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【解决方案】煤矿井下无人值守变电所技术研究

浏览次数：556更新时间：2023-11-22

未晓妃

安科瑞电气股份有限公司上海嘉定 201801

0、引言

煤矿井下变电所是煤矿供配电系统的重要组成部分，它的安全可靠运行是煤矿安全生产的基本保证。井下负荷种类繁多，区域分布广，工作场所地质条件复杂，安全隐患多，故障排查、停送电周期长，供电故障严重影响了煤矿安全生产。随着数字化矿山建设进程的逐步推进，煤矿用户对井下变电所“无人值守，有人巡视"的需求变得比较迫切，但目前国内煤矿电力监控系统主要解决供配电网络的监测监控问题,而井下变电所仍然存在安全隐患，如变电所环境因素、人为因素等还未纳入系统监控范围，变电所内的安全监控范围尚需完善。为此，本文提出一种以层次架构为基础的煤矿井下无人值守变电所监控系统技术实现方案，以环境监测、门禁联动、语英对讲、视屏监控等技术手段，将多种不同业务数据流统一到同一软件平台上处理，实现自动逻辑判断和协同控制，能达到真*意义上的无人值守变电所，从而完善了现有的煤矿供电监控系统功能,提高了煤矿供电的安全性与可靠性。

1、无人值守变电所监控系统的技术架构

由于供电系统有严格的技术要求和管理规范，所以，以现有煤矿电力监控系统为基础，将无人值守变电所监控系统分为感知层、网络层、应用层、决策层4层结构方式实现，如图1所示。

图1无人值守变电所监控系统架构

2.无人值守变电所的环境监测技术

煤矿井下变电所内一些环境参数对变电所的安全运行至关重要，包括瓦斯、温度、烟雾等参数，人员问题也是不容忽视的因素，因此，对变电所相关参数实施全*监测十分必要。

2.1瓦斯监测

变电所实行瓦斯监测主要有两方面的目的：一是监测变电所环境中的瓦斯浓度，保障变电所本身运行维护的安全；二是监测开关馈电区域的瓦斯浓度，保证停送电操作安全。瓦斯国产亚洲欧美精品久久久安装在变电所的关键位置，通过现场总线(RS485,CAN)或模拟信号传输至系统联动接入装置，由该联动接入装置完成数据采集和通信协议转换，*终传输至系统后台进入实时数据库。

2.2温度监测

变电所内设备比较集中，且设备发热量较大，导致环境温度相对较高，对环境实行温度监测，保证了设备运行的合理温度条件。同时，可对发热量大或易产生明火的设备单独设置温度国产亚洲欧美精品久久久进行监测，预防事故发生。温度国产亚洲欧美精品久久久应根据环境状况及功能需求进行布置，温度实时数据通过联动装置或电力监控分站接入监控系统。

2.3烟雾监测

变电所设备在受潮、接触不良或故障状况下可能导致放电或着火，产生烟雾，可通过烟雾国产亚洲欧美精品久久久进行监测，防止事故进一步扩大。烟雾国产亚洲欧美精品久久久适当布置在靠近设备侧，数据通过联动装置或电力监控分站接入监控系统。

2.4门禁监测

人员管理也是实现无人值守变电所的关键点之一。门禁监测采用行程开关、红外线国产亚洲欧美精品久久久以及人员定位系统对进出变电所的人员实施严格监管，对人员的进入、离开时间以及在变电所内活动状况进行监视和记录，并能对巡视人员的巡视情况进行记录考核。

2.5视屏监视

在变电所无人值守情况下，地面集控中星的远程监控不仅要监测电网数据，同时也要对变电所的设备、环境和人员能有直观的视觉监视，因此，在变电所中设置视屏摄像仪。一般在变电所中设置2台摄像仪，一台对出入变电所人员进行监视，另一台对变电所设备状况进行监视。

3.预警与联动技术

通过对煤矿电力监控软件进行功能扩展与二次开发，使得煤矿电力监控软件能通过通信网络获得所有电网监控之外的监测数据，包括瓦斯、温度、烟雾、门禁、语英、视屏等，软件增加报警阈值设定功能、顺序控制逻辑判断功能、视屏解码与云台控制功能，并能在进行电网一次设备远程操作之前完成环境数据逻辑处理和判断，根据诊断结果发出联动动作指令，变电所内的声光、语英、显示设备在收到指令后执行动作或发出预警信号，并将执行结果传送到监控后台，监控后台可实时记录、推送监控画面，发出语英告警和提示信息等。

