【應用案例】煤礦井下智能供電監(jiān)控系統(tǒng)的設計及應用

未曉妃

安科瑞電氣股份有限公司 上海嘉定 201801

1概況

   某礦業(yè)一號煤礦始建于1991年，井下供電系統(tǒng)監(jiān)測采用的是人工值守、綜合保護器就地操作模式，監(jiān)測結(jié)果受人為因素影響較大。煤礦井下中變電所與采煤區(qū)的變電所的布置集中性較差，移動變電站隨著工作面的掘進需要實時移動，頻繁通斷電存在較大的電壓電流沖擊，加之運行環(huán)境惡劣,經(jīng)常出現(xiàn)供電系統(tǒng)故障。故障發(fā)生時故障排查工作困難，導致故障影響范圍擴大。因此，黃陵礦業(yè)一號煤礦決定開展井下供電監(jiān)控系統(tǒng)的改進設計工作。

2供電監(jiān)控系統(tǒng)構(gòu)成

   煤礦供電系統(tǒng)主要由地面監(jiān)控主站、井下監(jiān)測分站和各個電力監(jiān)測單元組成，具體銜接關系如圖1

  地面監(jiān)測主站配置了供電系統(tǒng)業(yè)版組態(tài)軟件系統(tǒng)，具有井下供電系統(tǒng)的監(jiān)測、數(shù)據(jù)統(tǒng)計處理等功能。井下監(jiān)測分站作為地面監(jiān)測心主站與電力監(jiān)測單元的信息傳輸紐帶，既能控制井下高壓開關的綜合保護裝置，還能實現(xiàn)故障波、數(shù)據(jù)傳輸和存儲、供電系統(tǒng)監(jiān)控等。電力監(jiān)測單元主要負責井下變電所設備的數(shù)據(jù)采集工作，接受監(jiān)控心發(fā)出的實時控制指令，實現(xiàn)用電設備的遠程操控。

3供電監(jiān)控系統(tǒng)設計

3.1硬件設計

調(diào)度心硬件配置；地面監(jiān)控主站系統(tǒng)硬件；井下電力監(jiān)測分站硬件

3.2軟件設計

地面監(jiān)控心軟件，數(shù)據(jù)庫管理程序；組態(tài)工具模塊程序；通訊管理模塊程序

4 井下電力監(jiān)控系統(tǒng)應用

   為了驗證設計完成的井下電力監(jiān)控系統(tǒng)的應用 效果，在黃陵礦業(yè)一號煤礦進行試運行，為期半年 跟蹤記錄。應用結(jié)果表明，井下電力監(jiān)控系統(tǒng)運行 穩(wěn)定可靠，能夠滿足設計要求，實現(xiàn)了井下供電系 統(tǒng)的實時監(jiān)測與歷史數(shù)據(jù)存儲調(diào)用。圖6為調(diào)用的 部分中高壓歷史數(shù)據(jù)曲線，可以觀察得出電壓的 變化趨勢，指導供電系統(tǒng)維修人員進行故障診斷與 排查。

統(tǒng)計結(jié)果表明，相較于改進之前的供電系統(tǒng), 新監(jiān)控系統(tǒng)的引入，故障排査時間縮短近15%, 井下采煤設備利用率提高近10%,降低了約10% 供電系統(tǒng)維護成本，預計為企業(yè)產(chǎn)生直接經(jīng)濟效益 200 萬 /a。

5安科瑞Acrel-2000Z電力監(jiān)控系統(tǒng)解決方案

5.1概述

   針對用戶變電站（一般為35kV及以下電壓等級），通過微機保護裝置、開關柜綜合測控裝置、電氣接點無線測溫產(chǎn)品、電能質(zhì)量在線監(jiān)測裝置、配電室環(huán)境監(jiān)控設備、弧光保護裝置等設備組成綜合自動化的綜合監(jiān)控系統(tǒng)，實現(xiàn)了變電、配電、用電的安全運行和管理。監(jiān)控范圍包括用戶變電站、開閉所、變電所及配電室等。

