井下可視化電氣安全作業(yè)管控系統(tǒng)建設(shè)方案與研究

楊尊勝，張先春

（山東里能魯西礦業(yè)有限公司，山東 濟寧 272053）

煤礦井下電氣作業(yè)安全管控系統(tǒng)基于網(wǎng)絡(luò)拓撲、操作仿真、圖票一體化、微機防誤等技術(shù)。實現(xiàn)工作票、倒閘操作票的智能生成、防誤規(guī)則校核、自動模擬、全流程智能化管理；倒閘操作過程的強制閉鎖、防誤在線校驗與解鎖等實用功能，通過技術(shù)手段從根本上杜絕上述誤操作事故的發(fā)生。因此，推廣實施煤礦井下電氣作業(yè)安全管控系統(tǒng)能夠通過先進的“技防”手段構(gòu)建煤礦電網(wǎng)系統(tǒng)運維倒閘作業(yè)的智能化安全保障體系。

1 當前系統(tǒng)現(xiàn)狀

目前，魯西煤礦針對井下電力系統(tǒng)的運維管理主要依據(jù)《煤礦安全規(guī)程》《機電管理制度》等。工作票、操作票以人工手擬的方式編制、人工流轉(zhuǎn)的方式進行簽名確認、紙質(zhì)方式進行存檔保管；高壓設(shè)備無防誤操作強制閉鎖手段，電工根據(jù)手寫的操作票進行操作； 設(shè)備檢修通過掛牌的方式提示相關(guān)設(shè)備正在進行檢修工作，禁止合閘。

2 系統(tǒng)建設(shè)實施的必要性

安全生產(chǎn)一直是煤礦企業(yè)最重要的目標，也是企業(yè)發(fā)展的生命線。對于煤礦供電系統(tǒng)的運維倒閘操作安全管理，傳統(tǒng)的“人防+制度”管理模式無法滿足當前安全生產(chǎn)的需求，主要體現(xiàn)在：

（1）當前的工作票、操作票采用人工手擬的方式，票的準確性完全依賴于擬票人員的技術(shù)水平、經(jīng)驗和責任心，缺少防誤規(guī)則的判斷，容易開出錯誤的操作票，進而導(dǎo)致倒閘操作誤操作；

（2）工作票、操作票手寫效率低，流轉(zhuǎn)繁瑣，影響工作效率，延長設(shè)備檢修時間，對整個礦井的生產(chǎn)帶來不良的影響；

（3）現(xiàn)場高壓設(shè)備缺乏強制閉鎖，大部分開關(guān)柜只有手車與開關(guān)的機械聯(lián)鎖，仍然無法避免走錯間隔、帶電開后柜門及帶電掛接地線等誤操作行為；

（4）進行設(shè)備檢修工作時，沒有強制的安全措施保證防止誤合上級電源，向檢修設(shè)備通電的行為，給檢修人員帶來極大的安全風險。

因此，有必要實施基于智能兩票與防誤閉鎖為核心功能的井下電網(wǎng)電氣作業(yè)安全管控系統(tǒng)項目。系統(tǒng)通過網(wǎng)絡(luò)拓撲、操作仿真、圖票一體化、微機防誤等技術(shù)，實現(xiàn)票的圖形化、電子化、網(wǎng)絡(luò)化，實現(xiàn)操作票的安全防誤校驗、網(wǎng)絡(luò)高效流轉(zhuǎn)；實現(xiàn)倒閘操作過程強制閉鎖，操作步驟通過防誤專家?guī)煸诰€防誤校驗等安全措施。通過上述“技術(shù)手段”從根本上杜絕上述誤操作事故的發(fā)生，保障操作人員和檢修人員的安全，并提高倒閘操作效率。構(gòu)建煤礦供電系統(tǒng)運維倒閘作業(yè)的智能化安全保障體系。

3 建設(shè)方案

隨著煤礦智能化、無人化趨勢的發(fā)展，高效、安全地為煤礦的生產(chǎn)提供電力是煤礦電網(wǎng)系統(tǒng)的發(fā)展目標。煤礦電力系統(tǒng)存在以下需求：

