芦岭矿井下变电所实现高压开关远程地面监控

1、项目基本内容、采用的技术原理

1.1基本概况

芦岭矿采用的是KJ284煤矿供电监控系统，它应用先进的计算机网络通讯和控制技术，实现了对矿井井下供电网的“四遥”功能，有效减少了矿井停电事故的发生。但该供电系统主要针对地面供电系统，井下微机保护和监控装置应用还不多。为此，对井下供电系统实施微机保护和监控也十分迫切。

煤矿井下变电所远程监控系统是以计算机数字通讯技术为基础的远程分布式监测、控制系统，它可以实现地面调度中心对井下高压供电设备的遥测、遥调和遥控，提高煤矿供电智能化调度和信息化水平。

1.2系统设备配置与主要特点

1.2.1监控系统的地面配置

电力监控系统后台设在保运二区高压组，配置二台电力监控计算机。一台主机，一台备用机，采用双机热备份方式，保证系统运行安全、可靠主要由地面监控主机、电力传输分站、数据传输接口、避雷器、智能综合保护装置等部分组成。

1.2.2系统的主要特点：

1.系统对矿井供电系统的开关的分/合闸状态等电力参数进行实时监测。

2.对线路过载、短路、断相、漏电、绝缘电阻降低等故障进行诊断和保护。

3.系统组成灵活，既可采用双绞线485（DPSK）的串行通讯方式，又可采用工业以太环网+总线多主并发传输方式组成系统。

4.监控中心软件采用组态方式，界面友好，功能强大，能适应井下变电所线路经常变更需要，可通过Internet网对电网的结构图进行远程在线修改。

5.系统能对井下变电所矿用一般型和隔爆型设备运行情况进行监测控制。

6.和井下工业视频监控系统结合，可实现矿井变电所的无人值守。

7.可和KJ90NB的平台系统集成，实现全矿井综合自动化监控。

8.具有WEB浏览功能，使用户实现在线监测、查询信息。

1.3 技术特点及应用

该系统可以监视井下变电所的分、合闸情况。同时，实现实时信息数据集成，界面良好，利于数据传输与共享；所有的数据是在一个数据库中，便于管理；而集成化的编程组态，实现了从设计、编程、硬件组态、测试到操作诊断和远程维护的全过程组态应用。另外，本系统接口设计采用OPC技术，实现了各子系统的集成，保证了信息数据的一致性。

2、项目的技术优点以及现有同类技术的比较

系统具有接口，可通过企业局域网连接至管理信息系统，提供井下供电系统的实时及历史数据查询，并具有报表功能。系统具有优良的软件操作平台，功能强大，易于使用。用户可随供电网络变化，进行配电图设计，性能稳定可靠；具有以太网和RS485两种通讯接口，传输速率高；在地面可动态显示井下各变电所高压开关的实时运行状态，实时监测故障信息，信息反馈及时、准确；系统采用树形结构，可扩展性好，可满足井下多支路供电网络要求；系统软件具有图形化用户操作界面；系统容量大，最大可具有250个分站，每个分站可监控16台高压开关。

变电所高低压开关内使用的是该保护可应用在BGP30-6型矿用隔爆型高压真空配电开关和矿用低压馈电开关。该装置在保护功能方面的主要特点为：(1)采用负序保护原理对井下不对称故障进行保护，提高两相短路保护和断相保护的灵敏度及保护范围。(2)采用基于功率因数的相敏保护原理对井下低压三相短路故障进行保护，并且可根据电网负荷的大小选择不同的临界动作曲线，大幅减少大型电机起动造成的误动。(3)能够实现保护参数的就地和远方整定与操作，实现故障信息及故障类型的实时显示与上传。

现场管理机在本系统中位于中央管理机与各模块之间，作为一级底层控制单元，增加系统的可靠性。其功能是：进行现场调试，利用现场管理机动性对各模块进行现场参数整定，独立完成现场显示工作，并将信号整理后通过通讯线（ILS485）发送给中央管理机，同时接受中央管理机所下达的命令。可作为中央管理机的备用机，具有显示功能、自检功能。

变配电所计算机监控系统所安装的监控软件是基于Windows环境下的电力系统专用组态软件，可以给用户提供的是简洁的全中文界面、灵活的组态方式，支持诸多工控产品，并遵循开放式数据库联接标准。

微机的监控系统是用户掌握和控制设备运行状况的主要途径，特别是保护设备的可靠性的提高已经简化了人机接口和就地控制的功能，所以更应具有性能安全可靠、运行稳定、功能完善、人机界面友好、便以扩展、扩容、修改和增加新的功能、接口简单，重新安装和运行维护方便，最好能是各设备厂家可以统一使用的适用于不同通讯方式的监控系统。

3、监控系统基本功能

3.1显示功能

显示变配电站实际开关柜体图、一次系统图，并在一次系统图上显示各开关的分、合状态；显示各配电回路的三相电流、三相电压、有功功率、无功功率、有功电度、无功电度、频率以及功率因数等电量参数；显示各开关的分、合状态和事故报警类别等；

3.2报警功能

状态报警：当变配电系统的开关出现过载跳闸、短路故障跳闸以及综合继电保护装置内部故障时，计算机能够通过多媒体音箱发出声音报警并自动记录时间、站号、回路名称、事故类别。

3.3控制功能

在变配电站总值班室中央管理机处，可以通过鼠标器控制各种高、低压开关(带有电动操作机构或者带有交流接触器)的合闸和分闸；同时也可实现电气闭锁功能，以防止具有闭锁回路的开关误操作；在中央管理机处鼠标下达操作命令时具有密码识别功能，只有操作人员输入正确密码时才可下达操作命令。

3.4通讯功能

系统内部遵循KS485通讯协议。与上位机通讯遵循RS485或TCP／IP通讯协议。

4、项目的推广和应用情况

项目已推广实施了五个变电所，分别是：二水平泵房变电所、II81下变、II816东变、II82石门变、II825变、II826变。此六座变电所高爆开关与各个变电所的监控分站已经对接和技术改进结束，并且已经通过各个分站进行调试完毕，运行正常。地面的后台电脑控制、监控室也已经组装完毕，各个微机系统已经分区和应用系统安装结束，开始运行。下一步，在地面后台监控室和井下各个监控分站进行对接，从付井井筒内敷设一路六芯光纤线路，通过光纤对井下六个变电所和地面后台监控室连接成一体，实现监控系统的闭合回路，再通过调试、试验，就可以实现井下变电所高压开关远程地面监控。

5、系统的效益分析

（1）社会效益：该系统有效改变了煤矿员工的生产条件，降低矿工的劳动强度，改善矿工的工作环境。同时，系统投用为建设平安矿山提供了有力支撑；另外带动、培养了大批熟练操作高科技设备的技术员工，提升员工的整体素质。

（2）经济效益：该系统投用后，以煤矿每年多生产原煤3万吨计算，每年煤矿增加产值500元*3万吨=1500万元。同时井下变电所可减少岗位工25，每没人年薪3万元计算，每年节省人工工资25*3=75万元，经济回收期预计3年。