【應(yīng)用案例】煤礦井下智能供電監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計(jì)及應(yīng)用

未曉妃

安科瑞電氣股份有限公司 上海嘉定 201801

1概況

   某礦業(yè)一號(hào)煤礦始建于1991年，井下供電系統(tǒng)監(jiān)測采用的是人工值守、綜合保護(hù)器就地操作模式，監(jiān)測結(jié)果受人為因素影響較大。煤礦井下中變電所與采煤區(qū)的變電所的布置集中性較差，移動(dòng)變電站隨著工作面的掘進(jìn)需要實(shí)時(shí)移動(dòng)，頻繁通斷電存在較大的電壓電流沖擊，加之運(yùn)行環(huán)境惡劣,經(jīng)常出現(xiàn)供電系統(tǒng)故障。故障發(fā)生時(shí)故障排查工作困難，導(dǎo)致故障影響范圍擴(kuò)大。因此，黃陵礦業(yè)一號(hào)煤礦決定開展井下供電監(jiān)控系統(tǒng)的改進(jìn)設(shè)計(jì)工作。

2供電監(jiān)控系統(tǒng)構(gòu)成

   煤礦供電系統(tǒng)主要由地面監(jiān)控主站、井下監(jiān)測分站和各個(gè)電力監(jiān)測單元組成，具體銜接關(guān)系如圖1

  地面監(jiān)測主站配置了供電系統(tǒng)業(yè)版組態(tài)軟件系統(tǒng)，具有井下供電系統(tǒng)的監(jiān)測、數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)處理等功能。井下監(jiān)測分站作為地面監(jiān)測心主站與電力監(jiān)測單元的信息傳輸紐帶，既能控制井下高壓開關(guān)的綜合保護(hù)裝置，還能實(shí)現(xiàn)故障波、數(shù)據(jù)傳輸和存儲(chǔ)、供電系統(tǒng)監(jiān)控等。電力監(jiān)測單元主要負(fù)責(zé)井下變電所設(shè)備的數(shù)據(jù)采集工作，接受監(jiān)控心發(fā)出的實(shí)時(shí)控制指令，實(shí)現(xiàn)用電設(shè)備的遠(yuǎn)程操控。

3供電監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)

3.1硬件設(shè)計(jì)

調(diào)度心硬件配置；地面監(jiān)控主站系統(tǒng)硬件；井下電力監(jiān)測分站硬件

3.2軟件設(shè)計(jì)

地面監(jiān)控心軟件，數(shù)據(jù)庫管理程序；組態(tài)工具模塊程序；通訊管理模塊程序

4 井下電力監(jiān)控系統(tǒng)應(yīng)用

   為了驗(yàn)證設(shè)計(jì)完成的井下電力監(jiān)控系統(tǒng)的應(yīng)用 效果，在黃陵礦業(yè)一號(hào)煤礦進(jìn)行試運(yùn)行，為期半年 跟蹤記錄。應(yīng)用結(jié)果表明，井下電力監(jiān)控系統(tǒng)運(yùn)行 穩(wěn)定可靠，能夠滿足設(shè)計(jì)要求，實(shí)現(xiàn)了井下供電系 統(tǒng)的實(shí)時(shí)監(jiān)測與歷史數(shù)據(jù)存儲(chǔ)調(diào)用。圖6為調(diào)用的 部分中高壓歷史數(shù)據(jù)曲線，可以觀察得出電壓的 變化趨勢，指導(dǎo)供電系統(tǒng)維修人員進(jìn)行故障診斷與 排查。

統(tǒng)計(jì)結(jié)果表明，相較于改進(jìn)之前的供電系統(tǒng), 新監(jiān)控系統(tǒng)的引入，故障排査時(shí)間縮短近15%, 井下采煤設(shè)備利用率提高近10%,降低了約10% 供電系統(tǒng)維護(hù)成本，預(yù)計(jì)為企業(yè)產(chǎn)生直接經(jīng)濟(jì)效益 200 萬 /a。

5安科瑞Acrel-2000Z電力監(jiān)控系統(tǒng)解決方案

5.1概述

   針對(duì)用戶變電站（一般為35kV及以下電壓等級(jí)），通過微機(jī)保護(hù)裝置、開關(guān)柜綜合測控裝置、電氣接點(diǎn)無線測溫產(chǎn)品、電能質(zhì)量在線監(jiān)測裝置、配電室環(huán)境監(jiān)控設(shè)備、弧光保護(hù)裝置等設(shè)備組成綜合自動(dòng)化的綜合監(jiān)控系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了變電、配電、用電的安全運(yùn)行和管理。監(jiān)控范圍包括用戶變電站、開閉所、變電所及配電室等。