（1）工作票、操作票電子化、流程化管理需求；

（2）工作票、操作票內(nèi)容標準化、安全性需求；

（3）刀閘操作與檢修操作等運維工作安全需求；

（4）現(xiàn)場電氣作業(yè)的可視化聯(lián)動需求。

煤礦井下電氣作業(yè)安全管控系統(tǒng)采用網(wǎng)絡(luò)拓撲、操作仿真、圖票一體化、微機防誤等技術(shù)。實現(xiàn)倒閘操作票的智能生成、防誤規(guī)則校核、自動模擬、全流程智能化管理；倒閘操作過程的強制閉鎖、防誤在線校驗與解鎖等實用功能，通過技術(shù)手段從根本上杜絕上述誤操作事故的發(fā)生。

本項目煤礦可視化電氣作業(yè)安全管理系統(tǒng)方案網(wǎng)絡(luò)拓撲如圖1 所示，實施區(qū)域主要包含地面監(jiān)控中心以及井下-300m 水平中央變電所、-405m 水平中央變電所、一采區(qū)變電所、-405m 水平采區(qū)變電所、輔助采區(qū)變電所、北區(qū)變配電點、雙速絞車配電點。通過對一次設(shè)備加裝鎖具，對其操作實施強制閉鎖，地面監(jiān)控中心通過模擬、預(yù)演，可檢驗、打印和傳輸操作票，運行人員可按照倒閘操作票的順序，模擬預(yù)演后對設(shè)備進行操作，避免正常情況下由于操作順序不當而引起各種電氣設(shè)備誤操作，實現(xiàn)以下防誤操作要求：

圖1 網(wǎng)絡(luò)拓撲圖

（1）防止誤拉合斷路器；

（2）防止誤入帶電間隔；

（3）防止向檢修區(qū)域誤送電；

（4）防止帶電掛地線或合接地刀閘

（5）防止帶電開蓋。

4 系統(tǒng)建設(shè)組成

4.1 地面監(jiān)控中心建設(shè)

地面監(jiān)控中心硬件配置服務(wù)器1 臺、工作站1 臺、地面?zhèn)鬏斂刂破? 臺、打印機1 臺，軟件安裝KJ360-SF 智能電氣安全操作防誤專家系統(tǒng)軟件。其中服務(wù)器與工作站、傳輸控制器以及打印機在同一局域網(wǎng)中，通過以太網(wǎng)進行數(shù)據(jù)通信；服務(wù)器通過以太網(wǎng)與供電監(jiān)控系統(tǒng)進行數(shù)據(jù)通信，獲取設(shè)備狀態(tài)信息與遙控操作校驗程序。服務(wù)器配置SQL 數(shù)據(jù)庫、智能電氣安全操作防誤專家系統(tǒng)軟件服務(wù)端；工作站配置智能電氣安全操作防誤專家系統(tǒng)軟件客戶端。可實現(xiàn)井下供電系統(tǒng)的拓撲圖形顯示、防誤規(guī)則專家?guī)斓呐渲靡约安僮髌钡膱D形開票、防誤邏輯校驗、預(yù)演仿真、網(wǎng)絡(luò)審批、打印和操作序列傳輸至解鎖控制器。

4.2 -300m 中央變電所建設(shè)

中央變電所原安裝有與地面監(jiān)控中心光纖環(huán)網(wǎng)通信的KJ360-F 礦用隔爆兼本安型電力分站，可引出兩路以太網(wǎng)分別接入KXH12(B) 礦用本安型控制器（傳輸控制器）、KT154-F5 礦用本安型無線基站。中央變電所配置1臺KXH3.7(A) 礦用本安型控制器（解鎖控制器），可通過KXH12(B) 礦用本安型控制器（傳輸控制器）接收從地面?zhèn)鬏數(shù)牟僮髌?；通過KT154-F5 礦用本安型無線基站與地面智能電氣安全操作防誤專家系統(tǒng)進行實時通信，實現(xiàn)在線防誤校驗。

