煤礦井下智能供電監控系統的設計及應用

江蘇安科瑞電器制造有限公司 范宏博

1概況

某礦業一號煤礦始建于1991年，井下供電系統監測采用的是人工值守、綜合保護器就地操作模式，監測結果受人為因素影響較大。煤礦井下中變電所與采煤區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，加之運行環境惡劣,經常出現供電系統故障。故障發生時故障排查工作困難，導致故障影響范圍擴大。因此，黃陵礦業一號煤礦決定開展井下供電監控系統的改進設計工作。

2供電監控系統構成

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

地面監測主站配置了供電系統業版組態軟件系統，具有井下供電系統的監測、數據統計處理等功能。井下監測分站作為地面監測心主站與電力監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，還能實現故障波、數據傳輸和存儲、供電系統監控等。電力監測單元主要負責井下變電所設備的數據采集工作，接受監控心發出的實時控制指令，實現用電設備的遠程操控。

3供電監控系統設計

3.1硬件設計

調度心硬件配置；地面監控主站系統硬件；井下電力監測分站硬件

3.2軟件設計

地面監控心軟件，數據庫管理程序；組態工具模塊程序；通訊管理模塊程序

4 井下電力監控系統應用

為了驗證設計完成的井下電力監控系統的應用 效果，在黃陵礦業一號煤礦進行試運行，為期半年 跟蹤記錄。應用結果表明，井下電力監控系統運行 穩定可靠，能夠滿足設計要求，實現了井下供電系 統的實時監測與歷史數據存儲調用。圖6為調用的 部分中高壓歷史數據曲線，可以觀察得出電壓的 變化趨勢，指導供電系統維修人員進行故障診斷與 排查。

統計結果表明，相較于改進之前的供電系統, 新監控系統的引入，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% 供電系統維護成本，預計為企業產生直接經濟效益 200 萬 /a。

5安科瑞Acrel-2000Z電力監控系統解決方案

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品、電能質量在線監測裝置、配電室環境監控設備、弧光保護裝置等設備組成綜合自動化的綜合監控系統，實現了變電、配電、用電的安全運行和管理。監控范圍包括用戶變電站、開閉所、變電所及配電室等。

Acrel-2000Z電力監控系統是安科瑞電氣股份有限公司根據電力系統自動化及無人值守的要求，針對35kV及以下電壓等級研發出的一套分層分布式變電站監控管理系統。該系統是應用電力自動化技術、計算機技術、網絡技術和信息傳輸技術，集保護、監測、控制、通信等功能于一體的開放式、網絡化、單元化、組態化的系統，適用于35kV及以下電壓等級的城網、農網變電站和用戶變電站，可實現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、穩定、經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，建筑，學校，商業綜合體等35kV及以下用戶端供配電自動化系統工程設計、施工和運行維護。

5.3系統架構

Acrel-2000Z電力監控系統采用分層分布式設計，可分為三層：站控管理層、網絡通信層和現場設備層，組網方式可為標準網絡結構、光纖星型網絡結構、光纖環網網絡結構，根據用戶用電規模、用電設備分布和占地面積等多方面的信息綜合考慮組網方式。

5.4系統功能

5.4.1 實時監測：直觀顯示配電網的運行狀態，實時監測各回路電參數信息，動態監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。

5.4.5 實時告警：具有實時告警功能，系統能夠對配電回路遙信變位，保護動作、事故跳閘等事件發出告警。

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

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

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

5.4.9 網絡拓撲圖：支持實時監視并診斷各設備的通訊狀態，能夠完整的顯示整個系統網絡結構。

5.4.10 電能質量監測：可以對整個配電系統范圍內的電能質量和電能可靠性狀況進行持續性的監測。

5.4.11 遙控功能：可以對整個配電系統范圍內的設備進行遠程遙控操作。

5.4.12 故障錄波：可在系統發生故障時，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態信息。

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

5.4.15 APP訪問：設備數據頁面顯示各設備的電參量數據以及曲線。

5.5系統硬件配置