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礦井下無人值守變電所電力監(jiān)控系統(tǒng)的探討與產(chǎn)品選型
更新時(shí)間:2023-05-04   點(diǎn)擊次數(shù):413次

為了探討井下無人值守變電所的電力監(jiān)控系統(tǒng)技術(shù),以西山煤電馬蘭礦為背景,詳細(xì)闡述了井下無人值守變電所電力監(jiān)控系統(tǒng)技術(shù)的各項(xiàng)基本參數(shù),如額定工作電壓及整機(jī)輸入視在功率、交換機(jī)或監(jiān)控分站的傳輸口、高壓配電裝置的傳輸口、真空饋電開關(guān)的傳輸口、RS485光信號(hào)傳輸口、報(bào)警聲強(qiáng)、視頻信號(hào)輸入口、后備電池參數(shù)、模擬量傳輸處理誤差等。研究表明,該系統(tǒng)為井下供電系統(tǒng)提供了各種保護(hù)監(jiān)視和控制功能,并且通過可靠的通訊信號(hào)傳輸?shù)降孛嬲{(diào)度中心,使值班人員對(duì)井下電網(wǎng)運(yùn)行情況有詳細(xì)的了解,該系統(tǒng)在馬蘭礦運(yùn)行效果良好,有效保證井下供電系統(tǒng)的供電安全和供電可靠性,并且為馬蘭礦帶來了較高的經(jīng)濟(jì)效益和很好的社會(huì)效益,該系統(tǒng)具有非常廣闊的應(yīng)用前景。

 

1研究背景

   井下供電是煤礦“六大件”之一,其重要性不言而喻,但是井下供電系統(tǒng)的安全穩(wěn)定性一直是困擾煤礦安全的一項(xiàng)重要因素,煤礦企業(yè)本身也采取了很多方法和措施進(jìn)行解決。

   本研究基于馬蘭礦研究井下無人值守變電所電力監(jiān)控系統(tǒng)技術(shù),該技術(shù)是在地面綜合自動(dòng)化技術(shù)的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的,同時(shí)也是基于井下實(shí)際條件專門針對(duì)供電系統(tǒng)的一種監(jiān)測(cè)監(jiān)控設(shè)備。井下無人值守變電所電力監(jiān)控系統(tǒng)技術(shù)為井下供電安全提供了保護(hù)和監(jiān)控等功能,通過可靠的信號(hào)將井下情況反應(yīng)到井上,從而使得井上技術(shù)人員能清晰準(zhǔn)確的判斷井下供電情況,保證井下供電系統(tǒng)的供電安全。因此,20175月在馬蘭礦井下變電所、南一下組煤變電所、南翼變電所、南五變電所、麻家口變電所、南七變電所、南六變電所、北三下組煤變電所、北翼變電所安裝了井下電力監(jiān)控分站,并取得了良好的效果,有效保證了井下供電系統(tǒng)安全可靠性。

2井下無人值守變電所電力監(jiān)控系統(tǒng)技術(shù)

2.1額定工作電壓及整機(jī)輸入視在功率

   額定工作電壓:AC127V;整機(jī)輸入視在功率:≤150VA

2.2交換機(jī)或監(jiān)控分站的傳輸口

   與地面MIEN6208工業(yè)以太網(wǎng)交換機(jī)或同型號(hào)電力監(jiān)控分站的傳輸口如下。

1)傳輸口數(shù)量為2路。

2)傳輸方式為TCPIP以太網(wǎng)光信號(hào)傳輸。

3)連接形式為SC。

4)傳輸速率為10100Mbps自適應(yīng)。

5)傳輸距離上限。10km(發(fā)射功率-13~3dBm,接收靈敏度-28dBm,使用MGTSV4B礦用單模光纜;光纖接點(diǎn)總數(shù)22個(gè),其中熱熔接點(diǎn)10個(gè),冷熔接點(diǎn)10個(gè),活動(dòng)連接點(diǎn)2個(gè))。

2.3高壓配電裝置的傳輸口

   與PBG型礦用隔爆兼本安型永磁機(jī)構(gòu)高壓配電裝置(內(nèi)置ZBT-11高開綜合保護(hù)器)的傳輸口(本安)如下。

1)傳輸口數(shù)量為2路(P3P4口)。

2)傳輸方式為主從式,半雙工,RS485

3)數(shù)據(jù)傳輸速率為9600bps。

4)傳輸距離。1km(使用MHYVR電纜或MHYVP電纜,導(dǎo)線截面不小于1.5mm2)。

5)監(jiān)控容量上限。每個(gè)傳輸口可掛接8臺(tái)PBG型礦用隔爆兼本安型永磁機(jī)構(gòu)高壓配電裝置(內(nèi)置ZBT-11高開綜合保護(hù)器)。