中央變電所共有20 臺高壓開關(guān)柜，每臺開關(guān)柜需要7把防誤閉鎖鎖具分別對開關(guān)（1 把）、手車門（1 把）、前門（1把）、后門（1 把）以及接地線進行閉鎖（1 把），共需100把防誤閉鎖鎖具，其中SH3.3-KGE 礦用本安型電磁鎖(開關(guān)用）80 把，SH3.3-DXE 礦用本安型電磁鎖(地線用）20 把。SH3.3-KGE 礦用本安型電磁鎖(開關(guān)用）采用強力粘貼的方式固定在開關(guān)柜本體上，SH3.3-DXE 礦用本安型電磁鎖(地線用）通過螺絲與緊固附件固定在接地銅排上。

4.3 -405m 水平中央變電所建設(shè)

-405m 水平中央變電所原安裝有與地面監(jiān)控中心光纖環(huán)網(wǎng)通信的KJ360-F 礦用隔爆兼本安型電力分站，可引出兩路以太網(wǎng)分別接入KXH12(B)礦用本安型控制器（傳輸控制器）、KT154-F5 礦用本安型無線基站。新增1 臺KDW127/12B 礦用隔爆兼本安型直流穩(wěn)壓電源KXH12(B)給礦用本安型控制器（傳輸控制器）供電。-405m 水平中央變電所配置1 臺KXH3.7(A)礦用本安型控制器（解鎖控制器），可通過KXH12(B)礦用本安型控制器（傳輸控制器）接收從地面?zhèn)鬏數(shù)牟僮髌保煌ㄟ^KT154-F5 礦用本安型無線基站與地面智能電氣安全操作防誤專家系統(tǒng)進行實時通信，實現(xiàn)在線防誤校驗。

-405m 水平中央變電所共有18 臺高壓防爆開關(guān)，每臺高壓防爆開關(guān)需要7 把防誤閉鎖鎖具分別對分合閘按鈕（2 把）、母線腔門（2 把）、出線腔門（2 把）以及接地線進行閉鎖（1 把），共需126 把防誤閉鎖鎖具，其中SH3.3-KGE 礦用本安型電磁鎖(開關(guān)用）108 把，SH3.3-DXE 礦用本安型電磁鎖(地線用）18 把。SH3.3-KGE 礦用本安型電磁鎖(開關(guān)用）采用強力粘貼的方式固定在開關(guān)柜本體上，SH3.3-DXE 礦用本安型電磁鎖(地線用）通過螺絲與緊固附件固定在接地銅排上。

4.4 其他采區(qū)變電所及配電點建設(shè)

其他采區(qū)變電所及配電點利用原安裝有與地面監(jiān)控中心光纖環(huán)網(wǎng)通信的KJ360-F 礦用隔爆兼本安型電力分站，通過以太網(wǎng)分別接入地面監(jiān)控中心，按照每臺高壓防爆開關(guān)配置6 把SH3.3-KGE 礦用本安型電磁鎖(開關(guān)用），1 把SH3.3-DXE 礦用本安型電磁鎖(地線用）建設(shè)安裝。

5 結(jié)語

實施井下電網(wǎng)防誤操作系統(tǒng)，能夠保障工作人員和設(shè)備的安全，并提高作業(yè)效率，具有很好的經(jīng)濟效益以及深遠的社會效益。

5.1 經(jīng)濟效益

該項目的提出主要是為了提高供電倒閘操作安全性，保障人員和設(shè)備的安全的同時提高工作效率，主要經(jīng)濟效益體現(xiàn)在以下幾個方面：

（1）保障工作人員的人身安全本身就是最大的經(jīng)濟效益；

（2）通過智能工作票、操作票提升倒閘操作效率；

（3）倒閘安全減少因誤操作帶來的停電時間，提高煤礦的經(jīng)濟效益；

（4）減少了因誤操作導(dǎo)致電力設(shè)備損壞帶來的損失。

5.2 安全效益

安全生產(chǎn)是煤礦企業(yè)的首要目標，也是企業(yè)發(fā)展的生命線，人員的安全更是對整個企業(yè)的社會形象有直接的影響。

5.3 社會效益

防止倒閘誤操作，對整個供電系統(tǒng)的穩(wěn)定運行有非常積極的意義，有利于煤礦整體的生產(chǎn)效益。井下電網(wǎng)防誤操作系統(tǒng)的實施不僅能提升煤礦的經(jīng)濟效益，更對整個社會的安全生產(chǎn)工作產(chǎn)生積極的影響，具有巨大的社會效益。