電力保護(hù)監(jiān)控系統(tǒng)的應(yīng)用

張紹江

（鐵法能源有限公司小青礦，遼寧 調(diào)兵山 112700）

隨著科技進(jìn)步，以及煤礦企業(yè)的安全改造及現(xiàn)代化建設(shè)進(jìn)程的不斷深入和發(fā)展，建設(shè)“五優(yōu)”礦井，創(chuàng)建數(shù)字化礦山，已在國內(nèi)煤炭行業(yè)悄然展開，為保證礦井生產(chǎn)調(diào)度的可靠性，增設(shè)礦井電力保護(hù)監(jiān)控系統(tǒng)，以實(shí)現(xiàn)全礦電力調(diào)度管理的規(guī)范化、科學(xué)運(yùn)作，在當(dāng)前的環(huán)境狀況下，顯得尤為重要。

1 小青礦原供電系統(tǒng)概況

小青礦供電系統(tǒng)包括井上、井下兩大部分；井上供電系統(tǒng)由10個高壓配電點(diǎn)、56臺高壓開關(guān)柜組成，井下供電系統(tǒng)由9個變電所、219臺高低壓開關(guān)組成。

各個開關(guān)的停送電由礦調(diào)度電話指揮變電員或電工操作，操作可靠性差，當(dāng)電話通訊不暢，表達(dá)不清等會造成長時間不能及時送電、影響生產(chǎn)，甚至誤操作造成事故。

礦調(diào)度對電網(wǎng)運(yùn)行情況和線路的故障情況，開關(guān)內(nèi)的參數(shù)以及故障不能及時掌握，在處理頂電時根據(jù)變電員的描述來判斷是否可以送電，送電后調(diào)度沒有顯示。

礦調(diào)度不能實(shí)時監(jiān)測供電情況，不能進(jìn)行負(fù)荷調(diào)配和參數(shù)修改，不掌握全礦供電情況。

2 電力保護(hù)監(jiān)控系統(tǒng)的構(gòu)成

小青礦電力監(jiān)控系統(tǒng)井上、井下分別建設(shè)兩個千兆以太環(huán)網(wǎng)，兩個以太環(huán)網(wǎng)在控制室并網(wǎng)，電力監(jiān)控系統(tǒng)覆蓋礦供電系統(tǒng)井上下19個變電所、配電點(diǎn)。

電力監(jiān)控系統(tǒng)采用KJ357型煤礦電力保護(hù)監(jiān)控系統(tǒng)。

KJ357由計算機(jī)、通訊接口（光纖交換機(jī)）、光纖通信以太環(huán)網(wǎng)、通訊分站、RS485總線和底層設(shè)備幾部分組成：底層設(shè)備：包括高爆開關(guān)保護(hù)器、饋電開關(guān)保護(hù)器、磁力起動器保護(hù)器、照明綜保保護(hù)器、移變高低壓頭保護(hù)器，組合開關(guān)保護(hù)器、電參量變送器，防爆電度表等；通過RS485總線連接至通訊分站，完成對電力設(shè)備的保護(hù)和電路測量、數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)傳輸、控制執(zhí)行工作；光纖通信環(huán)網(wǎng)：多臺光纖交換機(jī)之間通過光纜相互連接組成光纖以太環(huán)網(wǎng)，作為井下通訊傳輸平臺；監(jiān)控通信分站通過網(wǎng)線連接以太網(wǎng)交換機(jī)，傳送各種參數(shù)，數(shù)據(jù)和控制信號；監(jiān)控通訊分站：監(jiān)控通訊分站一方面通過RS485總線連接底層設(shè)備，另一方面通過光纖以太環(huán)網(wǎng)連接頂層計算機(jī)，作為井上監(jiān)控計算機(jī)與井下各種保護(hù)器之間信息的中轉(zhuǎn)、存貯、處理站；完成數(shù)據(jù)打包、通信協(xié)議轉(zhuǎn)換、信息本地顯示、系統(tǒng)本地監(jiān)控、操作和整定工作。

3 礦用電力監(jiān)控系統(tǒng)的作用

3.1 礦調(diào)度實(shí)時掌握供電情況。電力保護(hù)監(jiān)控系統(tǒng)把供電的每條線路電壓、電流、零序電壓、零序電流實(shí)時數(shù)據(jù)、歷史數(shù)據(jù)、運(yùn)行曲線顯示在計算機(jī)屏幕上，使值班電力調(diào)度通過實(shí)時參數(shù)、曲線和安全運(yùn)行歷史參數(shù)、曲線的對比了解電路運(yùn)行的安全狀態(tài)。

3.2 提高了操作的安全可靠性。該系統(tǒng)具有遙控功能，在礦調(diào)度計算機(jī)上進(jìn)行電力系統(tǒng)任何一個開關(guān)、磁力起動器的停/送電操作和信號復(fù)歸操作；開關(guān)停送電全部由調(diào)度員操作，通過監(jiān)控電腦一人操作、一人確認(rèn)、核對無誤后才能進(jìn)行開關(guān)合分閘，取消了變電員或電工操作，提高了操作的可靠性。