2.4真空饋電開關(guān)的傳輸口

   與KJZ16型礦用隔爆兼本安型真空饋電開關(guān)的傳輸口(本安)如下。

1)傳輸口數(shù)量為2路(P5P6口)。

2)傳輸方式為主從式,半雙工,RS485。

3)數(shù)據(jù)傳輸速率為9600bps。

4)傳輸距離。1km(使用MHYVR電纜或MHYVP電纜,導(dǎo)線截面不小于1.5mm2)。

5)監(jiān)控容量上限。每個(gè)傳輸口可掛接8臺(tái)KJZ16R型礦用隔爆兼本安型真空饋電開關(guān)。

2.5 RS485光信號(hào)傳輸口

1)傳輸口數(shù)量為1路×2纖(P3口,可改配為RS485電傳輸)。

2)傳輸方式為主從式,半雙工,RS485光傳輸。

3)連接形式為單模、SC。

4)傳輸速率為為9600bps。

5)傳輸距離上限。

         10km(發(fā)射功率-13~3dBm,接收靈敏度-28dBm,使用MGTSV4B礦用單模光纜;光纖接點(diǎn)總數(shù)22個(gè),其中熱熔接點(diǎn)10個(gè),冷熔接點(diǎn)10個(gè),活動(dòng)連接點(diǎn)2個(gè))。

2.6報(bào)警聲強(qiáng)

   報(bào)警聲強(qiáng)為不小于80dBA

2.7視頻信號(hào)輸入口。

           1路視頻信號(hào)輸入。連接方式:ST。接收靈敏度:-28dBm(單模光信號(hào),光波長1310nm

2.8后備電池參數(shù)

   使用2組鎳氫電池串聯(lián)作為備用電源。電池?cái)?shù)量為2節(jié)串聯(lián)。電網(wǎng)斷電后,后備電池保證設(shè)備連續(xù)工作時(shí)間不小于2h。

2.9顯示范圍

1)單相電流。0~630A(過流120%,ZBT-11型保護(hù)器采集);顯示單相電壓:0~10kV(過壓120%,ZBT-11型保護(hù)器采集)。

2)單相電流。0~630A(過流120%);顯示的單相電壓:0~1140V(過壓120%)。

2.10模擬量傳輸處理誤差

   高低壓保護(hù)器的電流、電壓傳輸誤差不大于0.5%(F.S.)。馬蘭礦井下變電所、南一下組煤變電所、南翼變電所、南五變電所、麻家口變電所、南七變電所、南六變電所、北三下組煤變電所、北翼變電所安裝了井下電力監(jiān)控分站。通過實(shí)踐發(fā)現(xiàn),該井下無人值守變電所電力監(jiān)控系統(tǒng)具有以下幾個(gè)功能特點(diǎn):①,具有與上位機(jī)雙向通信功能;②,具有與高低壓保護(hù)器雙向通信及工作狀態(tài)顯示功能;③,具有顯示高壓保護(hù)器和低壓保護(hù)器采集的電流、電壓值;④,具有顯示高壓保護(hù)和低壓保護(hù)的分、合閘狀態(tài);⑤,具有預(yù)告報(bào)警和事故報(bào)警功能,報(bào)警方式為聲音報(bào)警;⑥,電力監(jiān)控分站能與專用遙控器配合使用,通過遙控器控制,可直接下發(fā)指令信息到高低壓保護(hù)器。現(xiàn)以上各變電所,均能在電力調(diào)度中心實(shí)現(xiàn)遙控、遙調(diào)、遙信、遙測(cè)、遙視。

3應(yīng)用情況及效益分析

3.1應(yīng)用情況及經(jīng)濟(jì)效益

   該系統(tǒng)為實(shí)現(xiàn)無人值守變電所打下了基礎(chǔ)。節(jié)約人工每天約15人,人均一天費(fèi)用按照200元,則全年節(jié)約人工費(fèi)用為1095000元。同時(shí)該監(jiān)控系統(tǒng)是一次性投資,長久性使用。