   Acrel-2000Z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)自動化及無人值守的要求，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(jiān)控管理系統(tǒng)。該系統(tǒng)是應用電力自動化技術(shù)、計算機技術(shù)、網(wǎng)絡技術(shù)和信息傳輸技術(shù)，集保護、監(jiān)測、控制、通信等功能于一體的開放式、網(wǎng)絡化、單元化、組態(tài)化的系統(tǒng)，適用于35kV及以下電壓等級的城網(wǎng)、農(nóng)網(wǎng)變電站和用戶變電站，可實現(xiàn)對變電站的控制和管理，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)濟運行提供了堅實的保障。

5.2應用場所

  適用于軌道交通，工業(yè)，建筑，學校，商業(yè)綜合體等35kV及以下用戶端供配電自動化系統(tǒng)工程設計、施工和運行維護。

5.3系統(tǒng)架構(gòu)

   Acrel-2000Z電力監(jiān)控系統(tǒng)采用分層分布式設計，可分為三層：站控管理層、網(wǎng)絡通信層和現(xiàn)場設備層，組網(wǎng)方式可為標準網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)、光纖星型網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)、光纖環(huán)網(wǎng)網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)，根據(jù)用戶用電規(guī)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系統(tǒng)功能

5.4.1 實時監(jiān)測：直觀顯示配電網(wǎng)的運行狀態(tài)，實時監(jiān)測各回路電參數(shù)信息，動態(tài)監(jiān)視各配電回路有關故障、告警等信號。

5.4.2 電參量查詢：在配電一次圖中，可以直接查看該回路詳細電參量。

5.4.3 曲線查詢：可以直接查看各電參量曲線。

5.4.4 運行報表：查詢各回路或設備時間的運行參數(shù)。

5.4.5 實時告警：具有實時告警功能，系統(tǒng)能夠?qū)ε潆娀芈愤b信變位，保護動作、事故跳閘等事件發(fā)出告警。

5.4.6 歷史事件查詢：對事件記錄進行存儲和管理，方便用戶對系統(tǒng)事件和報警進行歷史追溯，查詢統(tǒng)計、事故分析。

5.4.7 電能統(tǒng)計報表：系統(tǒng)具備定時抄表匯總統(tǒng)計功能，用戶可以自由查詢自系統(tǒng)正常運行以來任意時間段內(nèi)各配電節(jié)點的用電情況。

5.4.8 用戶權(quán)限管理：設置了用戶權(quán)限管理功能，可以定義不同級別用戶的登錄名、密碼及操作權(quán)限。

5.4.9 網(wǎng)絡拓撲圖：支持實時監(jiān)視并診斷各設備的通訊狀態(tài)，能夠完整的顯示整個系統(tǒng)網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)。

5.4.10 電能質(zhì)量監(jiān)測：可以對整個配電系統(tǒng)范圍內(nèi)的電能質(zhì)量和電能可靠性狀況進行持續(xù)性的監(jiān)測。

5.4.11 遙控功能：可以對整個配電系統(tǒng)范圍內(nèi)的設備進行遠程遙控操作。

5.4.12 故障錄波：可在系統(tǒng)發(fā)生故障時，自動準確地記錄故障前、后過程的各種電氣量的變化情況。

5.4.13 事故追憶：可自動記錄事故時刻前后一段時間的所有實時穩(wěn)態(tài)信息。

5.4.14 Web訪問：展示頁面顯示變電站數(shù)量、變壓器數(shù)量、監(jiān)測點位數(shù)量等概況信息，設備通信狀態(tài)，用電分析和事件記錄。

5.4.15 APP訪問：設備數(shù)據(jù)頁面顯示各設備的電參量數(shù)據(jù)以及曲線。

5.5系統(tǒng)硬件配置

作者介紹

未曉妃，安科瑞電氣股份有限公司，主要研究方向為微電網(wǎng)能效管理和環(huán)保安全用電。