變電站集中監(jiān)測系統(tǒng)的應(yīng)用研究

閆洪瑜

（中國三峽新能源(集團(tuán))股份有限公司江蘇分公司，江蘇 鹽城 224000）

引言

變電站是礦井供電系統(tǒng)的核心，其工作的穩(wěn)定性和可靠性直接決定了礦井供電的安全性，隨著各類自動化綜采設(shè)備的不斷投入應(yīng)用，對變電站的供電穩(wěn)定性提出了更高的要求。各礦井均設(shè)置了專業(yè)的供電監(jiān)測小組，對變電站的運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行定期巡查和維護(hù)，確保供電安全性。但由于各變電站分散度高，人工巡查不僅效率低下，而且巡查精度低，對故障的判斷嚴(yán)重依賴人工經(jīng)驗(yàn)和責(zé)任心，導(dǎo)致變電站故障率高，難以滿足井下供電安全的需求。

結(jié)合智能控制技術(shù)的發(fā)展，本文提出了一種新的變電站集中監(jiān)測系統(tǒng)，將礦井變電站納入到一個(gè)監(jiān)測體系內(nèi)，通過中央控制單元實(shí)現(xiàn)對各個(gè)變電站運(yùn)行信息的統(tǒng)一收集和分析，確定各變電站的運(yùn)行狀態(tài)，并根據(jù)井下用電實(shí)際情況，對各變電站的工況進(jìn)行調(diào)整。實(shí)際應(yīng)用表明，新變電站集中監(jiān)測系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)對變電站運(yùn)行的智能控制，實(shí)現(xiàn)了“無人”巡檢作業(yè)，通過實(shí)時(shí)在線監(jiān)測的方案將變電站的運(yùn)行故障率降低了89.4%，對提升礦井供電安全性具有十分重要的意義。

1 變電站集中監(jiān)測總體結(jié)構(gòu)

為了滿足對礦井變電站集中監(jiān)控和智能控制的需求，本文所提出的變電站集中監(jiān)測系統(tǒng)，采用雙體系控制模式，在各個(gè)變電站處建立受控子站，對各變電站的實(shí)際運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行獨(dú)立監(jiān)測和上傳信息，各集中主站的上一層級是集控中心，實(shí)現(xiàn)對礦井所有變電站運(yùn)行狀態(tài)信息的集中分析和處理，該集中監(jiān)測體系整體結(jié)構(gòu)如圖1所示[1]。

由圖1可知，受控子站內(nèi)主要包括了電路的測控保護(hù)裝置、防誤閉鎖裝置以及運(yùn)行狀態(tài)視頻傳輸模塊，主要用于對受監(jiān)測的變電站進(jìn)行數(shù)據(jù)監(jiān)測和分析，同時(shí)對獲取的指令進(jìn)行雙重識別，防止錯誤指令的下發(fā)，提高變電站運(yùn)行的可靠性[2]。

視頻傳輸模塊，主要是對變電站周圍的工作環(huán)境、溫度等進(jìn)行監(jiān)測，防止出現(xiàn)火災(zāi)、外界異物等影響變電站的運(yùn)行安全性。

集控主站主要包括了服務(wù)器、前置機(jī)和操作平臺等，用于對變電站的運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行集中監(jiān)控，同時(shí)監(jiān)控人員能夠根據(jù)實(shí)際情況對各監(jiān)控子站進(jìn)行遠(yuǎn)程調(diào)節(jié)，提高變電站運(yùn)行的可靠性和經(jīng)濟(jì)性。為了提高系統(tǒng)運(yùn)行的可靠性，在集中主站內(nèi)設(shè)置了兩組前置機(jī)，一組前置機(jī)為主機(jī)，另一組為備用機(jī)，主機(jī)和備用機(jī)之間采用了實(shí)時(shí)交互的數(shù)據(jù)模式，確保當(dāng)一個(gè)主機(jī)出現(xiàn)故障時(shí)，另一個(gè)主機(jī)能夠?qū)崿F(xiàn)無縫銜接，保證數(shù)據(jù)和控制系統(tǒng)的可靠性。

