電力保護監(jiān)控系統(tǒng)在煤礦企業(yè)的應(yīng)用

張心志

安科瑞電氣股份有限公司 上海嘉定 201801

摘要：應(yīng)用電力保護監(jiān)控系統(tǒng)，可以實現(xiàn)全礦井電力調(diào)度管理的規(guī)范化、科學化。本文以小青礦為例，通過電力保護監(jiān)控系統(tǒng)，在地面隨時觀察到供電開關(guān)、電纜狀態(tài)，開關(guān)跳閘或故障時隨時報警，調(diào)度員可以根據(jù)故障原因決定如何處理，有效地防止事故擴大，井下變電所無人值守。

關(guān)鍵詞：電力監(jiān)控;工業(yè)技術(shù);監(jiān)控系統(tǒng);

隨著科技進步，以及煤礦企業(yè)的安全改造及現(xiàn)代化建設(shè)進程的不斷深入和發(fā)展，建設(shè)“五優(yōu)"礦井，創(chuàng)建數(shù)字化礦山，已在國內(nèi)煤炭行業(yè)悄然展開，為保證礦井生產(chǎn)調(diào)度的可靠性，增設(shè)礦井電力保護監(jiān)控系統(tǒng)，以實現(xiàn)全礦電力調(diào)度管理的規(guī)范化、科學運作，在當前的環(huán)境狀況下，顯得尤為重要。

1. 小青礦原供電系統(tǒng)概況

小青礦供電系統(tǒng)包括井上、井下兩大部分；井上供電系統(tǒng)由 10 個高壓配電點、56 臺高壓開關(guān)柜組成，井下供電系統(tǒng)由 9 個變電所、219 臺高低壓開關(guān)組成。各個開關(guān)的停送電由礦調(diào)度電話指揮變電員或電工操作，操作可靠性差，當電話通訊不暢，表達不清等會造成長時間不能及時送電、影響生產(chǎn)，甚至誤操作造成事故。礦調(diào)度對電網(wǎng)運行情況和線路的故障情況，開關(guān)內(nèi)的參數(shù)以及故障不能及時掌握，在處理頂電時根據(jù)變電員的描述來判斷是否可以送電，送電后調(diào)度沒有顯示。礦調(diào)度不能實時監(jiān)測供電情況，不能進行負荷調(diào)配和參數(shù)修改，不掌握全礦供電情況。

2. 電力保護監(jiān)控系統(tǒng)的構(gòu)成

小青礦電力監(jiān)控系統(tǒng)井上、井下分別建設(shè)兩個千兆以太環(huán)網(wǎng)，兩個以太環(huán)網(wǎng)在控制室并網(wǎng)，電力監(jiān)控系統(tǒng)覆蓋礦供電系統(tǒng)井上下 19 個變電所、配電點。電力監(jiān)控系統(tǒng)采用 KJ357 型煤礦電力保護監(jiān)控系統(tǒng)。

KJ357 由計算機、通訊接口（光纖交換機）、光纖通信以太環(huán)網(wǎng)、通訊分站、RS485 總線和底層設(shè)備幾部分組成：底層設(shè)備：包括高爆開關(guān)保護器、饋電開關(guān)保護器、磁力起動器保護器、照明綜保保護器、移變高低壓頭保護器，組合開關(guān)保護器、電參量變送器，防爆電度表等；通過 RS485 總線連接至通訊分站，完成對電力設(shè)備的保護和電路測量、數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)傳輸、控制執(zhí)行工作；光纖通信環(huán)網(wǎng)：多臺光纖交換機之間通過光纜相互連接組成光纖以太環(huán)網(wǎng)，作為井下通訊傳輸平臺；監(jiān)控通信分站通過網(wǎng)線連接以太網(wǎng)交換機，傳送各種參數(shù)，數(shù)據(jù)和控制信號；監(jiān)控通訊分站：監(jiān)控通訊分站一方面通過 RS485 總線連接底層設(shè)備，另一方面通過光纖以太環(huán)網(wǎng)連接頂層計算機，作為井上監(jiān)控計算機與井下各種保護器之間信息的中轉(zhuǎn)、存貯、處理站；完成數(shù)據(jù)打包、通信協(xié)議轉(zhuǎn)換、信息本地顯示、系統(tǒng)本地監(jiān)控、操作和整定工作。

