35KV終端變電站無人值守升級(jí)改造及安全防護(hù)關(guān)鍵技術(shù)研究

張從軍 徐菲 解利俊 李鑫

1.河北鋼鐵集團(tuán)礦山設(shè)計(jì)有限公司 河北唐山 063700

2.河北鋼鐵集團(tuán)礦業(yè)有限公司石人溝鐵礦 河北唐山 063700

河北鋼鐵集團(tuán)礦業(yè)有限公司石人溝鐵礦年生產(chǎn)鐵精粉80余萬噸，配套變電站始建于1973年，屬于用戶型終端變電站，變電站現(xiàn)裝備有兩臺(tái)型號(hào)為SFZ9-12500/35變壓器，變比為35KV/6KV。石人溝鐵礦變電站自2012年增容及綜合自動(dòng)化升級(jí)改造后，已運(yùn)行9年，設(shè)備軟硬件陳舊且不具備電量峰谷比自動(dòng)統(tǒng)計(jì)功能，在考察類似礦山變電站無人值守運(yùn)行模式的基礎(chǔ)上，將變電站管理運(yùn)行改造成無人值守操控模式，重點(diǎn)解決因礦山正常減員而造成崗位人員不足的問題。

1 變電站存在的問題

（1）變電站側(cè)綜合自動(dòng)化監(jiān)控系統(tǒng)軟硬件老化嚴(yán)重。

（2）變電站室內(nèi)電纜溝狹小，通風(fēng)散熱不良。

（3）變電站消防系統(tǒng)不完善，缺少火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)。

（4）變電站內(nèi)無視頻監(jiān)控系統(tǒng)。

（5）變電站外圍墻無防護(hù)。

（6）變電站各配電柜無峰谷比統(tǒng)計(jì)功能。

2 變電站無人值守升級(jí)改造方案

2.1 新增一套變電站綜合自動(dòng)化監(jiān)控系統(tǒng)

變電站綜合自動(dòng)化監(jiān)控系統(tǒng)后臺(tái)采用B/S架構(gòu)，具有數(shù)據(jù)采集與轉(zhuǎn)發(fā)、運(yùn)行監(jiān)視、控制、報(bào)警、計(jì)算、統(tǒng)計(jì)、事件與歷史數(shù)據(jù)查詢、報(bào)表管理、保護(hù)管理等功能。同時(shí)新增一套微機(jī)五防系統(tǒng)，該系統(tǒng)通過對(duì)一次設(shè)備加裝鎖具，對(duì)其操作實(shí)施強(qiáng)制閉鎖，只有在本系統(tǒng)中模擬通過后以正確順序進(jìn)行的操作方可解鎖操作，從而達(dá)到防止誤分合斷路器、防止誤入帶電間隔、防止帶負(fù)荷分隔離開關(guān)、防止帶電掛地線或合接地刀閘、防止帶地線（接地刀閘）合隔離開關(guān)的目的[1]。

2.2 新增一套通風(fēng)機(jī)自動(dòng)控制系統(tǒng)

變電站原有兩臺(tái)風(fēng)機(jī)，一臺(tái)負(fù)責(zé)配電室通風(fēng)，一臺(tái)負(fù)責(zé)電纜溝通風(fēng)，風(fēng)機(jī)啟停均為手動(dòng)控制。新通風(fēng)系統(tǒng)的風(fēng)機(jī)控制柜采用SIEMENS S7-200 SMART系列PLC做為控制器，通過在配電室和電纜溝內(nèi)安裝溫度傳感器，可實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)現(xiàn)場(chǎng)溫度，并將溫度信號(hào)傳輸?shù)絇LC控制器內(nèi)，可實(shí)現(xiàn)對(duì)風(fēng)機(jī)的自動(dòng)啟?？刂?。

2.3 新增一套火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)

新火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)主要包括火災(zāi)探測(cè)器、纜式感溫探測(cè)器、手動(dòng)報(bào)警裝置、聲光報(bào)警器及火災(zāi)報(bào)警控制器和相應(yīng)的模塊?；馂?zāi)對(duì)變電站內(nèi)的電纜、接頭、端子等發(fā)熱部位設(shè)置可恢復(fù)式纜式線型感溫探測(cè)器，纜型感溫探測(cè)器應(yīng)采用接觸式的敷設(shè)方式對(duì)電纜溝動(dòng)力電纜進(jìn)行探測(cè)。纜式線型感溫探測(cè)器采用“S”形布置在每層電纜的上表面，可直觀地監(jiān)測(cè)電纜溫度。在變電站內(nèi)部疏散通道或出口處采用壁掛式手動(dòng)報(bào)警按鈕，人員可通過手動(dòng)報(bào)警向動(dòng)力車間監(jiān)控室發(fā)出報(bào)警信號(hào)，并啟動(dòng)聲光報(bào)警器。在動(dòng)力車間監(jiān)控室和變電站站內(nèi)操控臺(tái)安裝火災(zāi)報(bào)警控制器，可實(shí)現(xiàn)對(duì)變電站火災(zāi)情況的全部監(jiān)控，當(dāng)發(fā)生火警異常時(shí)，可及時(shí)發(fā)出預(yù)警報(bào)告[2]。

