煤矿井下无人值守变电所技术研究与应用论文_薛安东

煤矿井下无人值守变电所技术研究与应用论文_薛安东

(太原矿机电气科技有限公司 山西太原 030032)

摘要:煤矿是国家发展过程中的主要能源,但是由于其开采条件恶劣,存在较大的风险,所以在开采过程中的安全管理尤为重要。本文介绍了基于煤矿井下供电专用以太网系统建立的无人值守变电所技术,运用电力监控系统实现对设备的安全管理、运用门禁管理系统实现对进入井下变电所人员的安全管理、运用视频监控系统实现对变电所内人员行为的监控。

关键词:以太网;变电所;无人值守;安全管理

1 前言

当前煤矿供电设备和电力监控系统日趋完善,尤其是煤矿井下变电所逐步具备了无人值守的功能。但是,目前大部分煤矿的井下变电所的无人值守功能仅仅是对设备实现监测和监视,仍离不开操作人员的值班和巡视,很少有生产矿井的井下变电所真正实现无值守自动操作的,没有实现减人提效的目的。其原因主要是煤矿井下变电所是为采煤、掘进、运输、照明等所有生产系统服务的,由于井下环境恶劣,出现各种电气故障的几率大。一旦出现电气故障,排查较困难,危及设备及人身安全,甚至引起煤矿安全生产事故。因此,建设智能、安全的无人值守变电所,是实现煤矿供电自动化需要解决的一个问题。

基于以太网实现煤矿井下变电所无人值守的安全管理模式,该模式通过建设矿井供电自动化专用以太网络,运用电力监控系统、门禁管理系统、视频监控系统等4个子系统实现井下变电所的无人值守,减少人员配置,降低人力资源成本,并提高了矿井供电系统的安全可靠性。

2 无人值守监控系统的建设和设计原则

煤矿变电所的无人值守监控系统建设和设计要以安全、实用、方便、故障率低等思想为主要导向,第一是无人值守监控系统隶属于电网调度自动化系统中的一部分,所以在设计时要保证与电网调度自动化系统的协调性,从布局、配置和功用等几方面要满足信息安全传递和资源共享的原则[1];第二是系统在设计时要采用下放的原则,减少主系统的负担,对于间隔层可以完成的环节无需经过网络与监控主系统,比如说保护、控制等过程;第三是设计时可以采用远程控制与现场直接控制同时存在的模式,其中主要是远程控制,现场控制起到的是辅助作用,并且要注意具体控制时只能有一种方式有效,二者不能同时发挥作用;第四是对于保护与测控在设计时要形成一体化,并且对于保护功能的发挥要具有一定的独立性,动作可靠,不受其他因素影响而减弱保护效果;第五是设计时可以使用交流采样的技术,提高测量精准度,发挥计算机的作用,进行信号监视,有效的将一次采集的信息,实现多次利用,这样一来就增强了信息的使用价值,使这一过程更加优质高效;第六是对工作区域的电磁干扰,在设计时要选择抗干扰能力强的通信介质,当前,使用最多的就是光纤通信;第七是为了更好的实现无人值守,要尽量进行设备的简化,降低日常维护的难度,可以将保护与测控一体化设计;第八是要多使用一些遥控警戒技术,提高无人值守的程度。比如说防盗、防水等等。

3 无人值守变电所安全管理系统

3.1建设供电自动化专用以太网络

在矿井地面中央变电所设置1台核心交换机,井下各主要变电所也都设置防爆型环网交换机,其他采区配电点设置通讯分站与井下主变电所内的交换机进行通讯,交换机具有多个以太网光接口、电接口,完成对变电所所有子系统的集成,实现控制层、信息层与井下设备的信息交换。

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3.2运用电力监控系统对设备安全管理

电力监控系统主要用于对煤矿供电系统和井上下运转设备的监测、控制、管理和安全保护,提供遥测、遥信、遥控、遥调等功能,实现供电系统和设备的在线参数监测(包括三相电压、电流、功率、功率因数等实时数据)、远程操作控制(高低压开关的分合闸控制操作、保护信号复归操作等)、实时事故报警、数据统计分析、运行安全保护和用电计量管理等监控管理等功能。

