智能化無人值守變電所控制系統(tǒng)應用研究

曹海龍

（山西晉神沙坪煤業(yè)有限公司，山西 河曲 036500）

隨著煤炭行業(yè)的不斷發(fā)展和煤礦企業(yè)在安全、高效生產(chǎn)方面的需要，煤礦井下大力推廣智能化控制設備以滿足礦井安全高效生產(chǎn)，同時降低員工勞動強度和用工投入。本文通過研究設計變電所智能化控制系統(tǒng)來實現(xiàn)沙坪煤礦井下變電所無人值守智能化控制[1-4]，對提升礦井供電管理水平，促進礦井安全高效發(fā)展具有重要意義。

1 變電所智能化控制系統(tǒng)整體布局及應用

建設工業(yè)以太網(wǎng)和地面集控中心，在變電所安裝高清攝像頭和電力監(jiān)控分站，利用光纖系統(tǒng)的以太網(wǎng)將變電所的高清攝像頭和電力監(jiān)控分站同地面集控中心進行網(wǎng)絡連接，完成變電所智能化控制系統(tǒng)的整體布局，實現(xiàn)智能監(jiān)控和監(jiān)視。一是利用地面集控中心對井下變電所所有控制開關、變壓器、高爆等運行狀態(tài)進行監(jiān)控。日常監(jiān)控中，智能化控制系統(tǒng)能夠及時分析出異?？刂崎_關并發(fā)出警報，提醒地面集控中心工作人員，采取遠程關閉操作，防止越級跳閘給其他設備造成停運影響，實現(xiàn)智能遠程控制。二是利用高清攝像頭對變電所工作環(huán)境進行監(jiān)視管理。在日常監(jiān)視過程中，利用現(xiàn)場安裝并連接到集控中心的高清攝像頭對整個變電所以及變電所內的供電系統(tǒng)進行監(jiān)視，一旦發(fā)現(xiàn)異常，系統(tǒng)可立即自動發(fā)出警報，提醒工作人員進行處理，實現(xiàn)變電所集中操控管理，并對變電所內的各設備的運行數(shù)據(jù)、故障報警記錄進行數(shù)據(jù)采集和存儲，便于查詢和統(tǒng)計。

煤礦井下的一些核心設備，例如井下局部通風機、礦井主要進回風風機等，需采用雙電源、雙回路供電的設備，且兩個電源回路在正常切倒或異常情況需切倒電源回路的情況下需要進行不中斷自動切換，將該控制線路接入智能化控制系統(tǒng)中，采用智能化控制切倒，可實現(xiàn)不中斷自動切換，保證核心設備的正常運轉。變電所智能化控制系統(tǒng)整體布局如圖 1 。

圖1 變電所智能化控制系統(tǒng)整體布局示意圖

2 變電所智能化控制系統(tǒng)中的各種功能

2.1 視頻監(jiān)控及數(shù)據(jù)采集

通過變電所內的高清攝像頭對整個變電所進行全方位監(jiān)視和錄像，由光纖系統(tǒng)將視頻實時傳輸至系統(tǒng)服務器中，通過集控中心大屏幕進行實時監(jiān)控；通過變電所內安裝的電力監(jiān)測分站對設備的運行電壓、電流、功率、故障數(shù)據(jù)等采集，將數(shù)據(jù)實時傳輸至服務器中，由服務器進行監(jiān)視和分析，發(fā)現(xiàn)異常或故障及時發(fā)出指令進行處理，實現(xiàn)智能監(jiān)控。

2.2 避免越級跳閘

智能化控制系統(tǒng)具有分級式零時限網(wǎng)保護功能，主要利用系統(tǒng)監(jiān)控、核對上下各級開關的整定值是否存在故障，確保各級開關的整定值符合從下到上的跳閘順序，避免越級跳閘導致大面積停電現(xiàn)象，保障供電系統(tǒng)的穩(wěn)定性。

2.3 遠程操作控制

將變電所內的所有開關接入智能化控制系統(tǒng)后，除可進行現(xiàn)場操控外，還可實現(xiàn)對各個開關進行遠程操控，保證異常情況下的及時斷電處理及恢復后的及時逐級供電控制，為無人值守和高效操控提供保障。

3 智能化控制變電所建設實施方案

沙坪煤礦變電所智能化控制系統(tǒng)主要包括現(xiàn)場視頻監(jiān)控、電力監(jiān)控、光纖傳輸、安全管控系統(tǒng)，如圖 2 。

（1）視頻監(jiān)控系統(tǒng)建設

按系統(tǒng)需要對變電所安裝高清攝像頭，安裝的攝像頭數(shù)量及位置要滿足變電所全方位無死角監(jiān)控。各攝像頭視頻數(shù)據(jù)通過變電所內的工控機將數(shù)據(jù)傳輸至地面集控中心，集控中心即可通過顯示器遠程監(jiān)視變電所內情況。

（2）電力監(jiān)控系統(tǒng)建設

按系統(tǒng)需要對變電所安裝電力監(jiān)控分站，電力監(jiān)控分站的安裝數(shù)量要滿足變電所內所有綜合保護器接入，對接入的綜合保護器和分站均編號管理。系統(tǒng)通過分站對各個開關的運行數(shù)據(jù)進行監(jiān)控和采集，并通過光纖系統(tǒng)傳輸至系統(tǒng)服務器中，實現(xiàn)集控中心遠程監(jiān)控。

（3）光纖傳輸系統(tǒng)建設

光纖傳輸系統(tǒng)是礦井整個智能化控制系統(tǒng)的傳輸中樞系統(tǒng)，通過千兆光纖網(wǎng)絡將井下各變電所內的電力監(jiān)控系統(tǒng)和視頻監(jiān)控系統(tǒng)通過串口服務器、以太網(wǎng)交換機、光纖轉換器等方式連接至平地集控中心工控機，由工控機將數(shù)據(jù)整理至監(jiān)控顯示器。

（4）安全監(jiān)控系統(tǒng)建設

為保證變電所現(xiàn)場安全管理和實現(xiàn)無人值守，在變電所下風側安裝溫度傳感器和煙霧傳感器，并將傳感器監(jiān)控數(shù)據(jù)線接入電力監(jiān)控分站，溫度和煙霧傳感器的采集數(shù)據(jù)通過電力監(jiān)控分站實時傳輸至地面集控中心。當煙霧或溫度傳感器數(shù)據(jù)發(fā)生異常，除現(xiàn)場發(fā)出報警信號外，平地集控中心監(jiān)控系統(tǒng)將會自動發(fā)出報警信號，由集控中心工作人員通過高清攝像頭查看現(xiàn)場情況并立即采取應對措施進行處理。

圖2 沙坪煤礦變電所智能化控制系統(tǒng)建設實施方案

4 變電所智能化控制系統(tǒng)的使用效果

自2019 年6 月投入運行以來，利用服務器對各類數(shù)據(jù)進行井下分析、存儲和管理，實現(xiàn)對井下所有變電所的運行狀況進行遠程監(jiān)視和監(jiān)控，及時處理故障，避免越級跳閘，實現(xiàn)無人值守，減少了18 個固定崗位人員，保障了供電系統(tǒng)的穩(wěn)定性，提高了礦井安全工作效率和經(jīng)濟效益。