漳村煤礦電力監(jiān)控系統(tǒng)升級改造與應用

徐瑩瑩

（西山煤電集團電力公司，山西太原，030053）

漳村煤礦是一座始建于1958年的采礦、洗選為主老礦井，隨著礦井開采的延伸和礦井自動化供電系統(tǒng)不斷的升級改造，漳村煤礦井下采區(qū)變電所逐漸形成一定規(guī)模，致使礦井供電網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)繁雜。傳統(tǒng)老一代的電力自動化監(jiān)控系統(tǒng)在漳村煤礦多年使用過程中，頻繁出現(xiàn)內(nèi)存不足，系統(tǒng)卡死，數(shù)據(jù)采集有誤，礦井新設備與老監(jiān)控系統(tǒng)通信不兼容的情況，監(jiān)控系統(tǒng)多次故障和誤報信息影響了礦井安全生產(chǎn)，因此為了滿足漳村煤礦長久發(fā)展和礦井安全生產(chǎn)需要，急需對原有電力自動化監(jiān)控系統(tǒng)進行升級改造和前沿性探索應用。下面就對此次漳村礦井電力自動化監(jiān)控系統(tǒng)升級改造與應用情況進行介紹。

1 漳村煤礦電力自動化監(jiān)控系統(tǒng)現(xiàn)狀及存在問題

漳村煤礦開采時間較長井下巷道距離長，供電距離遠電纜長，井下各采區(qū)有12個變電所，地面選煤廠、風機房和生活供電系統(tǒng)有6 個地面變電所，井下安裝高爆開關168 臺，地面安裝KYN28 型高壓開關54 臺。早期漳村煤礦在2007 年安裝使用了MK615 型電力自動化監(jiān)控裝置，為了能夠?qū)⑺凶冸娝_關電氣信號上傳至電力監(jiān)控裝置，對井下高開的綜合保護改造更換了96臺，采用改造通信模塊和增加通訊規(guī)約轉(zhuǎn)換裝置的方式改造開關監(jiān)測60 個。能夠初步實現(xiàn)集中監(jiān)控井下和地面全部18個變電所的信息，但是隨著礦井自動化程度不斷升高，設備更新?lián)Q代速度提高，當前使用的電力自動化監(jiān)控系統(tǒng)就不能全面的監(jiān)測各個變電所的運行情況，主要存在以下幾個方面問題：

①礦區(qū)電力系統(tǒng)不能全覆蓋監(jiān)控。初期電力自動化監(jiān)控裝置設計時，井下和地面變電所的高壓開關大部分采取了更換保護裝置或者通信裝置的方式才基本實現(xiàn)了電氣信號監(jiān)測和部分高開的遙控操作功能，在礦區(qū)內(nèi)還有很多新建變電所和改造后的變電所因為通信不兼容不能實現(xiàn)監(jiān)控，還有一些地面重要負荷（如瓦斯抽放站、立井風機房、壓風機房等）受早期資金和技術(shù)限制也不能將數(shù)據(jù)上傳至電力監(jiān)控系統(tǒng)，還需要人員24 小時值守，隨時準備倒閘操作和日常運行巡視。

②裝置通信容量不足。漳村煤礦在后續(xù)的發(fā)展過程中先后新增加了2個采區(qū)供電和2個地面變電所供電，原有的電力自動化監(jiān)控裝置預留備用的通信接口就不足支撐接入多余設備；同時原有的監(jiān)控系統(tǒng)主要采用電纜通信，在通信速率上最大為100 兆/秒，加之所監(jiān)控的設備數(shù)量眾多，在實際運行環(huán)境中還受到大型設備電磁干擾，頻繁出現(xiàn)通信卡頓現(xiàn)象。

③監(jiān)控裝置所監(jiān)控電氣參數(shù)有限。當井下發(fā)生開關短路跳閘故障后，調(diào)度監(jiān)控人員不能夠快速知道井下配電室高壓設備情況以及保護所報的故障信息，對技術(shù)人員排除故障，快速分析事故，以及高壓設備自我檢測等功能。

2 漳村煤礦電力監(jiān)控系統(tǒng)改造升級方案

為了解決當前電力監(jiān)控裝置運行中存在的問題和建設現(xiàn)代化數(shù)字化礦山發(fā)展目標，漳村煤礦于2018年底對礦井電力自動化監(jiān)控系統(tǒng)進行了改造升級，本次改造升級本著是在原有的電力監(jiān)控系統(tǒng)基礎上改造的，對礦井每一層級的供電系統(tǒng)按照數(shù)字化、無人化的監(jiān)控目標全面優(yōu)化升級，主要對各調(diào)度室電力監(jiān)控主站升級，各地面和井下的變電所電力監(jiān)控分站優(yōu)化，以及各個開關柜的監(jiān)控節(jié)點改造等方面。

2.1 電力監(jiān)控系統(tǒng)監(jiān)控主站升級

在礦井調(diào)度室電力監(jiān)控中心更換安裝了6臺工業(yè)級監(jiān)控服務器，4臺工業(yè)級電力監(jiān)控上位機，為了防止在今后使用過程中減少電腦病毒入侵的可能性，保障監(jiān)控系統(tǒng)軟件系統(tǒng)上的運行安全可靠，采用了linux中文版操作系統(tǒng)，同時升級安裝了6 臺千兆網(wǎng)絡交換服務器、6 臺光纖網(wǎng)絡交換服務器，1 套獨立無間斷電源系統(tǒng)、1 套綜合信息發(fā)布系統(tǒng)。

