摘要：為了探討地下無人值守變電站的電力監(jiān)控系統(tǒng)技術，以西山煤電馬蘭礦為背景，詳細闡述了地下無人值守變電站電力監(jiān)控系統(tǒng)技術的基本參數(shù)，如額定工作電壓和整機輸入視功率、交換機或監(jiān)控站的傳輸口、高壓配電裝置的傳輸口、真空饋電開關的傳輸口、RS485光信號傳輸口、強報警聲、視頻信號輸入口、備用電池參數(shù)、模擬量傳輸處理誤差等。

關鍵字：地下；無人值守變電站；電力自動化；監(jiān)控系統(tǒng)

1研究背景

地下供電是煤礦“六大件"之一，其重要性不言而喻。然而，地下供電系統(tǒng)的安全穩(wěn)定性一直是困擾煤礦安全的重要因素。煤礦企業(yè)本身也采取了許多方法和措施來解決這個問題。國內(nèi)外學者也對其進行了大量研究。從整個系統(tǒng)的安全性來看，通過分析煤礦地下存在的安全問題，提出了許多可以提高地下可靠性的方法。分析地下供電系統(tǒng)跳閘的原因，提出了防止供電跳閘的監(jiān)控系統(tǒng)。該系統(tǒng)采用“三位一體"防越系統(tǒng)，可以有效提高整個供電系統(tǒng)的穩(wěn)定性。

本研究基于馬蘭礦對地下無人值守變電站電力監(jiān)控系統(tǒng)技術的研究，該技術是在地面綜合自動化技術的基礎上發(fā)展起來的，也是一種基于地下實際情況專門針對供電系統(tǒng)的監(jiān)控設備。地下無人值守變電站電力監(jiān)控系統(tǒng)技術為地下供電安全提供了保護和監(jiān)控等功能。地下情況通過可靠的信號反映在井上，使井上技術人員能夠清晰準確地判斷地下供電情況，確保地下供電系統(tǒng)的供電安全。

2井下無人值守變電站電力監(jiān)控系統(tǒng)技術

2.1額定工作電壓和整機輸入視為功率。

額定工作電壓：AC127V；整機輸入視為功率：≤150VA。

2.2交換機或監(jiān)控分站的傳輸口

以下是地面MIEN6208工業(yè)以太網(wǎng)交換機或同型號電力監(jiān)控分站的傳輸口。

(1)傳輸口數(shù)為2路。

(2)TCP傳輸方式為TCP／IP以太網(wǎng)光信號傳輸。

(3)SC的連接形式。

(4)傳輸速率為10。／自適應100Mbps。

(5)傳輸距離上限。采用MGTSV4B礦用單模光纜，10km(發(fā)射功率-13~3dBm，接收靈敏度-28dBm；光纖接頭總數(shù)22個，其中熱熔接頭10個，冷熔接頭10個，活動接頭2個)。

2.3高壓配電裝置的傳輸口

傳輸口(本安)與PBG型礦用隔爆、本安型永磁機構高壓配電裝置(內(nèi)置ZBT-11高開綜合保護裝置)如下。

(1)傳輸口為2路(P3和P4口)。

(2)傳輸方式主要是從式、半雙工、RS485。

(3)數(shù)據(jù)傳輸速度為9600bps。

(4)傳輸距離。1km(使用MHYVR電纜或MHYVP電纜，導線截面不小于1.5mm2)。

(5)監(jiān)控容量上限。本安永磁機構高壓配電裝置(內(nèi)置ZBT-11高開綜合保護器)可在每個傳輸口掛接8臺PBG型礦用隔爆。

2.4真空饋電開關的傳輸口

以下是KJZ16型礦用隔爆和本安型真空饋電開關的傳輸口(本安)。

(1)傳輸口為2路(P5和P6口)。

(2)傳輸方式主要是從式、半雙工、RS485。

(3)數(shù)據(jù)傳輸速度為9600bps。

(4)傳輸距離。1km(使用MHYVR電纜或MHYVP電纜，導線截面不小于1.5mm2)。

監(jiān)控容量上限。每一個傳輸口都可以掛接8個KJZ16R型礦用隔爆和本安型真空饋電開關。

2.5光信號傳輸口RS485

(1)傳輸口的數(shù)量為1路。×2纖維(P3口，可改為RS485電傳輸)。

(2)傳輸方式主要是從式、半雙工、RS485光傳輸。

(3)連接形式為單模，SC。

(4)傳輸速度為9600bps。

(5)傳輸距離上限。

采用MGTSV4B礦用單模光纜，10km(發(fā)射功率-13~3dBm，接收靈敏度-28dBm；光纖接頭總數(shù)22個，其中熱熔接頭10個，冷熔接頭10個，活動接頭2個)。

2.6報警聲強

報警強度不小于80dB（A）

2.7視頻信號輸入口。

1路視頻信號輸入。連接方式：ST。接收靈敏度：-28dBm(單模光信號，光波長1310nm)

2.8后備電池參數(shù)

將兩組鎳氫電池串聯(lián)起來作為備用電源。電池數(shù)量為2節(jié)串聯(lián)。電網(wǎng)斷電后，備用電池確保設備連續(xù)工作時間不小于2h。