3. 礦用電力監(jiān)控系統(tǒng)的作用

3.1 礦調(diào)度實時掌握供電情況

電力保護監(jiān)控系統(tǒng)把供電的每條線路電壓、電流、零序電壓、零序電流實時數(shù)據(jù)、歷史數(shù)據(jù)、運行曲線顯示在計算機屏幕上，使值班電力調(diào)度通過實時參數(shù)、曲線和安全運行歷史參數(shù)、曲線的對比了解電路運行的安全狀態(tài)。

3.2 提高了操作的安全可靠性

該系統(tǒng)具有遙控功能，在礦調(diào)度計算機上進行電力系統(tǒng)任何一個開關(guān)、磁力起動器的停/送電操作和信號復歸操作；開關(guān)停送電全部由調(diào)度員操作，通過監(jiān)控電腦一人操作、一人確認、核對無誤后才能進行開關(guān)合分閘，取消了變電員或電工操作，提高了操作的可靠性。

3.3 故障報警、顯示功能

當某配電室發(fā)生開關(guān)跳閘、保護動作等事件時，綜合保護器發(fā)出音響報警，將自動調(diào)出事故回路所在的畫面，監(jiān)控系統(tǒng)內(nèi)顯示故障跳閘時間、故障跳閘原因、故障跳閘時的電流值及故障跳閘前后的電流、電壓、零序電流、零序電壓波形，保護動作告警、電壓電流越限告警，并在事件記錄中記錄故障值，避免事故發(fā)生。

4. 電力監(jiān)控系統(tǒng)安裝

4.1 井上以壓風機房配電室為例

壓風機房配電室有 6 臺 6kV 高壓開關(guān)柜；在壓風機房配電室安裝一臺機柜，一臺網(wǎng)絡(luò)攝像機。機柜內(nèi)安裝一臺以太網(wǎng)交換機，一臺地面監(jiān)控通信分站，一只光纖終端盒，一套在線直流不間斷電源。高壓開關(guān)柜保護器的通信信號用屏蔽電纜并接到壓風機房配電室監(jiān)控通信分站的一個 RS485 接口上，壓風機房配電室的網(wǎng)絡(luò)攝像機用網(wǎng)線直接連接到以太網(wǎng)交換機的百兆電口。壓風機監(jiān)控系統(tǒng)通信信號通過網(wǎng)線直接連接到以太網(wǎng)交換機的百兆電口。

4.2 井下以中央變電所為例

在中央變電所安裝 1 臺防爆千兆以太網(wǎng)交換機，1 臺防爆監(jiān)控通信分站，2 臺本安網(wǎng)絡(luò)攝像機；在變流機室和南翼臨時配電點各安裝 1 臺本安網(wǎng)絡(luò)攝像機。中央變電所 27 臺高爆開關(guān)保護器用礦用阻燃屏蔽電纜并接到防爆監(jiān)控通信分站的兩個 RS485 接口上（一個接口可并接 16 臺設(shè)備）；變流機室和南翼臨時配電點的 6 臺高爆開關(guān)保護器用礦用阻燃屏蔽電纜并接到防爆監(jiān)控通信分站的第三個 RS485 接口上；中央變電所 9 臺饋電開關(guān)保護器、1 臺照明綜保保護器和南翼臨時配電點的 1 臺饋電開關(guān)保護器、2 臺防爆低壓電度表用礦用阻燃屏蔽電纜并接到防爆監(jiān)控通信分站的第四個 RS485 接口上。

中央變電所的 2 臺本安網(wǎng)絡(luò)攝像機用礦用阻燃網(wǎng)線直接連接到防爆千兆以太網(wǎng)交換機的百兆電口；變流機室和南翼臨時配電點的本安網(wǎng)絡(luò)攝像機用礦用阻燃光纜直接連接到防爆千兆以太網(wǎng)交換機的百兆光口。

4.3 調(diào)度監(jiān)控室安裝

在控制室安裝一臺 HP 服務(wù)器專用 42U 機柜（機柜內(nèi)配置 8 口 KVM 切換器(RJ45)鍵盤鼠標顯示器共享器、17"顯示器、轉(zhuǎn)接頭、線纜等），機柜內(nèi)安裝 2 臺通信數(shù)據(jù)服務(wù)器（一主一備）、1 臺 WEB 服務(wù)器、1 臺視頻服務(wù)器、 1 臺核心千兆以太網(wǎng)交換機，1 臺在線 UPS 電源等作為主監(jiān)控平臺。

