的轉(zhuǎn)換與通信。

3）在變電所綜合自動化平臺上進行設備管理信息化研究，實現(xiàn)設備臺賬、圖像、參數(shù)、檢修信息、歷史故障信息、配件管理、標志牌圖紙管理等，開發(fā)一套繼電保護整定計算軟件，實現(xiàn)定值自動計算，下發(fā)和召喚。

4）在保證防爆開關設備防爆性能、電氣性能的前提下，研究在開關內(nèi)部關鍵部位安裝無線溫度傳感器的可行性，以及數(shù)據(jù)收集傳輸方法的實現(xiàn)。編制溫度監(jiān)控預警軟件，實現(xiàn)溫度實時顯示，超溫報警，溫度變化曲線查看等功能。

2采區(qū)變電所無人值守在煤礦供電系統(tǒng)中應用的目的和必要性

2.1實施背景及目的

隨著礦井開采的延伸，我礦井下供電系統(tǒng)越來越龐大、復雜。現(xiàn)有南翼5#、4#、3#、南翼軌道下山、二采2#、十采區(qū)變電所，南翼1#、四采、二采三上配電點，共計9個采區(qū)變電所、配電點，各變電所配電點之間距離也較遠。采區(qū)變電所值班電工每班8人共24人，去除學習及休班，每班出勤4至5人，每人約負責2個崗點的巡檢、停送電、日常維護、保護試驗等工作。煤礦井下作業(yè)的特殊性，井下供電系統(tǒng)極易出現(xiàn)漏電、短路、過流等故障，造成開關跳閘停電或停風，影響生產(chǎn)及安全。如停電變電所無人值班，值班電工接到通知去送電，這一過程基本得半小時左右，特別是局部風機停電，對安全及生產(chǎn)的影響極大。故障跳閘情況時有發(fā)生，按每天影響半小時計算，一年180多個小時的影響，損失是巨大的。

采區(qū)變電所開關類型眾多，綜合裝備水平較低，設備互換性差。高防開關有2個廠家6種類型，低防開關有3個廠家4種類型。有傳統(tǒng)插件式保護，有單片機綜合保護，有帶通信接口也有不帶通信接口的，操作機構(gòu)有手動儲能的，有電動儲能的，有電磁直接操作的。而且各種開關之間通信協(xié)議不同，阻礙了綜合自動化的統(tǒng)一通信控制。

2.2采區(qū)變電所設備現(xiàn)狀

采區(qū)變電所設備綜合信息化管理上落后，主要表現(xiàn)在以下幾方面：

（1）開關運行狀態(tài)及運行參數(shù)，如開關的分合狀態(tài)、故障類型、報警指示、運行電流、電壓、功率，只能

靠人去查看，管理層無法掌握綜合數(shù)據(jù)和信息。

（2）繼電保護定值管理還是采用人工計算、下發(fā)區(qū)隊，區(qū)隊再安排人現(xiàn)場去調(diào)整，甚至有的開關還必須停電開蓋才能調(diào)整定值。還得定期安排人去現(xiàn)場核對定值整定情況。定值整定計算復雜，容易出錯，如果計算或整定錯誤，很可能造成開關誤動或拒動，影響生產(chǎn)或安全。開關實際定值和定值單、圖紙、標志牌一一對應。每調(diào)整一個定值，上述工作就得重復一遍，費時費力。

（3）設備臺賬、標志牌、圖紙管理落后?，F(xiàn)在設備臺賬還是人工統(tǒng)計設備信息，錄入微機。而且僅是設

備型號和主要參數(shù)，沒有設備圖片、主要及易損配件型號、庫存管理。設備或負荷調(diào)整后，定值得調(diào)整，圖紙標志牌都得相應打印張貼。

（4）設備維護保養(yǎng)缺乏信息管理依據(jù)?，F(xiàn)在設備檢修，基本是各變電所輪著檢修，重要變電所多檢修一

次，由于缺乏設備的運行信息，不能有效掌握設備的異常情況，就造成檢修缺乏針對性和預見性。例如高防開關內(nèi)部真空斷路器每操作2000次就得潤滑、緊固、檢查調(diào)整開距和超行程，否則就可能出現(xiàn)合閘三相不同期甚至分合閘缺相等故障。真空斷路器短路跳閘30次就該更換真空管，如不更換分合閘時就有可能發(fā)生真空管爆炸事故。

（5）設備巡檢手段落后，現(xiàn)在巡檢就是看看外觀，聽聽有無異響，摸摸開關是否發(fā)熱。由于防爆開關是

封閉式的，上述手段很難發(fā)現(xiàn)開關的內(nèi)部異常。設備異常及事故主要是由于觸頭或接線柱接觸不良，發(fā)熱引起。但目前井下高低防開關還沒有內(nèi)部觸頭和接線柱的溫度監(jiān)測功能。

2.3必要性

面對這種現(xiàn)狀，采區(qū)變電所進行設備升級，建立統(tǒng)一的自動化管理和信息平臺，提升綜合自

3結(jié)論

目前國家電網(wǎng)已經(jīng)基本實現(xiàn)變電所無人值守化，變電所智能化、無人值守化是必然的發(fā)展趨勢。在我們煤礦企業(yè)，利用自動化手段，減人增效是發(fā)展的必由之路。煤炭企業(yè)特別是非新建礦井，由于自動化水平較低，井下供電設備情況參差不齊，新型開關與老舊開關并存，各種綜合保護通信協(xié)議不統(tǒng)一，實現(xiàn)變電所綜合自動化達到無人值守的目的存在一定難度。本項目的成功研究與實施，必然提升我礦的自動化水平，起到良好的示范作用，對相似礦井的采區(qū)變電所綜合自動化改造具有良好的推廣應用價值。

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