电力监控系统在国投塔山煤矿的应用

电力监控系统在国投塔山煤矿的应用

赵美霞

南京斯润普电气科技有限公司 江苏南京 210000

摘要：由于煤矿变电站的特殊性，井下变电站工作环境差，井下变电站较多矿井短线路、电缆多级供电特点，采用电力监控系统，可以保证井下变电站的无人值守、实现集中监控运行，降低了劳动强度，保证矿井安全供电，保证生产，提高企业效益。

关键词：电力监控系统；矿用；无人值守

1. 项目概述及建设目标

塔山煤矿是山西大同能源有限公司下属煤矿。变电所电力系统建设厂家通信设备及接入现有综合自动化平台的方式如下表所示。

以上表各子站有的没有完整的监控及通讯系统，有的分通讯管理机易死机，经常需要重启；有的别综保遥控成功率低，动作响应迟缓；部分遥测数据偏差较大。

新的电力调度监控系统需满足以下几方面要求：

Ø系统可实时监测电压、电流、功率、电度等参数 ；

Ø系统可通过地面远程控制高压开关、馈电开关、磁力起动器的分合闸动作，并可完成复位操作 ；

Ø系统可通过地面远程设置各类开关的保护参数值功能 ；

2. 电力监控系统的设计

2.1、系统组成

采用煤矿电力调度监控系统实施国投大同塔山煤矿的地面、井下电网监测监控。本系统共由三部分组成：站控层、网络通讯层、现场设备层（综合智能设备）。

2.1.1地面监控主站组成（站控层）：

电力监控主机采用双机热备，对地面及井下各变电所的开关进行远程监测、控制、遥测和遥调，并为调度中心及局调度留有端口，根据授权，对电网进行监视显示模拟画面，实时显示电网运行参数等。监控主机电力系统运行数据信息存储时间达到1年以上，存储的时间长短只受磁盘容量的限制。

电力监控系统配置GPS/北斗标准时间同步装置1套，标准时间同步钟的采用网络接口与作为对时服务器的监控主机连接，保证对时服务器时钟与标准时间同步，由主对时服务器对终端设备进行软件报文对时。

2.1.2网络通讯层

该层是数据信息交换的桥梁，负责对现场设备回送的数据信息进行采集、分类和传送等工作的同时，转达上位机对现场设备的各种控制命令。

通讯层使用的设备为井下测控分站KJ432-F以及地面通讯管理单元CSU100组成,通讯层支持多规约、多波特率、多通讯方式。可方便地进行功能扩充。并能实现辖区当地监控。

2.1.3综合自动化设备（现场设备）：

现场层设备均来自不同的厂家设备，主要有矿用一般型微机综保装置、低压馈线保护、照明综保、智能水阀、液位计和火灾报警系统等有通讯功能且正常的继续使用，不能正常工作的均更换为相应公司的智能通讯设备。

地面变电所的2条下井线路开关柜内高压保护器换成具备防越级跳闸及漏电保护功能的PA63-NRL综合保护装置。

2.2 系统的实现

2.2.1电力调度中心改造

电力调度中心作为人与供电设备交互的核心设备是系统的重要构成部分，在监控中心配置2台工控机，通过通讯网络实现与系统内各保护设备（或其它智能设备）的信息交互。为实现电力监控信息与矿调系统和运行管理人员的信息共享，单独配置1台工控机服务器用于电力调度监控系统远程WEB发布服务，不占用数据服务器的资源，保证了数据服务器数据处理、响应速度，提高了系统的可靠性、及时性、安全性。

2.2.2井下及地面供电系统的改造

部分井下智能设备不能满足系统需求，需要进行改造升级。改造主要实现井下中央变电所的防越级跳闸和智能电力监控，同时使所有改造后的间隔能实现动作信号、故障录波、计量、谐波监测等完整的智能监控功能。

由于现场设备型号多，厂家多，很多设备并不是标准的通讯规约。因此该项目最大的工作量就是现场设备的集成以及通讯规约的编写。

2.2.3通讯接入

地面通讯单元、井下监控分站分别接入相应光纤主通讯网络，以实现全网联通，满足通讯需求。

2.3系统实现的功能：

供电可靠性，具有可靠的短路防越级跳闸功能、避免无故跳闸、越级跳闸的严重事件发生。实现变电所的无人值守，达到六遥，并实现变电所无人值守和远程监视。电网扰动录波分析，事故情况下的故障自动定位，自动判断故障区间、隔离故障区段，并能自动恢复供电、网络拓扑结构自动识别、绝缘监视实时监测预警、故障录波分析。实现电能计量的远程抄表。视频监控能够与电力监控系统一起进行联动切换。实现通讯平台和调度平台的资源共享，即：自动化子系统的平滑无缝接入，并考虑留有较为充分的接口，以便逐步实现全矿井综合供电自动化打好基础。

2.3参数指标：

模拟量输入传输处理误差：误差 ≤1.0%，最大巡检周期；系统最大巡检周期 ≤2s；远程控制合分闸、信号反馈、各种信息采集传输的响应时间≤1.5s；画面响应时间：调出整幅画面85%的响应时间≤2s，其余画面≤3s，误码率：≤10-8；最大监控容量：系统可监控≤32台分站，每台分站可监控128台综合保护器；电网频率测量误差 ≤0.01 HZ，模拟量刷新周期 ≤2s，数字量响应时间 ≤1s，事件顺序记录分辨率（SO） ≤1ms；

画面调用响应时间 ≤2s，画面实时数据更新周期(开关量) ≤2s，控制操作正确率 =100%，遥控动作成功率 ≥99.99%，遥信动作正确率 ≥99.99%，系统平均无故障间隔时间（MTBF） ≥25000h，间隔级测控单元平均无故障间隔时间 ≥ 40000h（其中I/O 单元模件MTBF≥50000h），所有计算机的CPU 平均负荷率：正常时(同时处理模拟量更新30%，数字量变位处理20%)任意5min 内≤30%，电力系统故障(同时处理模拟量更新100%，数字量变位处理50%)10s 内≤50%，现场总线网及光纤以太网的平均负荷率（5min 内） ≤10%，光纤以太网的正常时负荷率（任意30min 内） ≤20%，模数转换分辨率 ≥14 位，GPS 对时精度: 站级工作站间1ms，间隔层测控装置1ms。事件正确记录率： 100%。系统年可用率： 大于99.99%。内存备用容量: 不小于40%。实时数据库容量：模拟量为1400 点、开关量为7000 点、遥 控为1400 点、虚拟量为1400 点

结束语

综上所述，采用电力监控系统，可以保证井下变电站的无人值守、实现集中监控运行，降低了劳动强度，保证矿井安全供电，保证生产，提高企业效益。

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