矿井无人值守变电所电力监控系统的应用

李秀明

(汾西矿业水峪煤业，山西 孝义 032302)

变电所是井下供电系统核心，其能否安全运行直接关系到井下采煤、运输、掘进、排水以及通风等工作能否安全进行。随着矿井机械化、自动化技术不断应用，采用先进的监测监控手段对井下变电所供电系统进行监测，实现井下变电所的无人值守，成为矿井井下供电系统发展的重要方向[1～2]。

通过在井下变电所采用无人监控，提升矿井井下供电质量及矿井供电智能化水平[3～4]。通过构建电力监控系统，对井下变电所内的高压开关、低压馈电开关等进行智能化改造，在地面监控中心即可对变电所内的高压、低压开关运行状态进行监控，通过监控平台实现变电所高压、低压开关的远程开、合闸功能，同时具备供电故障复位、供电参数调整等远程控制功能，确保井下变电所在无人值守下的安全、可靠运行[5]。

1 中央变电所现状分析

某矿中央变电所位于井底车场，变电所内的高、低压供电系统接线方式均为单母线。在变电所内布置16台高压配电装置(型号KGS1)，并配备有真空断路器(型号KV1-12/630-25)及综合保护器(型号PA150)。布置的低压配电装置型号为KDC1，配备有低压断路器(型号CM1)。

由于变电所内未配备有通信装置，监测到的保护信号无法集中传输。需要在变电所内增设监控分站，实现综合保护器通讯问题。采集到的低压供电系统无法实现信号采集、远程操控等功能，需要在现有供电设备基础上增加智能仪表、监控模块、通信模块等。

2 变电所无人值守改造

2.1 高压供电系统无人值守改造

高压配电装置为KGS1、综合保护器为PA150，并配备有微机控制器，可以对高压供电系统电压、电流、频率、功率等参数进行采集，配备有分、合闸继电器及继电器状态输出线路。现场高压供电系统具备无人值守硬件，仅需增设监控通讯分站，即可实现监测数据的采集、传输以及远程操控功能。具体构建的高压供电通讯系统结构组成见图1。

图1 高压供电通讯系统结构组

2.2 低压供电系统无人值守改造

变电所内采用的低压配电装置型号为KDC1，低压断路器型号为CM1，未装配有测控仪表，现有的硬件条件无法满足远程监控需要。

为了实现低压供电系统无人值守，需要对供电系统硬件构成进行改造，为低压断路器增加配备电动控制操控机构，根据相关要求，电动控制操作机构要求与断路器前段最小净间距为94mm，但是现采用的低压断路器前段净距离仅为75mm不能满足电动控制操作机构空间布置要求，需要对低压开关柜进行整体改造，难度较大。因此，在中央变电所内仅布置电量采集装置，在地面监控中心对低压系统运行参数进行监控，在配电回路中增加布置远程智能监控模块以及接触器，实现对低压供电系统的远程断、通路操作。

通过中央变电所高压、低压供电系统无人值守改造，可以实现对供电数据的远程采集、传输以及远程控制功能。

3 地面监控系统布置

3.1 地面监控设备改造

在地面监控中心内增加布置1台监控主机，用以对变电所高压、低压供电系统采集到的数据存储、警报等功能。监控主机与井下变电所电力监控分站间信息传输采用工业以太网进行，监控主机可以显示采集到的高、低压供电配电设备运行状况，并远程进行操作。

监控主机用监控软件显示中央变电所内配电设备、供电系统运行参数，便于地面监控中心人员及时掌握供电系统运行数据，当检测到数据存在异常时监控主机在发出预警信息同时自动保护，预防井下供电系统出现故障；根据自动化控制数据远程遥控供电系统运行，实现变电所供电无人值守，便于矿井领导及时掌握井下供电信息。

3.2 监控系统网络构成

供电系统监控设备包括有电力监控分站(KJ736-F)、RS485总线、电量采集模块及智能仪表等。现场监测到的供电参数通过工业以太环网传输至地面监控中心进行数据存储及转发。现阶段矿井已经完成井下光纤工业以太网构建，传输介质为阻燃光缆。具体矿井构架的变电所无人值守系统构成见图2。

图2 矿井的变电所无人值守系统统构

3.3 监控系统功能

根据矿井井下供电实际情况，并结合矿井信息化供电系统构建需要，通过对高、低压配电装置改造，实现了井下变电所无人值守，具体可以实现的功能为：1)具备远程配电设备运行状态采集、信息传输以及远程控制功能；2)远程监控参数整定，监测数据的存储及历史监测数据查询功能；3)将监测到的供电系统运行参数、状态以曲线、图表、动画等形式表现；4)远程与变电所内人员进行通话，；5)自动对供电系统故障诊断，当监控系统停电后备用电源自动启动确保系统持续运行时间在2h以上；6)可以防止供电系统中馈电开关越级跳闸，造成开关出现误动作。

4 总结

1)在矿井井下变电所内采用无人监控值守监控系统过后，可以在地面监控中心内掌握井下变电所内供配电设备运行参数、运行状态，以便依据变电所供配电设备运行状态安排专业人员进行设备维护，提升供电系统安全性、可靠性。

2)将井下供电监测数据存储在监控中心服务器内，便于后期调用，为矿井制定生产决策提供一定参考，同时在变电所实现供电无人值守后，不需要安排专门值守人员，节省人力资源投入。

3)在井下变电所无人值守系统应用中充分利用现有配电设备，降低无人值守应用费用投入。