3.2社會(huì)效益

   該系統(tǒng)經(jīng)過調(diào)研,設(shè)計(jì),現(xiàn)場(chǎng)使用和多次改進(jìn)、完善,達(dá)到預(yù)期設(shè)計(jì)目標(biāo),大大地提高了供電系統(tǒng)的運(yùn)行質(zhì)量,為礦井的安全生產(chǎn)提供了有力的保障。

1)實(shí)現(xiàn)了減員增效。實(shí)現(xiàn)井下變電所無人值守,每個(gè)變電所可以節(jié)約用工半數(shù)以上。

2)可以及時(shí)發(fā)現(xiàn)故障。通過該系統(tǒng)的語音報(bào)警、視頻監(jiān)視和界面顯示能夠及時(shí)發(fā)現(xiàn)故障點(diǎn)和故障類型,便于現(xiàn)場(chǎng)值班維護(hù)人員及時(shí)予以處理,減少了事故處理時(shí)間,提高了礦井供電的安全可靠性。

3)方便電量統(tǒng)計(jì)和系統(tǒng)運(yùn)行情況分心。通過調(diào)閱、打印電量和運(yùn)行情況的小時(shí)、日、月等報(bào)表,對(duì)供電系統(tǒng)運(yùn)行情況分析,為提供供電管理水平提高依據(jù)。

4)提高安全意識(shí),避免違章操作。應(yīng)用井下電力監(jiān)控系統(tǒng),規(guī)范了各項(xiàng)電氣試驗(yàn)、檢查的操作程序,并有詳細(xì)的記錄備查,提高了現(xiàn)場(chǎng)人員的安全意識(shí),可有效避免違章操作。

5)可實(shí)現(xiàn)快速故障診斷,保證控制的實(shí)時(shí)性、確定性和可靠性。

4推廣應(yīng)用前景

   該系統(tǒng)為井下供電系統(tǒng)提供了各種保護(hù)監(jiān)視和控制功能,并且通過可靠的井上,井下通訊,將監(jiān)視與控制延伸到地面電力調(diào)度中心,使地面值班人員可以清楚的了解井下電網(wǎng)的供電狀況,可將井下固定值班方式轉(zhuǎn)變?yōu)樯贁?shù)人巡檢的方式。自從馬蘭礦各變電所安裝了井下電力監(jiān)控系統(tǒng)后,供電更加穩(wěn)定、可靠。為實(shí)現(xiàn)井下變電所無人值班打下基礎(chǔ)。同時(shí),在煤礦井下電力自動(dòng)化應(yīng)用中具有非常廣闊的應(yīng)用前景。

安科瑞產(chǎn)品介紹

5.1概述

          Acrel-2000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)和信息傳輸技術(shù),集保護(hù)、監(jiān)測(cè)、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(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)變電站多方位的控制和管理,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(jì)運(yùn)行提供了堅(jiān)實(shí)的保障。

 

5.2 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

          Acrel-2000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(chǎng)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電力監(jiān)控系統(tǒng)組網(wǎng)方式

 

5.2.1 實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)

   安科瑞Acrel-2000電力監(jiān)控系統(tǒng)人機(jī)界面友好,能夠以配電一次圖的形式直觀顯示配電線路的運(yùn)行狀態(tài),實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)各回路電壓、電流、功率、功率因數(shù)等電參數(shù)信息,動(dòng)態(tài)監(jiān)視各配電回路斷路器、隔離開關(guān)、地刀等合、分閘狀態(tài)及有關(guān)故障、告警等信號(hào)。其中,10kV配電系統(tǒng)中監(jiān)測(cè)的開關(guān)量主要有:斷路器分、合閘信號(hào),手車工作、試驗(yàn)位置信號(hào),遠(yuǎn)方/就地切換位置信號(hào)、彈簧儲(chǔ)能狀態(tài)信號(hào)、接地刀合分信號(hào)、變壓器超溫跳閘信號(hào)、高溫報(bào)警信號(hào),保護(hù)跳閘信號(hào)和事故預(yù)告信號(hào);400V低壓進(jìn)線回路電參量主要有:開關(guān)狀態(tài)、三相電流、三相電壓、總有功功率、總無功功率、總功率因數(shù)、頻率和正向有功電能累計(jì)值;400V低壓出線回路主要有:開關(guān)狀態(tài)、斷路器故障脫扣告警、三相(單相)電流、三相功率。

 

 

5.2.2 詳細(xì)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,包括三相電流、三相電壓、三相總有功功率、總無功功率、總功率因數(shù)、正向有功電能,并可以查看24小時(shí)相電流趨勢(shì)曲線。

 

 

