淺談無人值守改造技術(shù)在礦山的應(yīng)用研究

安科瑞電氣股份有限公司   上海嘉定   201801

摘  要：分析營礦區(qū)供電運行現(xiàn)狀，制定出無人值守改造方案并投入使用，該系統(tǒng)采用數(shù)據(jù)通道開通、綜合保障系統(tǒng)升級、監(jiān)控系統(tǒng)改造、后臺數(shù)據(jù)上傳等自動化技術(shù)。

關(guān)鍵詞：自動控制系統(tǒng)，無人值守，數(shù)據(jù)上傳。

隨著智慧礦山和數(shù)字化建設(shè)的興起，礦山高壓配電室“無人值守"運行模式逐步成熟，礦山電網(wǎng)開始改革，不斷優(yōu)化高壓配電室調(diào)控模式。無人值守變電站符合當(dāng)今電力發(fā)展的趨勢,能夠促進電網(wǎng)的安全穩(wěn)定運行,推動電力生產(chǎn)管理的現(xiàn)代化，提高電力企業(yè)的勞動生產(chǎn)率和經(jīng)濟運行水平。

系統(tǒng)概況。某礦區(qū)自建礦以來，一直采用傳統(tǒng)的有人值守模式。變電站（室）分三部分：一是1座110kV變電站和8個6kV高壓室；二是1座35kV站、7個10kV高壓室和5個35kV變10kV等級的箱變；三是1座35kV變電站和1個10kV開閉室。共有運行人員131人。當(dāng)電網(wǎng)發(fā)生故障時，相關(guān)人員需要進行如圖1所示的操作流程，層級煩瑣報批，效率低下。

傳統(tǒng)運行模式存在的問題：

（1）事故處理流程煩瑣。管理幅度大，層級較多，事故應(yīng)急響應(yīng)速度慢。

（2）融合度較低。覆蓋面窄，融合度低，工作內(nèi)容單一，不利于員工業(yè)務(wù)素質(zhì)和技能水平的持續(xù)提升。

（3）變電站運行管理工作分配不均。因受到站內(nèi)自動化程度和配置人員的限制，常出現(xiàn)工作高峰時段運行人員數(shù)量不足，影響變電站的正常生產(chǎn)運行。

（4）變電站的自動化水平有待提高。因運行年份已久，站內(nèi)設(shè)備及綜合自動化程度不高，下屬高壓室安全保衛(wèi)和防火、防盜系統(tǒng)，監(jiān)控系統(tǒng)覆蓋率沒有達到100%，并且受地域或管理制度的制約，還沿用多年來的有人值班運行模式，效率低下。

總體思路。通過調(diào)研礦區(qū)所有變電站（室）運行現(xiàn)狀，對其存在的問題以及站室的人員配置、

數(shù)據(jù)信號傳輸方式、綜保后臺通信情況等信息進行詳細(xì)的統(tǒng)計、梳理。進行實地考察學(xué)習(xí)，結(jié)合自身的運行現(xiàn)狀和設(shè)備情況制定出周密、嚴(yán)謹(jǐn)?shù)母脑旆桨笧樗膫€部分，該方案能夠?qū)崿F(xiàn)調(diào)度監(jiān)控職能合一，對電網(wǎng)設(shè)備“五遙"功能，人力資源優(yōu)化配置，提升人員綜合技能，為礦山電網(wǎng)調(diào)度運行業(yè)務(wù)流程創(chuàng)新提供技術(shù)保障。

2.1技術(shù)方案

（1）開通數(shù)據(jù)通道。改造前，110kV變電站不能獲取各個配電室內(nèi)的綜合數(shù)據(jù)，只能由室內(nèi)的值班人員完成抄表、監(jiān)盤等日常工作。開通變電站和高壓配電室之間的數(shù)據(jù)網(wǎng)通道至為重要。通過實地考察，結(jié)合配電室分布情況，制定了光纖敷設(shè)三步走計劃，一是6kV高壓配電室至110kV變電站，二是110kV變電站至車間調(diào)控中心，三是35kV變電站至車間調(diào)控中心。由于各站室距離110kV站集中控制室較遠(yuǎn)，路徑復(fù)雜，所以需要布設(shè)光纜來代替普通的網(wǎng)線進行通信，每個配電室都需要布設(shè)一根光纜到110kV變電站，并且利用光纜終端盒轉(zhuǎn)接。為了不影響光端機的使用，在調(diào)試光纖過程中對每一個光纖回路都進行光衰減度的測試，保證了光端機傳輸介質(zhì)的質(zhì)量。

