陕煤集团神木张家峁矿业有限公司 陕西省榆林市 719300
摘要：煤矿井下变电所是煤矿供配电系统的重要组成部分，该部分是煤矿能够的安全生产的重要保证。井下负荷种类繁多，区域分布广，工作场所地质条件复杂，安全隐患多，故障排查、停送电周期长，供电故障严重影响了煤矿安全生产。煤矿井下无人值守变电所技术研究能够大大改善这些问题，提高井下作业的安全性。基于此本文对煤矿井下无人值守变电所技术研究与应用进行了探讨，供读者参考。
关键字：煤矿；无人值守变电所技术；研究；应用
引言
随着数字化矿山建设进程的逐步推进，煤矿用户对井下变电所“无人值守，有人巡视”的需求变得比较迫切，但目前国内煤矿电力监控系统主要解决供配电网络的监测监控问题，而井下变电所仍然存在安全隐患，如变电所环境因素、人为因素等还未纳入系统监控范围，变电所内的安全监控范围尚需完善。
1煤矿井下无人值守变电所技术研究
1.1无人值守变电所监控系统
由于供电系统有严格的技术要求和管理规范，所以，以现有煤矿电力监控系统为基础，将无人值守变电所监控系统分为感知层、网络层、应用层、决策层4层结构方式实现。
感知层主要由智能开关、传感器及其终端通信网络组成，可实现电网参数、环境参数以及开关量信息采集，并与执行终端智能结合，实现测控一体化。
网络层包括物理通信网络及其中间层通信设备，主要解决系统数据传输问题，可利用现有的数据传输网络来实现。
应用层包括基础层、数据共享交换平台。基础层可运行在Windows,Linux等操作系统上，支持Oracle,SqlSverver等数据库管理系统。数据共享交换平台包括数据抽取、转换和归一化等过程；服务总线进行实时的数据交换。
决策层包括数据分析、预警告警机制、控制逻辑以及预案处理等。
1.2无人值守变电所的环境监测技术
煤矿井下变电所内一些环境参数对变电所的安全运行至关重要，包括瓦斯、温度、烟雾等参数，人员问题也是不容忽视的因素，因此，对变电所相关参数实施全面监测十分必要。
1.2.1瓦斯监测
变电所实行瓦斯监测主要有两方面的目的：一是监测变电所环境中的瓦斯浓度，保障变电所本身运行维护的安全；二是监测开关区域的瓦斯浓度，保证停送电操作安全。
瓦斯传感器安装在变电所的关键位置，通过现场总线或模拟信号传输至系统联动接入装置，由该联动接入装置完成数据采集和通信协议转换，最终传输至系统后台进入实时数据库。
1.2.2温度监测
变电所内设备比较集中，且设备发热量较大，导致环境温度相对较高，对环境实行温度监测，保证了设备运行的合理温度条件。同时，可对发热量大或易产生明火的设备单独设置温度传感器进行监测，预防事故发生。温度传感器应根据环境状况及功能需求进行布置，温度实时数据通过联动装置或电力监控分站接入监控系统。
1.2.3烟雾监测
变电所设备在受潮、接触不良或故障状况下可能导致放电或着火，产生烟雾，可通过烟雾传感器进行监测，防止事故进一步扩大。烟雾传感器适当布置在靠近设备侧，数据通过联动装置或电力监控分站接入监控系统。
1.2.4门禁监测
人员管理也是实现无人值守变电所的关键点之一。门禁监测采用行程开关、红外线传感器以及人员定位系统对进出变电所的人员实施严格监管，对人员的进入、离开时间以及在变电所内活动状况进行监视和记录，并能对巡视人员的巡视情况进行记录考核。
1.2.5视频监视
在变电所无人值守情况下，地面集控中心的远程监控不仅要监测电网数据，同时也要对变电所的设备、环境和人员能有直观的视觉监视，因此，在变电所中设置视频摄像仪。一般在变电所中设置2台摄像仪，一台对出入变电所人员进行监视，另一台对变电所设备状况进行监视。
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1.3预警与联动技术
通过对煤矿电力监控软件进行功能扩展与二次开发，使得煤矿电力监控软件能通过通信网络获得所有电网监控之外的监测数据，包括瓦斯、温度、烟雾、门禁、语音、视频等，软件增加报警阈值设定功能、顺序控制逻辑判断功能、视频解码与云台控制功能，并能在进行电网一次设备远程操作之前完成环境数据逻辑处理和判断，根据诊断结果发出联动动作指令，变电所内的声光、语音、显示设备在收到指令后执行动作或发出预警信号，并将执行结果传送到监控后台，监控后台可实时记录、推送监控画面，发出语音告警和提示信息等。