2.2 電力監(jiān)控系統(tǒng)監(jiān)控分站優(yōu)化

在井下和地面的各個變電所的電力監(jiān)控系統(tǒng)分站的改造上，在每個變電所數(shù)據(jù)傳輸分站裝置內(nèi)都新配備了了防爆型千兆光纖交換服務器，對于新建的變電所，直接將保護接入光纖交換機進行通信，將原來監(jiān)控系統(tǒng)的百兆通信傳輸升級為千兆傳輸，源頭上避免的傳輸卡頓、信號丟包、數(shù)據(jù)延遲等情況，并且在各分站之間實現(xiàn)了環(huán)網(wǎng)。在保障監(jiān)控分站供電電源上使用了KDW0. 3/660A 型雙回路無間斷電源裝置，確保在全礦井失電等極端情況下的監(jiān)控系統(tǒng)正常運行。

2.3 電力監(jiān)控系統(tǒng)單元節(jié)點改造

每一個高爆開關都增加了DMP-5102B 型智能終端，智能終端能夠就地采集開關的位置信息、電氣信號量以及溫度信息，同時還能夠與綜保裝置進行通信將綜保的保護動作事件信息打包以光纖傳輸?shù)姆绞絺髦帘O(jiān)控分站。此次漳村煤礦電力自動化監(jiān)控系統(tǒng)改造升級后的結(jié)構(gòu)系統(tǒng)如下圖1 所示。

圖1 漳村煤礦電力自動化監(jiān)控系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖

2.4 遠程遙控、遙測和視頻聯(lián)動應用

新增加的智能終端能夠就地采集電氣數(shù)據(jù)的同時，把各個開關斷路器的控制回路也接入各個智能終端，這樣操作人員就能夠在調(diào)度室遠程控制各個變電所開關的斷路器分合閘，同時在各個變電所無死角的安裝了?？低暤淖詣痈櫱蛐蛿z像頭，在遠程操作時將攝像頭對準開關，觀察遠程操作時開關的變位情況和運行情況，同時還能對人員現(xiàn)場操作時的情況進行監(jiān)督和遠程監(jiān)護。

3 漳村煤礦電力監(jiān)控系統(tǒng)改造升級后應用情況

漳村煤礦電力監(jiān)控系統(tǒng)改造后實現(xiàn)了全礦井電力系統(tǒng)全覆蓋集中監(jiān)控，同時利用視頻聯(lián)動監(jiān)控、遠程遙控、遙測技術(shù)礦區(qū)內(nèi)的各個變電所都實現(xiàn)了無人值守，極大的減少了井下在崗人員在實際應用中具體表現(xiàn)在以下幾個方面

3.1 遠程操作、監(jiān)測

礦井電力自動化監(jiān)控系統(tǒng)應用后實現(xiàn)了地面和井下28個變電所內(nèi)238個高壓開關的遠程操作、遠程監(jiān)測功能，所有開關的運行狀態(tài)都能在礦井調(diào)度室看到和遠程遙控，便于全局掌握礦井供電情況和緊急狀態(tài)下的應急處置。輔助利用視頻監(jiān)控系統(tǒng)能夠無死角的看清各個配電室實際情況，再通過各個高壓開關的腔內(nèi)溫度監(jiān)測裝置，能夠及時分析判斷各開關的運行狀態(tài)，對事故發(fā)生前的異常溫升能及時告警，避免了事故的擴大化。

3.2 礦井供電電網(wǎng)數(shù)據(jù)集中查詢、研判

電力自動化監(jiān)控系統(tǒng)應用后能夠便于集中掌握礦井的日常運行負荷和電網(wǎng)參數(shù)，每個高壓開關的電流電壓數(shù)據(jù)都能遠程監(jiān)控和查詢，對于礦井日后發(fā)展過程中各出線電纜的選型、變電所負荷的分配乃至整個礦區(qū)的電網(wǎng)設計都能提供重要數(shù)據(jù)進行研判。

3.3 方便電氣故障快速處理

新投入的監(jiān)控系統(tǒng)能夠把各級變電所開關柜的故障信息集中顯示，如短路跳閘告警、開關變位告警，保護啟動、動作告警、漏電跳閘告警等，對于發(fā)生的各種跳閘事故都能查詢到當時保護動作的故障電流、電壓情況，便于技術(shù)人員根據(jù)數(shù)據(jù)快速分析故障情況，盡早恢復線路供電。

3.4 實現(xiàn)無人值守、減人提效

漳村煤礦電力自動化監(jiān)控系統(tǒng)改造升級后實現(xiàn)了“減人提效”。在電力監(jiān)控系統(tǒng)改造升級后各個變電所的全部數(shù)據(jù)都集中到調(diào)度室，每班由2 名經(jīng)驗豐富的值班操作人員就能夠值守全礦井的變電所，還能夠進行一些日常簡單的遠程遙控操作，復雜的檢修操作只需要派出一支操作隊即可，因此全礦井的的變電所都全部實現(xiàn)無人值守，極大的減少了井下人員。

4 結(jié)束語

此次漳村煤礦電力自動化監(jiān)控系統(tǒng)的升級改造實現(xiàn)了井下變電所的無人值守，做到了減人提效，極大的提升了礦井供電網(wǎng)的自動化水平，對漳村煤礦供電系統(tǒng)的集中化、安全化提供了平臺支撐。