刍议煤矿井下变电所无人值守监控系统

刍议煤矿井下变电所无人值守监控系统【摘要】本文较为详细的分析了煤矿井下变电所的设计原则和方法，同时对该系统的经济和社会价值也进行了一些阐述。

【关键词】煤矿；变电所；无人值守

前言

煤矿井下变电所作为煤矿井下电力系统的一个重要的组成部分，其安全可靠的运行能有效的保障煤矿的安全生产，保证企业的经济运行。煤炭供电网络的自动化的控制系统，当前普遍在煤矿地面供电系统中应用，而无人值守的监控系统也逐渐得到广泛的亲睐和应用。

因为煤矿井下变电所的供电服务对象主要是采煤、掘进、运输和通风、排水等重要的生产环节，因此供电负荷的种类繁多，区域分布散而广。同时负荷工作场所的地质条件较为复杂，且存在着瓦斯和煤尘以及水等有害介质，事故的发生几率高；而且故障的排查、停送电的周期长，对井下采区的安全供电产生了严重的影响。加上人为因素造成的错误操作引起的供电事故也是时有发生，而且供电单位每天要安排大量的工作人员进行值班与线路维护，大大降低了企业的劳动生产率。随着技术不断发展，煤矿生产设备技术也大幅提高，煤矿生产设备也逐渐向大功率和超大功率甚至智能化的方向发展，同时对井下的供电系统其安全与可靠运行也提出了更为严格的要求；同时随着矿井逐渐向“高产”与“高效”的方向发展，对于采用更为科学化的管理技术，实现企业的减员增效，已经越发得

到煤矿的生产决策者重视，对煤矿采区的变电所的供电系统进行集中监控，建立和建设煤矿井下变电所无人值守监测监控系统，已逐渐成为煤矿井下进行供电管理的重要发展模式与方向。

一、建设和设计的原则

1、煤矿井下变电所无人值守的监测监控系统，是电网调度自动化系统的一个子系统，因此它对电网调度自动化的总体设计要求，必须严格服从，而且其配置、功能与设备的布置也应当满足电网的安全、优质和信息传输与资源共享的原则。

2、系统的功能配置应该采用下放的原则，所有能够在间隔层完成的功能，比如保护、控制等，不必经过网络与监控主机进行完成。

3、允许远方和就地控制操作同时存在，坚持以远方为主，就地为辅的原则，并积极从设计和制造上确保同一时间只能有其中一种控制的方式有效。

4、实行保护和测控一体化设计，从而保证保护功能的其相对独立性与动作的可靠性。

5、应当优先运用交流采样的技术，用以提高测量的精度，使用计算机，让其承担信号监视的功能，信息要做到“一次采集、多次使用”的原则，从而提升信息的实时性与可靠性。

6、煤矿井下变电所存在着较为强大的电磁干扰，因此从抗电磁干扰的角度出发，在选择通信介质的时候应当优先运用光纤的通信方式。

7、而从无人值班的角度出发，保护与测控的一体化有助于设备

的简化，和日常维护工作量的减少。

8、煤矿井下变电所的工作运行模式将逐渐从有人值守向无人值守发展。因此“遥视警戒技术(主要有防盗、防渍与防水以及远方监视技术等)”应运而生，且得以迅猛发展。

二、系统功能和特点

这项系统主要适用于无人值守的变电所，也可以应用于改造的老变电所。它主要包括测量控制与微机保护、计算机的通信、故障的录波以及测距等功能。

1、系统功能：现场信号模拟量的动态采集；现场运行状态的远程动态监控；开关断路器的的远程控制；故障的定位与报警；系统数据的实时记录；电量报表的实时统计；可以实现多种功能的查询操作；系统自我检查功能。

2、系统特点：分布式的体系结构；配置灵活方便、接口开放；系统兼容性较高；内核小，实时性较高；自主开发的图形系统；扩充性能好；界面友好；维护便捷；有比较完善的数据管理系统；数据分析能力强大。

三、系统方案的设计

系统一般采取分布式的结构设计方式，由四个部分组成：现场设备的间隔层测控及保护“一体化”的智能装置；井下监控的智能接口电路和网络；主机的监控；工业电视视频的监控系统。

采矿区的变电所无人值守的监控系统能够对煤矿井下全部变电所进行实时测控。井下变电所配置的综合自动化装置，能够对变电

所里高压配电装置与低压的馈电开关动态测控。

综合自动化装置和监控主机经光纤由光电收发器连接，监控主机和煤矿井下变电所综合自动化的装置共同构成测控网络。井上监控主机其作用是数据管理机，主要作用于信息的管理、参数的设置、供电系统的模拟图显示与遥测、遥控以及变电所环境的监视等等。

（一）系统功能

1、保护的功能：电流瞬时和限时速断，过电流、漏电以及电机的保护。

2、报警的功能：系统具有电流越限和断路器失灵以及瓦斯超限报警的功能等等。

3、测控的功能：系统遥信、遥调和遥控以及交流采样遥测。

4、软件的功能：主接线图远程监视，设备运行的数据监控，对综合自动化的装置上传的所有遥测和遥信数据进行动态显示；对设备的运行状态进行监测，通过系统逻辑识别给自动分合闸下达控制指令；远程诊断以及调整保护动作值和时限；对事故、报警、越限实时记录；显示和打印故障波形。

5、其他的功能：事故的录波，对交流采样技术实行采用动态跟踪，省去传统的直流变送器，记录故障的波型，判断故障的类型与故障点，对变电所环境动态遥视。

（二）系统的硬件设计

1、数据的通信网络。井下变电所的综合自动化的装置，主要由一到四个的测控单元构成，cpu之间运用rs一485的现场总线；运

用多模光缆进行连接，通信的介质选取16芯和8芯的屏蔽电缆，其传输距离能大于10km，通信的速率也大于9600bps。

2、煤矿井下变电所的综合自动化装置的设计。综合自动化的装置结构主要是由电源、cpu、光电隔离的交流采样和光电的隔离开关量的采样以及运动控制的模块组成。

3、智能接口电路。将其设置在中央变电所，能够接16个光端的接口，从而连接整个煤矿井下变电所的综合自动化的装置。

4、监控主机。放置在队值班市和科调度室的供电指挥场所内，主要用于系统数据的管理、指令的发送、系统接线图的显示、报表的打印、参数的设置、报警的显示、变电所内环境的监视等，因此多用商用的多媒体计算机。

（三）系统软件的设计

1、监控软件。主要采用变电所的监控软件，windowsxp环境。使用scada数据采集监控的系统软件进行编制。主要实现：遥控操作、报表生成、事件记录、远程调试等等。

2、视频监控软件。主要是用来控制变电所的远程灯光照明、摄像仪的云台、同时能够在发生事故时及时报警，并自动将其录入现场图像。

四、系统效益

1、系统建成运行后，通过地面的监控主机，值班人员能够根据现场实际的运行方式，能够较为直观地指挥生产；同时维修人员也可以根据故障报警的显示信息，迅速地把故障排除；也为领导进行