2 系統(tǒng)故障判別邏輯

變電站集中監(jiān)控系統(tǒng)的主要作用是對各變電站的運(yùn)行狀態(tài)信號進(jìn)行采集，然后對關(guān)鍵信號進(jìn)行分析、對比，確定各信號是否出現(xiàn)異常，對異常信號進(jìn)行快速標(biāo)定、報(bào)警，提醒控制人員進(jìn)行及時(shí)修正和處理，確保各變電站運(yùn)行的穩(wěn)定性和可靠性。由于變電站運(yùn)行時(shí)的數(shù)字信息量大、各類運(yùn)行粘貼信號繁雜，因此如何對監(jiān)測信息進(jìn)行快速判別，就直接決定了該監(jiān)測系統(tǒng)的實(shí)際運(yùn)行效果，因此在對多種判別邏輯進(jìn)行分析后，最終確定了一種多模式數(shù)據(jù)判別方案，其邏輯判別流程如圖2所示[3]。

由圖2可知，當(dāng)系統(tǒng)開始運(yùn)行時(shí)，首先進(jìn)行初始化和系統(tǒng)自檢判斷，確定系統(tǒng)自身的邏輯程序是否正常，若系統(tǒng)正常，則開始執(zhí)行監(jiān)測和分析邏輯，為了保證分析的準(zhǔn)確性，系統(tǒng)采用了多模式數(shù)據(jù)判別方案，首先將監(jiān)測值和系統(tǒng)內(nèi)預(yù)設(shè)的值進(jìn)行對比分析，確定是否需要進(jìn)行邏輯保護(hù)動作，然后對監(jiān)測值的幅度進(jìn)行判斷，確定其波動幅度是否超過正常范圍，然后決定是否進(jìn)行邏輯保護(hù)動作。

對應(yīng)變電站在運(yùn)行過程中的非平穩(wěn)監(jiān)測信號，系統(tǒng)采用了小波變換判別法，對波動信息進(jìn)行低頻、高頻的全方位分析，然后確定保護(hù)類型，滿足調(diào)控安全性的需求。

3 集中監(jiān)測系統(tǒng)狀態(tài)檢修評價(jià)

集中監(jiān)測系統(tǒng)根據(jù)實(shí)時(shí)監(jiān)測結(jié)果，會輸出變電站運(yùn)行狀態(tài)評價(jià)表[4]，在評價(jià)表內(nèi)對異常參數(shù)的超限范圍、發(fā)生時(shí)間和發(fā)生位置等進(jìn)行分析評價(jià)，通過評價(jià)庫給出系統(tǒng)設(shè)定的評價(jià)參數(shù)和建議處理方案，為維護(hù)人員進(jìn)行設(shè)備檢修和監(jiān)測提供指導(dǎo)。

狀態(tài)檢修評價(jià)體系的建立是基于數(shù)字量影響數(shù)據(jù)參數(shù)庫內(nèi)設(shè)定的評價(jià)邏輯，以不影響設(shè)備的正常運(yùn)行安全為原則，該評價(jià)標(biāo)準(zhǔn)如圖3所示[5]。

該標(biāo)準(zhǔn)評價(jià)體系的建立，有效解決了傳統(tǒng)監(jiān)測系統(tǒng)報(bào)警次數(shù)多、維護(hù)頻繁的不足，針對不同的問題給出影響嚴(yán)重度等級和維護(hù)建議，不僅極大地降低了維護(hù)次數(shù)，而且顯著提升了維護(hù)的針對性和有效性。

集中監(jiān)測及評價(jià)體系的建立，將變電站運(yùn)行時(shí)的故障率降低了89.4%，將單個(gè)異常平均維護(hù)周期降低了79.6%，初步實(shí)現(xiàn)了變電站的“無人”化運(yùn)行，對提升礦井供電的安全性和穩(wěn)定性具有十分重要的意義。

4 結(jié)語

針對礦井變電站分布范圍廣，采用人工巡查模式存在的效率低、可靠性差的現(xiàn)狀，提出了一種新的變電站集中監(jiān)測系統(tǒng)，通過集中監(jiān)測、智能評價(jià)的模式，實(shí)現(xiàn)了礦井變電站的“無人化”智能運(yùn)行，實(shí)際應(yīng)用表明：

1）變電站集中監(jiān)測系統(tǒng)，采用雙體系控制模式，各集中主站的上一層級是集控中心，實(shí)現(xiàn)對礦井所有變電站運(yùn)行狀態(tài)信息的集中分析和處理。

2）多模式數(shù)據(jù)判別方案，采用了小波變換判別法，對波動信息進(jìn)行低頻、高頻的全方位分析，然后確定保護(hù)類型，滿足調(diào)控安全性的需求。

3）新的集中監(jiān)測系統(tǒng)，將變電站運(yùn)行時(shí)的故障率降低了89.4%，將單個(gè)異常的平均維護(hù)周期降低了79.6%，極大地提升了變電站的運(yùn)行穩(wěn)定性和安全性。