   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(dòng)化及無人值守的要求，針對(duì)35kV及以下電壓等級(jí)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(dòng)化技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)和信息傳輸技術(shù)，集保護(hù)、監(jiān)測、控制、通信等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(jí)的城網(wǎng)、農(nóng)網(wǎng)變電站和用戶變電站，可實(shí)現(xiàn)對(duì)變電站的控制和管理，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(jì)運(yùn)行提供了堅(jiān)實(shí)的保障。

5.2應(yīng)用場所

  適用于軌道交通，工業(yè)，建筑，學(xué)校，商業(yè)綜合體等35kV及以下用戶端供配電自動(dòng)化系統(tǒng)工程設(shè)計(jì)、施工和運(yùn)行維護(hù)。

5.3系統(tǒng)架構(gòu)

   Acrel-2000Z電力監(jiān)控系統(tǒng)采用分層分布式設(shè)計(jì)，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(biāo)準(zhǔn)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系統(tǒng)功能

5.4.1 實(shí)時(shí)監(jiān)測：直觀顯示配電網(wǎng)的運(yùn)行狀態(tài)，實(shí)時(shí)監(jiān)測各回路電參數(shù)信息，動(dòng)態(tài)監(jiān)視各配電回路有關(guān)故障、告警等信號(hào)。

5.4.2 電參量查詢：在配電一次圖中，可以直接查看該回路詳細(xì)電參量。

5.4.3 曲線查詢：可以直接查看各電參量曲線。

5.4.4 運(yùn)行報(bào)表：查詢各回路或設(shè)備時(shí)間的運(yùn)行參數(shù)。

5.4.5 實(shí)時(shí)告警：具有實(shí)時(shí)告警功能，系統(tǒng)能夠?qū)ε潆娀芈愤b信變位，保護(hù)動(dòng)作、事故跳閘等事件發(fā)出告警。

5.4.6 歷史事件查詢：對(duì)事件記錄進(jìn)行存儲(chǔ)和管理，方便用戶對(duì)系統(tǒng)事件和報(bào)警進(jìn)行歷史追溯，查詢統(tǒng)計(jì)、事故分析。

5.4.7 電能統(tǒng)計(jì)報(bào)表：系統(tǒng)具備定時(shí)抄表匯總統(tǒng)計(jì)功能，用戶可以自由查詢自系統(tǒng)正常運(yùn)行以來任意時(shí)間段內(nèi)各配電節(jié)點(diǎn)的用電情況。

5.4.8 用戶權(quán)限管理：設(shè)置了用戶權(quán)限管理功能，可以定義不同級(jí)別用戶的登錄名、密碼及操作權(quán)限。

5.4.9 網(wǎng)絡(luò)拓?fù)鋱D：支持實(shí)時(shí)監(jiān)視并診斷各設(shè)備的通訊狀態(tài)，能夠完整的顯示整個(gè)系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。

5.4.10 電能質(zhì)量監(jiān)測：可以對(duì)整個(gè)配電系統(tǒng)范圍內(nèi)的電能質(zhì)量和電能可靠性狀況進(jìn)行持續(xù)性的監(jiān)測。

5.4.11 遙控功能：可以對(duì)整個(gè)配電系統(tǒng)范圍內(nèi)的設(shè)備進(jìn)行遠(yuǎn)程遙控操作。

5.4.12 故障錄波：可在系統(tǒng)發(fā)生故障時(shí)，自動(dòng)準(zhǔn)確地記錄故障前、后過程的各種電氣量的變化情況。

5.4.13 事故追憶：可自動(dòng)記錄事故時(shí)刻前后一段時(shí)間的所有實(shí)時(shí)穩(wěn)態(tài)信息。

5.4.14 Web訪問：展示頁面顯示變電站數(shù)量、變壓器數(shù)量、監(jiān)測點(diǎn)位數(shù)量等概況信息，設(shè)備通信狀態(tài)，用電分析和事件記錄。

5.4.15 APP訪問：設(shè)備數(shù)據(jù)頁面顯示各設(shè)備的電參量數(shù)據(jù)以及曲線。

5.5系統(tǒng)硬件配置

作者介紹

未曉妃，安科瑞電氣股份有限公司，主要研究方向?yàn)槲㈦娋W(wǎng)能效管理和環(huán)保安全用電。