3.3 故障報警、顯示功能。當(dāng)某配電室發(fā)生開關(guān)跳閘、保護(hù)動作等事件時，綜合保護(hù)器發(fā)出音響報警，將自動調(diào)出事故回路所在的畫面，監(jiān)控系統(tǒng)內(nèi)顯示故障跳閘時間、故障跳閘原因、故障跳閘時的電流值及故障跳閘前后的電流、電壓、零序電流、零序電壓波形，保護(hù)動作告警、電壓電流越限告警，并在事件記錄中記錄故障值，避免事故發(fā)生。

4 電力監(jiān)控系統(tǒng)安裝

4.1 井上以壓風(fēng)機(jī)房配電室為例

壓風(fēng)機(jī)房配電室有6臺6kV高壓開關(guān)柜；在壓風(fēng)機(jī)房配電室安裝一臺機(jī)柜，一臺網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)。機(jī)柜內(nèi)安裝一臺以太網(wǎng)交換機(jī)，一臺地面監(jiān)控通信分站，一只光纖終端盒，一套在線直流不間斷電源。高壓開關(guān)柜保護(hù)器的通信信號用屏蔽電纜并接到壓風(fēng)機(jī)房配電室監(jiān)控通信分站的一個RS485接口上，壓風(fēng)機(jī)房配電室的網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)用網(wǎng)線直接連接到以太網(wǎng)交換機(jī)的百兆電口。

壓風(fēng)機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)通信信號通過網(wǎng)線直接連接到以太網(wǎng)交換機(jī)的百兆電口。

4.2 井下以中央變電所為例

在中央變電所安裝1臺防爆千兆以太網(wǎng)交換機(jī)，1臺防爆監(jiān)控通信分站，2臺本安網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)；在變流機(jī)室和南翼臨時配電點(diǎn)各安裝1臺本安網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)。中央變電所27臺高爆開關(guān)保護(hù)器用礦用阻燃屏蔽電纜并接到防爆監(jiān)控通信分站的兩個RS485接口上（一個接口最多并接16臺設(shè)備）；變流機(jī)室和南翼臨時配電點(diǎn)的6臺高爆開關(guān)保護(hù)器用礦用阻燃屏蔽電纜并接到防爆監(jiān)控通信分站的第三個RS485接口上；中央變電所9臺饋電開關(guān)保護(hù)器、1臺照明綜保保護(hù)器和南翼臨時配電點(diǎn)的1臺饋電開關(guān)保護(hù)器、2臺防爆低壓電度表用礦用阻燃屏蔽電纜并接到防爆監(jiān)控通信分站的第四個RS485接口上。

中央變電所的2臺本安網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)用礦用阻燃網(wǎng)線直接連接到防爆千兆以太網(wǎng)交換機(jī)的百兆電口；變流機(jī)室和南翼臨時配電點(diǎn)的本安網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)用礦用阻燃光纜直接連接到防爆千兆以太網(wǎng)交換機(jī)的百兆光口。

4.3 調(diào)度監(jiān)控室安裝

在控制室安裝一臺HP服務(wù)器專用42U機(jī)柜（機(jī)柜內(nèi)配置8口KVM切換器(RJ45)鍵盤鼠標(biāo)顯示器共享器、17"顯示器、轉(zhuǎn)接頭、線纜等），機(jī)柜內(nèi)安裝2臺通信數(shù)據(jù)服務(wù)器（一主一備）、1臺WEB服務(wù)器、1臺視頻服務(wù)器、1臺核心千兆以太網(wǎng)交換機(jī)，1臺在線UPS電源等作為主監(jiān)控平臺。

通信數(shù)據(jù)服務(wù)器（一主一備）、WEB服務(wù)器、視頻服務(wù)器、調(diào)度室3臺工控機(jī)通過網(wǎng)線連接到核心千兆以太網(wǎng)交換機(jī)的千兆電口。地面、井下各個變、配電所，各種監(jiān)控系統(tǒng)數(shù)據(jù)通過地面、井下以太環(huán)網(wǎng)傳輸?shù)椒?wù)器處理、存儲。電力監(jiān)控系統(tǒng)監(jiān)控主機(jī)、綜合自動化監(jiān)視主機(jī)、視頻監(jiān)視主機(jī)通過核心千兆以太網(wǎng)交換機(jī)調(diào)用數(shù)據(jù)進(jìn)行查詢、顯示、監(jiān)控。

結(jié)束語

電力是煤礦生產(chǎn)的唯一能源，電力系統(tǒng)的安全性和運(yùn)行狀態(tài)直接影響著煤礦的生產(chǎn)和安全，電力保護(hù)監(jiān)控系統(tǒng)的安裝和運(yùn)行給礦井供電安全性、智能化和信息化起到了至關(guān)重要的作用，已經(jīng)成為礦井供電管理不可或缺的管理手段。

[1]邵興華，煤礦電力系統(tǒng)的繼電保護(hù)探討[J].經(jīng)營管理者，2011-01-05.

[2]王海波，史友仁.煤礦電力監(jiān)控系統(tǒng)的研究與應(yīng)用[J].工礦自動化，2009-07-10.