煤矿变电站电力综合自动化系统

煤矿变电站电力综合自动化系统

发布时间：2022-06-14T09:09:30.638Z 来源：《新型城镇化》2022年12期作者：李停[导读] 供电质量直接影响煤炭矿井的安全生产，停电或供电系统故障均会导致矿井停产，严重的甚至会导致安全事故的发生。随着煤矿机械化程度和自动化水平的不断提高，煤矿供配电系统的合理配置与可靠运行愈发变得重要，变电站电力综合自动化系统正是基于此需求，可保证煤矿的井上与井下电网的运行安全。

李停

鄂尔多斯市国源矿业开发有限责任公司内蒙古鄂尔多斯 017100

摘要：供电质量直接影响煤炭矿井的安全生产，停电或供电系统故障均会导致矿井停产，严重的甚至会导致安全事故的发生。随着煤矿机械化程度和自动化水平的不断提高，煤矿供配电系统的合理配置与可靠运行愈发变得重要，变电站电力综合自动化系统正是基于此需求，可保证煤矿的井上与井下电网的运行安全。

关键词：煤矿；变电站；电力综合自动化系统

1煤矿变电站综合自动化系统的功能

可实时采集各种电气设备的电压、电流、功率等交流信号模拟量以及电路的各种开关状态，实现对变电站内各种电气设备运行状态的监视；根据实时采集到的数据，通过远程计算机的快速计算和智能处理，获得最经济的运行方式，进而对电气设备进行控制操作，提高工作效率。

2煤矿变电站综合自动化系统的组成

煤矿变电站综合自动化系统主要由各种分布式保护测控装置、MCU主控单元、现场总线、智能监测设备、通信管理设备、后台控制计算机以及远程控制设备等部分组成。监控数据采集系统和开关控制系统是整个系统的关键部分，其保证所设计的综合自动化系统可以从现场实时采集到第一手数据，通过对数据的智能处理，完成对电气设备的远程操作与控制。通信系统包括现场总线通信和以太网通信，分别连接远程控制系统和前端监测设备，可以保障各电气设备与MCU主控单元、远程计算机之间数据的畅通传输。远程控制系统是本系统的核心大脑，可实现对电气设备各类数据的实时采集，对其进行智能处理和分析，进而对终端设备实施控制操作，当出现故障时可及时报警；同时后台配置有数据库服务器，可存储所有采集到的设备数据和控制信息。 3煤矿变电站综合自动化系统中的硬件系统 3.1主控单元现场总线

MCU主控单元与各种分布式保护测控装置、数据采集系统、开关控制系统之间采用现场总线通信技术进行通信传输。现场总线技术具有很强的扩展性和灵活性，在其支持下，可以将通信设备和终端监控设备组合起来，整体形成一个上下有序的分布式系统。现场总线使用CAN总线进行通信，CAN总线理论上可以连接无穷多个节点数，节点之间可以自由通信，能够实现不同结构的资源共享，极大地减少了电缆的布置，同时又有足够的通信距离和传输速率。因此非常适合在综合自动化系统中作为通信系统的总线。

3.2监控数据采集系统

监控数据采集系统由模拟量采集和开入量、脉冲量采集构成。模拟量主要指电流、电压、功率等交流电信号；开入量是指保护装置的信号输入，采集现场开关、刀闸等位置信息；脉冲量是指一些不连续的突变电压或电流信号。

3.2.1模拟量的采集

模拟量采集系统结构框图如图1所示。图中，PT为电压互感器，CT为电流互感器，U为信号放大电路，MUX为集成多路模拟开关。外部强电交流信号通过PT/CT隔离转换为弱交流电信号，经信号放大电路U、集成多路模拟开关MUX和A/D转换变为MCU可处理的数字信号，对数字信号进行处理就能计算出此时电流电压的有效值，并计算得到有功功率与无功功率，最后通过以太网将采集数据传送至远程计算机进行智能处理，并实现控制功能。整个采集系统最高可同时采集12路模拟量数据，采集效率极高。

图1 模拟量采集结构框图

3.2.2开入量和脉冲量的采集

开入量采集结构图如图2所示。在MCU主控单元对外部开入量进行采集时，需要先对其进行预处理，通常在开入量采集电路中设置光电隔离装置，这样可降低外部信号的干扰，保证信号的准确性，然后将信号上传到MCU进行采集。为避免信号采集错误导致误报情况的发生，开人量的采集需在硬件和软件上采用去抖动措施。本系统采用抗干扰滤除法对脉冲量进行采集，当脉冲宽度大于设定宽度时才计数，否则视为干扰信号，脉冲量由装置实时计算后累加上传到MCU主控单元。

图2 开入量采集结构图

3.3保护测控装置的功能

3.3.1馈线保护测控装置

该装置主要是对6kV或10kV电压等级经消弧线圈接地的馈线系统进行保护测控。具有三相一次重合闸保护、零序过流保护、二段定时限过流保护等功能，且其操作回路具有独立性，支持脉冲输入。

3.3.2电容器保护测控装置

该装置主要对单Y、双Y、Δ形接线的并联电容器组进行保护测控，用于6kV或10kv电压等级的中性点经消弧线圈接地或不接地低压系统当中。具有过电压或者低电压保护、过载保护、二段定时限过流保护等功能，且其操作回路具有独立性。

3.3.3主变压器差动保护装置

该装置主要是对35-110kV的变压器进行差动保护。具有差动保护、非电量保护、过载保护等功能，支持脉冲输入。

3.3.4主变压器后备保护测控装置

该装置主要是对6-110kV电压等级的两卷／三卷变压器进行后备保护。具有零序过压保护、间隙过流保护等功能。以上保护测控装置均可通过与通信系统的连接，实现对模拟量、开入量、脉冲量等的采集，并通过远程控制系统对其进行遥信操作。

4煤矿变电站综合自动化系统中的软件系统

煤矿变电站综合自动化远程监控系统是基于计算机技术、网络通信技术、智能控制技术等现代化技术组成的。其中的上位机监控软件可以实时采集煤矿变电站各种设备运行状态信息，实现数据的在线显示，同时可将采集数据存入数据库，方便以后调用。此外，监控软件具有友好的人机界面和超强的数据智能处理能力，可以在线实现远程监控。

5结束语

矿上电力网络复杂，变电站在其中扮演着不可或缺的作用，可实现电压、功率调节，同时电能在此汇聚并进行分配使用。煤矿变电站综合自动化实际上就是根据功能需求将变电站中的多种二次设备进行重新整合和优化配置，借助计算机控制技术、网络通信技术和智能处理技术，对整个煤矿上变电站的重要电气设备实现实时监控、保护、远程控制等自动化功能。煤矿变电站综合自动化能够保障煤矿电力网络安全、稳定、经济运行。因此对其进行探讨具有重要的现实意义。

参考文献

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