漳村煤矿电力监控系统升级改造与应用

2019-09-02徐莹莹

同煤科技 2019年4期

徐莹莹

（西山煤电集团电力公司，山西太原，030053）

漳村煤矿是一座始建于1958年的采矿、洗选为主老矿井，随着矿井开采的延伸和矿井自动化供电系统不断的升级改造，漳村煤矿井下采区变电所逐渐形成一定规模，致使矿井供电网络结构繁杂。传统老一代的电力自动化监控系统在漳村煤矿多年使用过程中，频繁出现内存不足，系统卡死，数据采集有误，矿井新设备与老监控系统通信不兼容的情况，监控系统多次故障和误报信息影响了矿井安全生产，因此为了满足漳村煤矿长久发展和矿井安全生产需要，急需对原有电力自动化监控系统进行升级改造和前沿性探索应用。下面就对此次漳村矿井电力自动化监控系统升级改造与应用情况进行介绍。

1 漳村煤矿电力自动化监控系统现状及存在问题

漳村煤矿开采时间较长井下巷道距离长，供电距离远电缆长，井下各采区有12个变电所，地面选煤厂、风机房和生活供电系统有6 个地面变电所，井下安装高爆开关168 台，地面安装KYN28 型高压开关54 台。早期漳村煤矿在2007 年安装使用了MK615 型电力自动化监控装置，为了能够将所有变电所开关电气信号上传至电力监控装置，对井下高开的综合保护改造更换了96台，采用改造通信模块和增加通讯规约转换装置的方式改造开关监测60 个。能够初步实现集中监控井下和地面全部18个变电所的信息，但是随着矿井自动化程度不断升高，设备更新换代速度提高，当前使用的电力自动化监控系统就不能全面的监测各个变电所的运行情况，主要存在以下几个方面问题：

①矿区电力系统不能全覆盖监控。初期电力自动化监控装置设计时，井下和地面变电所的高压开关大部分采取了更换保护装置或者通信装置的方式才基本实现了电气信号监测和部分高开的遥控操作功能，在矿区内还有很多新建变电所和改造后的变电所因为通信不兼容不能实现监控，还有一些地面重要负荷（如瓦斯抽放站、立井风机房、压风机房等）受早期资金和技术限制也不能将数据上传至电力监控系统，还需要人员24 小时值守，随时准备倒闸操作和日常运行巡视。

②装置通信容量不足。漳村煤矿在后续的发展过程中先后新增加了2个采区供电和2个地面变电所供电，原有的电力自动化监控装置预留备用的通信接口就不足支撑接入多余设备；同时原有的监控系统主要采用电缆通信，在通信速率上最大为100 兆/秒，加之所监控的设备数量众多，在实际运行环境中还受到大型设备电磁干扰，频繁出现通信卡顿现象。

③监控装置所监控电气参数有限。当井下发生开关短路跳闸故障后，调度监控人员不能够快速知道井下配电室高压设备情况以及保护所报的故障信息，对技术人员排除故障，快速分析事故，以及高压设备自我检测等功能。

2 漳村煤矿电力监控系统改造升级方案

为了解决当前电力监控装置运行中存在的问题和建设现代化数字化矿山发展目标，漳村煤矿于2018年底对矿井电力自动化监控系统进行了改造升级，本次改造升级本着是在原有的电力监控系统基础上改造的，对矿井每一层级的供电系统按照数字化、无人化的监控目标全面优化升级，主要对各调度室电力监控主站升级，各地面和井下的变电所电力监控分站优化，以及各个开关柜的监控节点改造等方面。

2.1 电力监控系统监控主站升级

在矿井调度室电力监控中心更换安装了6台工业级监控服务器，4台工业级电力监控上位机，为了防止在今后使用过程中减少电脑病毒入侵的可能性，保障监控系统软件系统上的运行安全可靠，采用了linux中文版操作系统，同时升级安装了6 台千兆网络交换服务器、6 台光纤网络交换服务器，1 套独立无间断电源系统、1 套综合信息发布系统。

2.2 电力监控系统监控分站优化

在井下和地面的各个变电所的电力监控系统分站的改造上，在每个变电所数据传输分站装置内都新配备了了防爆型千兆光纤交换服务器，对于新建的变电所，直接将保护接入光纤交换机进行通信，将原来监控系统的百兆通信传输升级为千兆传输，源头上避免的传输卡顿、信号丢包、数据延迟等情况，并且在各分站之间实现了环网。在保障监控分站供电电源上使用了KDW0. 3/660A 型双回路无间断电源装置，确保在全矿井失电等极端情况下的监控系统正常运行。

2.3 电力监控系统单元节点改造

每一个高爆开关都增加了DMP-5102B 型智能终端，智能终端能够就地采集开关的位置信息、电气信号量以及温度信息，同时还能够与综保装置进行通信将综保的保护动作事件信息打包以光纤传输的方式传至监控分站。此次漳村煤矿电力自动化监控系统改造升级后的结构系统如下图1 所示。

图1 漳村煤矿电力自动化监控系统结构示意图

2.4 远程遥控、遥测和视频联动应用

新增加的智能终端能够就地采集电气数据的同时，把各个开关断路器的控制回路也接入各个智能终端，这样操作人员就能够在调度室远程控制各个变电所开关的断路器分合闸，同时在各个变电所无死角的安装了海康威视的自动跟踪球型摄像头，在远程操作时将摄像头对准开关，观察远程操作时开关的变位情况和运行情况，同时还能对人员现场操作时的情况进行监督和远程监护。

3 漳村煤矿电力监控系统改造升级后应用情况

漳村煤矿电力监控系统改造后实现了全矿井电力系统全覆盖集中监控，同时利用视频联动监控、远程遥控、遥测技术矿区内的各个变电所都实现了无人值守，极大的减少了井下在岗人员在实际应用中具体表现在以下几个方面

3.1 远程操作、监测

矿井电力自动化监控系统应用后实现了地面和井下28个变电所内238个高压开关的远程操作、远程监测功能，所有开关的运行状态都能在矿井调度室看到和远程遥控，便于全局掌握矿井供电情况和紧急状态下的应急处置。辅助利用视频监控系统能够无死角的看清各个配电室实际情况，再通过各个高压开关的腔内温度监测装置，能够及时分析判断各开关的运行状态，对事故发生前的异常温升能及时告警，避免了事故的扩大化。

3.2 矿井供电电网数据集中查询、研判

电力自动化监控系统应用后能够便于集中掌握矿井的日常运行负荷和电网参数，每个高压开关的电流电压数据都能远程监控和查询，对于矿井日后发展过程中各出线电缆的选型、变电所负荷的分配乃至整个矿区的电网设计都能提供重要数据进行研判。

3.3 方便电气故障快速处理

新投入的监控系统能够把各级变电所开关柜的故障信息集中显示，如短路跳闸告警、开关变位告警，保护启动、动作告警、漏电跳闸告警等，对于发生的各种跳闸事故都能查询到当时保护动作的故障电流、电压情况，便于技术人员根据数据快速分析故障情况，尽早恢复线路供电。

3.4 实现无人值守、减人提效

漳村煤矿电力自动化监控系统改造升级后实现了“减人提效”。在电力监控系统改造升级后各个变电所的全部数据都集中到调度室，每班由2 名经验丰富的值班操作人员就能够值守全矿井的变电所，还能够进行一些日常简单的远程遥控操作，复杂的检修操作只需要派出一支操作队即可，因此全矿井的的变电所都全部实现无人值守，极大的减少了井下人员。