淺談煤礦企業(yè)中電力保護監控系統的應用

摘要：應用電力保護監控系統，可以實(shí)現全礦井電力調度管理的規范化、科學(xué)化。本文以小青礦為例，通過(guò)電力保護監控系統，在地面隨時(shí)觀(guān)察到供電開(kāi)關(guān)、電纜狀態(tài)，開(kāi)關(guān)跳閘或故障時(shí)隨時(shí)報警，調度員可以根據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(wú)人值守。

關(guān)鍵詞：電力監控;工業(yè)技術(shù);監控系統

隨著(zhù)科技進(jìn)步，以及煤礦企業(yè)的安全改造及現代化建設進(jìn)程的不斷深入和發(fā)展，建設“五優(yōu)"礦井，創(chuàng )建數字化礦山，已在國內煤炭行業(yè)悄然展開(kāi)，為保證礦井生產(chǎn)調度的可靠性，增設礦井電力保護監控系統，以實(shí)現全礦電力調度管理的規范化、科學(xué)運作，在當前的環(huán)境狀況下，顯得尤為重要。

1、小青礦原供電系統概況

小青礦供電系統包括井上、井下兩大部分；井上供電系統由 10 個(gè)高壓配電點(diǎn)、56 臺高壓開(kāi)關(guān)柜組成，井下供電系統由 9 個(gè)變電所、219 臺高低壓開(kāi)關(guān)組成。各個(gè)開(kāi)關(guān)的停送電由礦調度電話(huà)指揮變電員或電工操作，操作可靠性差，當電話(huà)通訊不暢，表達不清等會(huì )造成長(cháng)時(shí)間不能及時(shí)送電、影響生產(chǎn)，甚至誤操作造成事故。礦調度對電網(wǎng)運行情況和線(xiàn)路的故障情況，開(kāi)關(guān)內的參數以及故障不能及時(shí)掌握，在處理頂電時(shí)根據變電員的描述來(lái)判斷是否可以送電，送電后調度沒(méi)有顯示。礦調度不能實(shí)時(shí)監測供電情況，不能進(jìn)行負荷調配和參數修改，不掌握全礦供電情況。

2、電力保護監控系統的構成

小青礦電力監控系統井上、井下分別建設兩個(gè)千兆以太環(huán)網(wǎng)，兩個(gè)以太環(huán)網(wǎng)在控制室并網(wǎng)，電力監控系統覆蓋礦供電系統井上下 19 個(gè)變電所、配電點(diǎn)。電力監控系統采用 KJ357 型煤礦電力保護監控系統。

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(xiàn)和底層設備幾部分組成：底層設備：包括高爆開(kāi)關(guān)保護器、饋電開(kāi)關(guān)保護器、磁力起動(dòng)器保護器、照明綜保保護器、移變高低壓頭保護器，組合開(kāi)關(guān)保護器、電參量變送器，防爆電度表等；通過(guò) RS485 總線(xiàn)連接至通訊分站，完成對電力設備的保護和電路測量、數據采集、數據傳輸、控制執行工作；光纖通信環(huán)網(wǎng)：多臺光纖交換機之間通過(guò)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；監控通信分站通過(guò)網(wǎng)線(xiàn)連接以太網(wǎng)交換機，傳送各種參數，數據和控制信號；監控通訊分站：監控通訊分站一方面通過(guò) RS485 總線(xiàn)連接底層設備，另一方面通過(guò)光纖以太環(huán)網(wǎng)連接頂層計算機，作為井上監控計算機與井下各種保護器之間信息的中轉、存貯、處理站；完成數據打包、通信協(xié)議轉換、信息本地顯示、系統本地監控、操作和整定工作。

3、礦用電力監控系統的作用

3.1 礦調度實(shí)時(shí)掌握供電情況

電力保護監控系統把供電的每條線(xiàn)路電壓、電流、零序電壓、零序電流實(shí)時(shí)數據、歷史數據、運行曲線(xiàn)顯示在計算機屏幕上，使值班電力調度通過(guò)實(shí)時(shí)參數、曲線(xiàn)和安全運行歷史參數、曲線(xiàn)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

該系統具有遙控功能，在礦調度計算機上進(jìn)行電力系統任何一個(gè)開(kāi)關(guān)、磁力起動(dòng)器的停/送電操作和信號復歸操作；開(kāi)關(guān)停送電全部由調度員操作，通過(guò)監控電腦一人操作、一人確認、核對無(wú)誤后才能進(jìn)行開(kāi)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(kāi)關(guān)跳閘、保護動(dòng)作等事件時(shí)，綜合保護器發(fā)出音響報警，將自動(dòng)調出事故回路所在的畫(huà)面，監控系統內顯示故障跳閘時(shí)間、故障跳閘原因、故障跳閘時(shí)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(dòng)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、電力監控系統安裝