2.9顯示范圍

(1)單相電流。0~630A(過流120A)％，ZBT-采集11型保護器)；顯示單相電壓：0~10kV(過壓120kV)％，ZBT-采集11型保護器)。

(2)單相電流。0~630A(過流120A)％）；單相電壓：0~1140V(過壓120V)％）。

2.10模擬量傳輸處理誤差

高低壓保護器的電流、電壓傳輸誤差不大于0.5％（F.S.）。井下電力監(jiān)測站安裝在馬蘭礦井下變電站、南一下組煤變電站、南翼變電站、南五變電站、麻家口變電站、南七變電站、南六變電站、北三下組煤變電站、北翼變電站。通過實踐發(fā)現(xiàn)，井下無人值守變電站的電力監(jiān)測系統(tǒng)具有以下功能特點:①，具有與上位機雙向通信功能；②，具有雙向通信和高低壓保護器工作狀態(tài)顯示功能；③，電流、電壓值用于顯示高壓保護器和低壓保護器采集；④，具有分、合閘狀態(tài)，顯示高壓保護和低壓保護；⑤，具有預告報警和事故報警功能，報警方式為聲音報警；⑥，電力監(jiān)控分站可與專用遙控器配合使用。通過遙控器控制，可以直接向高低壓保護器發(fā)送指令信息。現(xiàn)在，上述所有變電站都可以在電力調度中心實現(xiàn)遙控、遙控、遙信、遙控和遙視。

3應用情況及效益分析

3.1應用及經(jīng)濟效益

該系統(tǒng)為實現(xiàn)無人值守變電站奠定了基礎。每天節(jié)省15人左右的勞動力，人均每天200元，每年節(jié)省1095000元的勞動力成本。同時，監(jiān)控系統(tǒng)是一次性投資，長期使用。

3.2社會效益

該系統(tǒng)經(jīng)過調查、設計、現(xiàn)場使用和多次改進和完善，達到了預期的設計目標，大大提高了供電系統(tǒng)的運行質量，為礦井安全生產(chǎn)提供了有力保障。

(1)減少員工，提高效率。實現(xiàn)井下變電站無人值守，每一個變電站都能節(jié)省一半以上的用工。

(2)故障可以及時發(fā)現(xiàn)。通過該系統(tǒng)的語音報警、視頻監(jiān)控和界面顯示，可以及時發(fā)現(xiàn)故障點和類型，方便現(xiàn)場值班維修人員及時處理，減少了事故處理時間，提高了礦山供電的安全性和可靠性。

(3)方便電量統(tǒng)計和系統(tǒng)運行分心。通過查閱、打印電量和運行報表，分析供電系統(tǒng)的運行情況，為提高供電管理水平提供依據(jù)。

(4)提高安全意識，避免違章操作。采用地下電力監(jiān)控系統(tǒng)，規(guī)范各種電氣試驗、檢查操作程序，并有詳細的記錄備查，提高現(xiàn)場人員的安全意識，有效避免違章操作。

(5)可以實現(xiàn)快速故障診斷，保證控制的實時性、確定性和可靠性。

4推廣應用前景

該系統(tǒng)為井下供電系統(tǒng)提供了各種保護、監(jiān)控和控制功能，通過可靠的井上和井下通信，將監(jiān)控和控制延伸到地面電力調度中心，使地面值班人員能夠清楚地了解井下電網(wǎng)的供電情況，將井下固定值班方式轉變?yōu)樯贁?shù)人的檢查方式。自從馬蘭礦各變電站安裝了井下電力監(jiān)控系統(tǒng)后，供電更加穩(wěn)定可靠。為實現(xiàn)井下變電站無人值班奠定基礎。

5安科瑞產(chǎn)品介紹

5.1概述

Acrel-2000電力監(jiān)控系統(tǒng)是安科瑞電氣有限公司根據(jù)電力系統(tǒng)自動化和無人值守的要求，為35kV及以下電壓水平開發(fā)的分層分布式變電站監(jiān)控管理系統(tǒng)。該系統(tǒng)是一種開放、網(wǎng)絡化、單元化、組態(tài)化的系統(tǒng)，應用電力自動化技術、計算機技術和信息傳輸技術，集保護、監(jiān)控、控制、通信等多功能于一體。適用于35kV及以下電壓水平的城市網(wǎng)絡、農(nóng)業(yè)網(wǎng)絡變電站和用戶變電站，可實現(xiàn)對變電站的多方位控制和管理，滿足變電站無人值守的需求。

5.2系統(tǒng)結構

Acrel-2000電力監(jiān)控系統(tǒng)采用分層分布式設計，可分為三層:站控管理層、網(wǎng)絡通信層和現(xiàn)場設備層。組網(wǎng)方式可以是標準網(wǎng)絡結構、光纖星網(wǎng)絡結構、光纖環(huán)網(wǎng)網(wǎng)絡結構，組網(wǎng)方式可以根據(jù)用戶用電規(guī)模、用電設備分布、占地面積等信息綜合考慮。

圖5電力監(jiān)控系統(tǒng)組網(wǎng)方式

實時監(jiān)控；詳細電參查詢；操作報告；實時報警；歷史事件查詢；

電力統(tǒng)計報告；用戶權限管理；電力質量監(jiān)測‘’Web訪問；APP訪問；

5.3相關產(chǎn)品

6結語

綜上所述，井下電力監(jiān)控分站和井下無人值守變電站電力監(jiān)控系統(tǒng)安裝在馬蘭礦井下變電站、南一下組煤變電站、南五變電站、麻家口變電站、南七變電站、南六變電站、北三下組煤變電站、北翼變電站。該電力監(jiān)控系統(tǒng)為井下供電安全提供了保護和監(jiān)控功能，通過可靠的信號將井下情況反映在井上，使井上技術人員能夠清晰準確地判斷井下供電情況。

參考文獻

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