2.4 變電站新增一套視頻監(jiān)控系統(tǒng)

視頻監(jiān)控系統(tǒng)由紅外網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)、硬盤錄像機(jī)、傳輸線路、交換機(jī)以及監(jiān)視器組成。通過遍布于35KV變電站內(nèi)各關(guān)鍵區(qū)域的網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)實(shí)現(xiàn)對(duì)重要關(guān)鍵部位實(shí)時(shí)視頻監(jiān)視。設(shè)置數(shù)量為16臺(tái)，監(jiān)視部位如下：

（1）35KV變電站外墻設(shè)置 4臺(tái)；

（2）電容室內(nèi)設(shè)置 1臺(tái)；

（3）配電室外設(shè)置 2臺(tái)；

（4）配電室內(nèi)設(shè)置 9臺(tái)；

2.5 變電站外墻新增脈沖電子圍欄系統(tǒng)

變電站外墻設(shè)置電子圍欄系統(tǒng)，就是在周界設(shè)置脈沖電子圍欄探測(cè)器，形成一道電子圍墻進(jìn)行防范和管理。電子圍欄系統(tǒng)既可以從物理上阻擋入侵人員的侵入，又可以及時(shí)通過聲光報(bào)警器發(fā)出報(bào)警信號(hào)并將警情傳輸至動(dòng)力車間。系統(tǒng)的工作流程是當(dāng)有人非法翻越圍墻或破壞，探測(cè)器可立即將警情傳送到動(dòng)力車間，動(dòng)力車間對(duì)報(bào)警信號(hào)進(jìn)行接收和處理?，F(xiàn)場(chǎng)報(bào)警同時(shí)也能警號(hào)報(bào)警，提醒附近人員注意。

2.6 變電站各饋出線新增峰谷比統(tǒng)計(jì)功能

通過對(duì)變電站電腦后臺(tái)軟件系統(tǒng)進(jìn)行升級(jí)，可實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)變電站各饋出線路的電量峰谷比，指揮各用電單位進(jìn)行削峰填谷、均衡用電，提高了電網(wǎng)負(fù)荷率和設(shè)備利用率，達(dá)到控制高峰負(fù)荷、充分利用電網(wǎng)低谷電量的目的[3]。

3 結(jié)語

該項(xiàng)目本著系統(tǒng)改造后實(shí)用性和可靠性，遵循操控簡單、安全實(shí)效、循序升級(jí)的原則，通過升級(jí)變電站綜合自動(dòng)化操控系統(tǒng)、新增風(fēng)機(jī)自動(dòng)控制系統(tǒng)、新增視頻監(jiān)控系統(tǒng)、新增火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)、新增脈沖電子圍欄系統(tǒng)，本質(zhì)上提高變電站無人值守遠(yuǎn)程操控運(yùn)行過程中安全性能，避免誤操作、設(shè)備本身故障造成事故發(fā)生。從現(xiàn)場(chǎng)操控運(yùn)行方面，該項(xiàng)目為變電站實(shí)現(xiàn)無人值守創(chuàng)造了強(qiáng)大的軟硬件設(shè)備支持，使遠(yuǎn)程操控運(yùn)行更加平穩(wěn)、準(zhǔn)確，確保了石人溝鐵礦供電系統(tǒng)的可靠性、穩(wěn)定性。另一方面，也積極響應(yīng)了國家電網(wǎng)“變電站標(biāo)準(zhǔn)化管理模式”，為局域電網(wǎng)運(yùn)行安全起了保障作用，同時(shí)，大大提高了社會(huì)經(jīng)濟(jì)效益。

通過該項(xiàng)目升級(jí)改造后變電站電量峰谷比智能統(tǒng)計(jì)，實(shí)現(xiàn)了石人溝鐵礦生產(chǎn)用電削峰填谷，即緩解了高峰電力供需缺口，又促進(jìn)了電力資源優(yōu)化配置，社會(huì)效益貢獻(xiàn)巨大。最實(shí)惠的是確確實(shí)實(shí)地為單位大幅度降低了電費(fèi)成本，成功后解決礦山自然減員而造成崗位人員空缺問題，變電站采用無人值守遠(yuǎn)程操控+定時(shí)巡視方式，變電站固定值守崗位減少崗位工12人，具有顯著的社會(huì)效益和經(jīng)濟(jì)效益。