通信數(shù)據(jù)服務(wù)器（一主一備）、WEB 服務(wù)器、視頻服務(wù)器、調(diào)度室 3 臺工控機通過網(wǎng)線連接到核心千兆以太網(wǎng)交換機的千兆電口。地面、井下各個變、配電所，各種監(jiān)控系統(tǒng)數(shù)據(jù)通過地面、井下以太環(huán)網(wǎng)傳輸?shù)椒?wù)器處理、存儲。電力監(jiān)控系統(tǒng)監(jiān)控主機、綜合自動化監(jiān)視主機、視頻監(jiān)視主機通過核心千兆以太網(wǎng)交換機調(diào)用數(shù)據(jù)進行查詢、顯示、監(jiān)控。

5. 安科瑞電力監(jiān)控系統(tǒng)產(chǎn)品介紹與選型

5.1概述

Acrel-2000Z電力監(jiān)控系統(tǒng)是安科瑞電氣股份有限公司根據(jù)電力系統(tǒng)自動化及無人值守的要求，針對35kV及以下電壓等級研發(fā)出的一套分層分布式變電站監(jiān)控管理系統(tǒng)。該系統(tǒng)是應(yīng)用電力自動化技術(shù)、計算機技術(shù)和信息傳輸技術(shù)，集保護、監(jiān)測、控制、通信等多功能于一體的開放式、網(wǎng)絡(luò)化、單元化、組態(tài)化的系統(tǒng)，適用于35kV及以下電壓等級的城網(wǎng)、農(nóng)網(wǎng)變電站和用戶變電站，可實現(xiàn)對變電站方位的控制和管理，滿足變電站無人或少人值守的需求，為變電站安全、穩(wěn)定、經(jīng)濟運行提供了堅實的保障。

5.2應(yīng)用場所

辦公建筑（商務(wù)辦公、國家機關(guān)辦公建筑等）

商業(yè)建筑（商場、金融機構(gòu)建筑等）

旅游建筑（賓館飯店、娛樂場所等）

科教文衛(wèi)建筑（文化、教育、科研、醫(yī)療衛(wèi)生、體育建筑）

通信建筑（郵電、通信、廣播、電視、數(shù)據(jù)中心等）

交通運輸建筑（機場、車站、碼頭建筑等）

廠礦企業(yè)建筑（石油、化工、水泥、煤炭、鋼鐵等）

新能源建筑（光伏發(fā)電、風能發(fā)電等）

5.3系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

Acrel-2000Z電力監(jiān)控系統(tǒng)釆用分層分布式設(shè)計，可分為三層：站控管理層、網(wǎng)絡(luò)通信層和現(xiàn)場設(shè)備層，組網(wǎng)方式可為標 準網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)、光纖星型網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)、光纖環(huán)網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，根據(jù)用戶用電規(guī)模、用電設(shè)備分布和占地面積等多方面的信息綜合考慮組網(wǎng)方式。

5.4設(shè)備選型

6. 結(jié)束語

電力是煤礦生產(chǎn)的能源，電力系統(tǒng)的安全性和運行狀態(tài)直接影響著煤礦的生產(chǎn)和安全，電力保護監(jiān)控系統(tǒng)的安裝和運行給礦井供電安全性、智能化和信息化起到了至關(guān)重要的作用，已經(jīng)成為礦井供電管理的管理手段。

參考文獻

[1] 張紹江.工業(yè)技術(shù)電力保護監(jiān)控系統(tǒng)的應(yīng)用.

[2] 紹興華.煤礦電力系統(tǒng)的繼電保護探討[J].經(jīng)營管理者，2011-01-05.

[3] 安科瑞電力監(jiān)控與保護類產(chǎn)品選型手冊,2022.07.

[4] 安科瑞企業(yè)微電網(wǎng)設(shè)計與應(yīng)用手冊，2022.05。
作者簡介：

張心志，男，就業(yè)于安科瑞電氣股份有限公司。