该系统由监控服务器、远程集控管理系统软件、各种专业功能软件构成监控中心。通过矿局域网与调度中心、地面中央变电所、供电工区、矿领导等客户端构成监控应用客户群,通过矿以太网络与变电所交换机、配电点分站连接构成通讯控制系统,将全矿供电系统连接成1套远程集控系统。电力监控系统分站通过RS485或CAN通讯与高低压开关内部的综合保护装置相连,采集开关内部运行参数及各项保护,然后通过供电自动化专用以太网络传输到地面中央变电所电力监控系统中,实现对高低压开关等电气设备的数据采集、状态监控、故障保护和操作控制等功能。同时还可以利用电力监控系统对供电设备运行情况进行分析,尤其是出现故障时的分析处理,用于加强供电安全管理、减少事故、节约电能等,是实现煤矿井下变电所无人值守管理的一个重要部分。

3.3运用门禁管理系统实现对进入井下变电所人员的安全管理

由于煤矿井下环境的影响,采掘生产过程中经常出现跳闸现象,这就需要人员去送电或者检查处理故障。但是《煤矿安全规程》明确规定“无人值班的变电硐室必须关门加锁”。执行这条规定,必须解决以下2个问题:一是变电硐室锁着门,不方便及时送电恢复生产或检查处理故障;二是送电人员或处理故障人员是否为专职电工,进入变电所的人员身份无法进行管控。门禁管理系统用于煤矿实现对井下变电所门的管理,在变电所门口配置本安型红外热释电传感器,当门口区域内有人员进入时,自动启动网络门口机的视频摄像头,并将视频图像上传至地面中心管理主机,实现自动视频监控。系统采用TCP/IP网络通讯模式接入供电自动化专用以太网中,实现变电所进出人员的控制管理。其主要功能有:就地刷卡开锁、远程控制开锁、一键可视通话、进入拍照录音、对讲通话录音、远程视频监控、事件记录查询。

(1)就地刷卡进入:工作人员使用电子钥匙在门禁主机上刷卡,门禁主机读取电子钥匙信息与内部存储数据进行对比识别,电动锁自动开锁、输出语音提示已开门,同时拍摄进入人员图像,记录进入人员信号和开门时间,并上传至监控中心,显示人员进入信息和门禁状态,可查询就地刷卡进入历史记录。

(2)远程可视对讲申请进入:无电子钥匙的工作人员通过门禁主机呼叫监控中心,监控中心人员运用可视对讲通话功能,识别申请进入人员身份和进入原因,远程控制门禁装置开门,同时拍摄进入人员图像,记录进入人员信号和开门时间。

(3)门禁区域监控:监控中心人员可远程开启门禁主机视频摄像,观察门禁区域视频图像、并可抓拍记录,现场人员进入门禁区域时,自动启动门禁摄像并连接至监控中心,实现门禁区域远程自动视频监控。门禁管理系统是对井下变电所无人值守安全管理的有效补充,为防止人员误入,误操作电气设备,增加一道安全屏障,提高了井下变电所标准化管理的安全系数。

3.4运用视频监控系统实现对变电所内人员行为的监控

视频监控系统及其远方监控功能,将成为地面监控中心管理人员的“千里眼”、“顺风耳”,使得变电所内人员的一举一动都处于实时监控状态之下,从而提高无人值守变电所运行和维护的安全性及可靠性。

结束语

基于以太网络,通过电力监控系统、门禁管理系统及视频监控系统的应用,对煤矿井下变电所无人值守信息化提供了基础,有效提高了井下变电所无人值守标准化管理的安全系数,减少了变电所人员配置,降低了人力资源成本,对提高供电系统保护性能,增强供电系统的安全性、可靠性具有重要意义。

参考文献

[1]陈佩宗.浅谈煤矿井下变电所无人值守监控系统[J].中国科技纵横,2013(05).

[2]王金华.煤矿井下无人值守变电所技术研究与应用[J].工矿自动化,2015(5).

论文作者:薛安东

论文发表刊物:《电力设备》2017年第13期

论文发表时间:2017/9/19

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