5.2.3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),報(bào)表中顯示電參量信息應(yīng)包括:各相電流、三相電壓、總功率因數(shù)、總有功功率、總無功功率、正向有功電能等。

 

 

5.2.4 實(shí)時(shí)告警

   安科瑞Acrel-2000電力監(jiān)控系統(tǒng)具有實(shí)時(shí)報(bào)警功能,系統(tǒng)能夠?qū)ε潆娀芈窋嗦菲鳌⒏綦x開關(guān)、接地刀分、合動(dòng)作等遙信變位,保護(hù)動(dòng)作、事故跳閘等事件發(fā)出告警。系統(tǒng)還具有實(shí)時(shí)語音報(bào)警功能,能夠?qū)λ惺录l(fā)出語音告警。

 

 

5.2.5 歷史事件查詢

   安科瑞Acrel-2000電力監(jiān)控系統(tǒng)能夠?qū)b信變位,保護(hù)動(dòng)作、事故跳閘,以及電壓、電流、功率、功率因數(shù)越限等事件記錄進(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。

 

 

5.2.6 電能統(tǒng)計(jì)報(bào)表

安科瑞Acrel-2000電力監(jiān)控系統(tǒng)以豐富的報(bào)表體支撐量體系的完整性。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,即該節(jié)點(diǎn)進(jìn)線用電量與各分支回路消耗電量的統(tǒng)計(jì)分析報(bào)表。

 

5.2.7 用戶權(quán)限管理

安科瑞Acrel-2000電力監(jiān)控系統(tǒng)為保障系統(tǒng)安全穩(wěn)定運(yùn)行,設(shè)置了用戶權(quán)限管理功能。通過用戶權(quán)限管理能夠防止未經(jīng)授權(quán)的操作(如遙控的操作,數(shù)據(jù)庫修改等)??梢远x不同級(jí)別用戶的登錄名、密碼及操作權(quán)限,為系統(tǒng)運(yùn)行、維護(hù)、管理提供可靠的安全保障。

 

5.2.8 電能質(zhì)量監(jiān)測(cè)

安科瑞Acrel-2000電力監(jiān)控系統(tǒng)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(cè)。例如配電系統(tǒng)維護(hù)人員可以通過諧波分析界面掌握配電系統(tǒng)的諧波含量,及時(shí)采取相應(yīng)的措施提高配電系統(tǒng)的可靠性,減少因諧波造成的供電事故的發(fā)生。

 

5.2.9 Web訪問

展示頁面顯示變電站數(shù)量、變壓器數(shù)量、監(jiān)測(cè)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。首頁顯示場(chǎng)站的變壓器數(shù)量、回路個(gè)數(shù)、有功功率、無功功率、用電量、事件記錄等概況信息,可通過實(shí)時(shí)監(jiān)控、變壓器、通信、視頻切換到需要查看的界面。

實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)曲線可監(jiān)測(cè)各個(gè)回路的線纜溫度、電壓、電流、功率曲線信息。實(shí)時(shí)變壓器曲線可監(jiān)測(cè)變壓器的狀態(tài),某天的電壓、電流、功率、用電量等曲線信息。接線圖頁面通過一次圖實(shí)時(shí)反映電氣參數(shù)變化,包括遙測(cè)、遙信等信息(遙信信號(hào)需要斷路供輔助觸點(diǎn)支持),刷新的時(shí)間<=5s。能耗統(tǒng)計(jì)頁面顯示各回路的功率峰值和用電量峰值,功率、電能趨勢(shì)曲線,電能環(huán)比, 用電排名。運(yùn)維管理-通信狀態(tài)顯示監(jiān)測(cè)接入系統(tǒng)設(shè)備的通信狀態(tài)。

 

5.2.10 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。

 

5.3 相關(guān)產(chǎn)品

 

6結(jié)語

   綜上所述,在馬蘭礦井下變電所、南一下組煤變電所、南翼變電所、南五變電所、麻家口變電所、南七變電所、南六變電所、北三下組煤變電所、北翼變電所安裝了井下電力監(jiān)控分站和井下無人值守變電所電力監(jiān)控系統(tǒng),該電力監(jiān)控系統(tǒng)為井下供電安全提供了保護(hù)和監(jiān)控等功能,通過可靠的信號(hào)將井下情況反應(yīng)到井上,從而使得井上技術(shù)人員能清晰準(zhǔn)確地判斷井下供電情況,運(yùn)行效果良好,有效保證井下供電系統(tǒng)的供電安全和供電可靠性。


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