1.3.1环境联动
系统实时监测环境参数，进行一系列阈值和逻辑判断，如果有超限情况发生，系统将立即启动紧急预案，并且向变电所附近的人员进行语音广播，发出声光报警，提示该变电所发生意外状况，必须马上采取必要的控制措施，防止事故扩大，从而确保变电所运行安全。
1.3.2门禁联动
变电所电力监控站中联动模块实时监测门禁状态，当人员进入时，触发红外传感器，监控站将信息上传至地面监控中心，监控后台自动记录和录像，并推送出变电所视频图像，系统管理员能及时了解人员活动，并可进行语音对讲，从而实现变电所远程监控。
1.3.3语音联动
当系统诊断出有事件发生时，地面监控后台和变电所语音设备同时联动，语音设备播报事件，将提醒相关人员及时处理。IP语音对讲装置采用VOIP语音通信技术，以UDP组播方式实时传输信号，可实现多方实时对讲。
1.3.4视频联动
当系统诊断出有事件发生时，推送出该变电所视频，地面监控后台对事件发生的现场状况进行影像录像，以便事故回放和调查。摄像仪具备网络接口，通过就地环网交换机或电力监控分站接入系统，视频数据采用客户/服务器模式，以UDP组播方式传输至系统后台，系统软件采用视频解码SDK以及Active X控件显示界面上的控制视频窗口，并结合逻辑控制算法实现变电所的视频监视。
2实际应用中存在的问题及解决办法
2.1实际应用中存在的缺点
2.1.1硬件方面
无人值守变电所对环网、监控电源依赖性强，一旦煤矿供电远程测控系统没有信号来源，将不能对井下无人值守变电所进行操作；地面集控室所用电脑、监控等设备集成度高，技术先进，接线线路复杂，一旦发生故障，检修比较困难；无人值守变电所内的所有设备必须保证开机率100%，若开关机构、综合保护器等发生故障煤矿供电远程测控系统将不能完成对无人值守变电所的操作。
2.1.2软件方面
无人值守变电所对地面控制室和井下维护人员素质要求高。煤矿供电远程测控系统的操作和维护，专业性强，所涉及的知识面相当广泛，要求操作和维护人员素质全面，能熟练操作电脑，并熟悉井下供电系统、远程控制的接线图和网络图等。
煤矿供电远程测控系统仍需完善。煤矿供电远程测控系统可根据采集信号对数据进行分析判断，但是仍有很多不足，如：煤矿供电远程测控系统故障查询等操作界面数据过多，无数据简易搜索等功能窗口，操作不便；煤矿供电远程测控系统对低压信号的采集不是采用一对一的工作方式，而是采用1个端口控制4台开关，信号之间会互相影响和干扰；煤矿供电远程测控系统数据的分析判断依赖于程序员事先编好的程序，系统并未及时升级，需要根据井下实际情况随时进行修改和更新。
2.2解决建议
首先提高员工综合素质，可通过引进高素质人才或培养专业人才来满足数字化矿井的发展要求其次加强资金投人，针对系统升级、无人值守变电所敷设专线、专用设备、专用监控分站等，可提高整个系统的可靠性最后完善各种管理制度，如线路定期巡检制度、设备操作管理制度、停送电制度等，并确保落实。
结语
综上所述，煤矿井下无人值守变电所技术的研究与应用能够有效改善地下矿井的诸多问题，因此有关部门应该加大人才培养和资金投入，加强煤矿井下无人值守变电所技术的研究，实现煤矿的安全生产。
参考文献
[1]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,(05):100-103.
[2]陈晓佳.刍议煤矿采区建设无人值守变电所的意义[J].煤,2014,(01):64-65.
[3]阴联民.煤矿井下无人变电所的实现[J].工矿自动化,2005,(05):23-25.
论文作者:杨小惠
论文发表刊物:《基层建设》2016年19期
论文发表时间:2016/12/2
标签：变电所论文; 煤矿论文; 井下论文; 系统论文; 设备论文; 数据论文; 人员论文; 《基层建设》2016年19期论文;