【应用案例】煤矿井下智能供电监控系统的设计及应用

 

未晓妃

安科瑞电气股份有限公司 上海嘉定 201801

1概况

   某矿业一号煤矿始建于1991年，井下供电系统监测采用的是人工值守、综合保护器就地操作模式，监测结果受人为因素影响较大。煤矿井下中变电所与采煤区的变电所的布置集中性较差，移动变电站随着工作面的掘进需要实时移动，频繁通断电存在较大的电压电流冲击，加之运行环境恶劣,经常出现供电系统故障。故障发生时故障排查工作困难，导致故障影响范围扩大。因此，黄陵矿业一号煤矿决定开展井下供电监控系统的改进设计工作。

2供电监控系统构成

   煤矿供电系统主要由地面监控主站、井下监测分站和各个电力监测单元组成，具体衔接关系如图1

  地面监测主站配置了供电系统业版组态软件系统，具有井下供电系统的监测、数据统计处理等功能。井下监测分站作为地面监测心主站与电力监测单元的信息传输纽带，既能控制井下高压开关的综合保护装置，还能实现故障波、数据传输和存储、供电系统监控等。电力监测单元主要负责井下变电所设备的数据采集工作，接受监控心发出的实时控制指令，实现用电设备的远程操控。

3供电监控系统设计

3.1硬件设计

调度心硬件配置；地面监控主站系统硬件；井下电力监测分站硬件

3.2软件设计

地面监控心软件，数据库管理程序；组态工具模块程序；通讯管理模块程序

4 井下电力监控系统应用

   为了验证设计完成的井下电力监控系统的应用 效果，在黄陵矿业一号煤矿进行试运行，为期半年 跟踪记录。应用结果表明，井下电力监控系统运行 稳定可靠，能够满足设计要求，实现了井下供电系 统的实时监测与历史数据存储调用。图6为调用的 部分中高压历史数据曲线，可以观察得出电压的 变化趋势，指导供电系统维修人员进行故障诊断与 排查。

统计结果表明，相较于改进之前的供电系统, 新监控系统的引入，故障排査时间缩短近15%, 井下采煤设备利用率提高近10%,降低了约10% 供电系统维护成本，预计为企业产生直接经济效益 200 万 /a。

5安科瑞Acrel-2000Z电力监控系统解决方案

5.1概述

   针对用户变电站（一般为35kV及以下电压等级），通过微机保护装置、开关柜综合测控装置、电气接点无线测温产品、电能质量在线监测装置、配电室环境监控设备、弧光保护装置等设备组成综合自动化的综合监控系统，实现了变电、配电、用电的安全运行和管理。监控范围包括用户变电站、开闭所、变电所及配电室等。

   Acrel-2000Z电力监控系统是安科瑞电气股份有限公司根据电力系统自动化及无人值守的要求，针对35kV及以下电压等级研发出的一套分层分布式变电站监控管理系统。该系统是应用电力自动化技术、计算机技术、网络技术和信息传输技术，集保护、监测、控制、通信等功能于一体的开放式、网络化、单元化、组态化的系统，适用于35kV及以下电压等级的城网、农网变电站和用户变电站，可实现对变电站的控制和管理，满足变电站无人或少人值守的需求，为变电站安全、稳定、经济运行提供了坚实的保障。

5.2应用场所

  适用于轨道交通，工业，建筑，学校，商业综合体等35kV及以下用户端供配电自动化系统工程设计、施工和运行维护。

5.3系统架构

   Acrel-2000Z电力监控系统采用分层分布式设计，可分为三层：站控管理层、网络通信层和现场设备层，组网方式可为标准网络结构、光纤星型网络结构、光纤环网网络结构，根据用户用电规模、用电设备分布和占地面积等多方面的信息综合考虑组网方式。

5.4系统功能

5.4.1 实时监测：直观显示配电网的运行状态，实时监测各回路电参数信息，动态监视各配电回路有关故障、告警等信号。

5.4.2 电参量查询：在配电一次图中，可以直接查看该回路详细电参量。

5.4.3 曲线查询：可以直接查看各电参量曲线。

5.4.4 运行报表：查询各回路或设备时间的运行参数。

5.4.5 实时告警：具有实时告警功能，系统能够对配电回路遥信变位，保护动作、事故跳闸等事件发出告警。

5.4.6 历史事件查询：对事件记录进行存储和管理，方便用户对系统事件和报警进行历史追溯，查询统计、事故分析。

5.4.7 电能统计报表：系统具备定时抄表汇总统计功能，用户可以自由查询自系统正常运行以来任意时间段内各配电节点的用电情况。

5.4.8 用户权限管理：设置了用户权限管理功能，可以定义不同级别用户的登录名、密码及操作权限。

5.4.9 网络拓扑图：支持实时监视并诊断各设备的通讯状态，能够完整的显示整个系统网络结构。

5.4.10 电能质量监测：可以对整个配电系统范围内的电能质量和电能可靠性状况进行持续性的监测。

5.4.11 遥控功能：可以对整个配电系统范围内的设备进行远程遥控操作。

5.4.12 故障录波：可在系统发生故障时，自动准确地记录故障前、后过程的各种电气量的变化情况。

5.4.13 事故追忆：可自动记录事故时刻前后一段时间的所有实时稳态信息。

5.4.14 Web访问：展示页面显示变电站数量、变压器数量、监测点位数量等概况信息，设备通信状态，用电分析和事件记录。

5.4.15 APP访问：设备数据页面显示各设备的电参量数据以及曲线。

5.5系统硬件配置

 

作者介绍

未晓妃，安科瑞电气股份有限公司，主要研究方向为微电网能效管理和环保安全用电。