4.1 井上以壓風(fēng)機房配電室為例

壓風(fēng)機房配電室有 6 臺 6kV 高壓開(kāi)關(guān)柜；在壓風(fēng)機房配電室安裝一臺機柜，一臺網(wǎng)絡(luò )攝像機。機柜內安裝一臺以太網(wǎng)交換機，一臺地面監控通信分站，一只光纖終端盒，一套在線(xiàn)直流不間斷電源。高壓開(kāi)關(guān)柜保護器的通信信號用屏蔽電纜并接到壓風(fēng)機房配電室監控通信分站的一個(gè) RS485 接口上，壓風(fēng)機房配電室的網(wǎng)絡(luò )攝像機用網(wǎng)線(xiàn)直接連接到以太網(wǎng)交換機的百兆電口。壓風(fēng)機監控系統通信信號通過(guò)網(wǎng)線(xiàn)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(shí)配電點(diǎn)各安裝 1 臺本安網(wǎng)絡(luò )攝像機。中央變電所 27 臺高爆開(kāi)關(guān)保護器用礦用阻燃屏蔽電纜并接到防爆監控通信分站的兩個(gè) RS485 接口上（一個(gè)接口可并接 16 臺設備）；變流機室和南翼臨時(shí)配電點(diǎn)的 6 臺高爆開(kāi)關(guān)保護器用礦用阻燃屏蔽電纜并接到防爆監控通信分站的第三個(gè) RS485 接口上；中央變電所 9 臺饋電開(kāi)關(guān)保護器、1 臺照明綜保保護器和南翼臨時(shí)配電點(diǎn)的 1 臺饋電開(kāi)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控通信分站的第四個(gè) 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(xiàn)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(shí)配電點(diǎn)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 調度監控室安裝

在控制室安裝一臺 HP 服務(wù)器專(zhuān)用 42U 機柜（機柜內配置 8 口 KVM 切換器(RJ45)鍵盤(pán)鼠標顯示器共享器、17"顯示器、轉接頭、線(xiàn)纜等），機柜內安裝 2 臺通信數據服務(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(xiàn) UPS 電源等作為主監控平臺。

通信數據服務(wù)器（一主一備）、WEB 服務(wù)器、視頻服務(wù)器、調度室 3 臺工控機通過(guò)網(wǎng)線(xiàn)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(gè)變、配電所，各種監控系統數據通過(guò)地面、井下以太環(huán)網(wǎng)傳輸到服務(wù)器處理、存儲。電力監控系統監控主機、綜合自動(dòng)化監視主機、視頻監視主機通過(guò)核心千兆以太網(wǎng)交換機調用數據進(jìn)行查詢(xún)、顯示、監控。

5、安科瑞電力監控系統產(chǎn)品介紹與選型

5.1概述

Acrel-2000Z電力監控系統是安科瑞電氣股份有限公司根據電力系統自動(dòng)化及無(wú)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控管理系統。該系統是應用電力自動(dòng)化技術(shù)、計算機技術(shù)和信息傳輸技術(shù)，集保護、監測、控制、通信等多功能于一體的開(kāi)放式、網(wǎng)絡(luò )化、單元化、組態(tài)化的系統，適用于35kV及以下電壓等級的城網(wǎng)、農網(wǎng)變電站和用戶(hù)變電站，可實(shí)現對變電站方位的控制和管理，滿(mǎn)足變電站無(wú)人或少人值守的需求，為變電站安全、穩定、經(jīng)濟運行提供了堅實(shí)的保障。

5.2應用場(chǎng)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(chǎng)、金融機構建筑等）

旅游建筑（賓館飯店、娛樂(lè )場(chǎng)所等）

科教文衛建筑（文化、教育、科研、醫療衛生、體育建筑）

通信建筑（郵電、通信、廣播、電視、數據中心等）

交通運輸建筑（機場(chǎng)、車(chē)站、碼頭建筑等）

廠(chǎng)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(fēng)能發(fā)電等）

5.3系統結構

Acrel-2000Z電力監控系統釆用分層分布式設計，可分為三層：站控管理層、網(wǎng)絡(luò )通信層和現場(chǎng)設備層，組網(wǎng)方式可為標 準網(wǎng)絡(luò )結構、光纖星型網(wǎng)絡(luò )結構、光纖環(huán)網(wǎng)網(wǎng)絡(luò )結構，根據用戶(hù)用電規模、用電設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設備選型

6、結束語(yǔ)

電力是煤礦生產(chǎn)的能源，電力系統的安全性和運行狀態(tài)直接影響著(zhù)煤礦的生產(chǎn)和安全，電力保護監控系統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)成為礦井供電管理手段。

參考文獻

[1] 張紹江.工業(yè)技術(shù)電力保護監控系統的應用.

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

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

[4] 安科瑞企業(yè)微電網(wǎng)設計與應用手冊，2022.05.

作者簡(jiǎn)介：

魏健輝，女，現任職于安科瑞電氣股份有限公司。