3.1 环境联动

系统实时监测环境参数，进行一系列阈值和逻辑判断，如果有超限情况发生，系统将立即启动紧急预案，并且向变电所附近的人员进行语英广播，发出声光报警，提示该变电所发生意外状况，必要马上采取必要的控制措施，防止事故扩大，从而确保变电所运行安全。

3.2 门禁联动

变电所电力监控站中联动模块实时监测门禁状态，当人员进入时，触发红外国产亚洲欧美精品久久久，监控站将信息上传至地面监控中星，监控后台自动记录和录像，并推送出变电所视屏图像，系统管理员能及时了解人员活动，并可进行语英对讲，从而实现变电所远程监控。

3.3 语英联动

当系统诊断出有事件发生时，地面监控后台和变电所语英设备同时联动，语英设备播报事件，将提醒相关人员及时处理。IP语英对讲装置采用VOIP语英通信技术，以UDP组播方式实时传输信号，可实现多方实时对讲。

3.4 视屏联动

当系统诊断出有事件发生时，推送出该变电所视屏，地面监控后台对事件发生的现场状况进行影像录像，以便事故回放和调查。摄像仪具备网络接口，通过就地环网交换机或电力监控分站接入系统，视屏数据采用客户/服务器模式，以UDP组播方式传输至系统后台，系统软件采用视屏解码SDK以及ActiveX控件显示界面上的控制视屏窗口，并结合逻辑控制算法实现变电所的视屏监视。

4.无人值守变电所技术应用

煤矿无人值守变电所监控技术在天地王坡矿数字化矿山系统中投入实际应用，该项目建立了电力分控中星平台，实施了6个变电所的监控。电力分控中星配置了连接服务器、属性服务器、客户端服务器和视屏服务器，并配备工程师工作站和EOW(超过操作员平台),配置一套AC800M控制器实现与电力监控站数据交互，所有电力监控操作在EOW上实现。各变电所中配置了KJF99电力监控站、KBA4本安摄像仪、GHW5本安型红外线国产亚洲欧美精品久久久、KGN1烟雾国产亚洲欧美精品久久久、KG3007A温度国产亚洲欧美精品久久久、KXT23语英报警装置、KXB18声光报警器、KXH32×128信号显示牌等环境监测和联动设备。系统结构如图2所示。

图2无人值守变电所环境监测与联动系统实例

将变电所内的高压开关综合保护器改造为数字化微机综合保护器，采用RS485信号线接入主站，这是实现井下无人值守变电所的通信基础。

2路本安摄像仪通过光纤接入KJF99电力监控站，实现在地面调度中星对井下变电所的远程监视，并通过软件配合实现一系列视屏联动功能。一旦有供电开关故障、变电所环境参数变化或有人员进入变电所，系统会自动切换至相关视屏信号，后台值班人员可随时掌握变电所的运行状态，并可通过计算机麦克风直接与进入井下变电所的人员进行语英对话。语英通信装置与碍闯贵99电力监控站间通过以太网方式连接，实现地面调度中星与井下变电所之间的语英报警功能，达到地面与井下变电所之间声音信息同步的效果。

2路门禁开关量信号、2路红外国产亚洲欧美精品久久久信号以电信号方式直接接人碍闯贵99电力监控站。门禁开关和红外国产亚洲欧美精品久久久用于探测是否有人员进入该变电所，可与视屏信号实现联动。烟雾、温度等国产亚洲欧美精品久久久通过搁厂485总线接入碍闯贵99电力监控站，实时监测变电所环境参数，实现环境监测联动与闭锁。一旦变电所发生温度超限或火灾，系统可实现自动跳闸闭锁，保护供电安全。通过项目实施，天地王坡矿实现了变电所“五遥四联动"功能，即遥信、遥调、遥测、遥控、遥视以及门禁联动、语英联动、视屏联动、环境联动，提高了井下变电所无人值守的安全性。

5.安科瑞础肠谤别濒颁濒辞耻诲-1000变电所运维云平台

5.1概述

&苍产蝉辫;基于互联网＋、大数据、移动通讯等技术开发的云端管理平台，满足用户或运维公司监测众多变电所回路运行状态和参数、室内环境温湿度、电缆及母线运行温度、现场设备或环境视频场景等需求，实现数据一个*心，集中存储、统一管理，方便使用，支持具有权限的用户通过电脑、手机、笔础顿等各类终端链接访问、接收报警，并完成有关设备日常和定期巡检和派单等管理工作。

5.2应用场所

&苍产蝉辫;适用于电信、金融、交通、能源、医*卫生、文体、教育科研、农林水利、商业服务、公用事业等行业变配电运行维护系统的新建、扩建和改建。

5.3系统结构