（2）監(jiān)控系統(tǒng)改造。監(jiān)控系統(tǒng)改造分為兩部分：光纖敷設(shè)和信息采集。敷設(shè)由6kV配電室、110kV變電站、直流屏室、研山箱變分別至調(diào)控中心的光纖。在配電室和直流屏室高壓柜兩側(cè)墻面上分別安裝球形攝像機，在調(diào)控中心安裝硬盤錄像機和顯示器，可靈活調(diào)整攝像角度及范圍。因110kV和35kV變電站已安裝監(jiān)控設(shè)備，只需將其監(jiān)控視頻通過新敷設(shè)的光纖傳至車間調(diào)控中心即可。通RS232/485轉(zhuǎn)換模塊將監(jiān)控模塊轉(zhuǎn)接至工控機串口服務(wù)器，實現(xiàn)對直流屏監(jiān)控信息的采集功能[1]。

（3）綜保系統(tǒng)升級。因配電室運行年限已久，綜保軟件版本過低，運行效率低下。需要對其進行升級改造。針對綜保存在的通信缺陷，將通信方式由串聯(lián)改成并聯(lián)，并且在高壓柜外部安裝通信箱，將所有通信線全部接至通信箱中，這樣可保證信號傳輸互不干擾。然后對所有高壓配電室綜保后臺進行升級，全部上傳至110kV變電站。引進光纖收發(fā)器和交換機，利于數(shù)據(jù)的統(tǒng)一采集。升級后的軟件功能強大，增加數(shù)據(jù)采集、實時數(shù)據(jù)處理、事件告警、人機主控界面、實時數(shù)據(jù)監(jiān)控、歷史數(shù)據(jù)庫、歷史數(shù)據(jù)綜合分析、語音功能、事件類型等功能。

（4）后臺數(shù)據(jù)上傳。后臺數(shù)據(jù)上傳包括變電站（室）綜保和計量后臺的數(shù)據(jù)，需要傳至調(diào)控中心。將變電站內(nèi)2臺備機中的1臺移至調(diào)控中心，站內(nèi)保留1主1備。在配電室保留后臺電腦，以集控站的方式將后臺信息上傳至變電站，再通過主備機在調(diào)控中心獲取信息數(shù)據(jù)。對于計量后臺信息，全部通過光纖上傳，由調(diào)度員在調(diào)控中心統(tǒng)一監(jiān)控電能計量。

各項技術(shù)改造以后，礦區(qū)電網(wǎng)順利實現(xiàn)調(diào)控一體化，開啟了一個難度更高、技術(shù)更強、管理更集約、應(yīng)急更快速的電力調(diào)控新時代，由于自動化監(jiān)控系統(tǒng)的實施，使得調(diào)度處理事故的流程明顯減少，很大地優(yōu)化了業(yè)務(wù)流程，實現(xiàn)了調(diào)度業(yè)務(wù)的扁平化管理。

本成果實現(xiàn)無人值守，投運后釋放出勞動力可以進行外部創(chuàng)效，在減少自身人工成本的基礎(chǔ)上，實現(xiàn)了效益的較大化。擴大了公司服務(wù)范圍，有力推動了公司的轉(zhuǎn)型發(fā)展。調(diào)度對電網(wǎng)運行狀況的掌控能力明顯提高，電網(wǎng)風(fēng)險得到有效預(yù)防和控制，事故的快速準(zhǔn)確分析與應(yīng)急處置能力顯著提升。

4.1簡介

安科瑞電氣股份有限公司根據(jù)配電室實際情況，結(jié)合多年的變電站和配電室的運行管理經(jīng)驗，了安科瑞配電室綜合監(jiān)控系統(tǒng)，實現(xiàn)了智能開關(guān)柜運行監(jiān)控、高壓開關(guān)柜帶電顯示、電流電壓等負(fù)載運行監(jiān)控、母線測溫監(jiān)測、電纜測溫監(jiān)測、環(huán)境監(jiān)測、有害氣體監(jiān)測、安防監(jiān)控、采暖通風(fēng)、門禁、燈光、風(fēng)機、除濕機、空調(diào)控制等功能。實現(xiàn)動力環(huán)境各數(shù)據(jù)的檢測與設(shè)備控制，實現(xiàn)動力環(huán)境優(yōu)化，避免運行環(huán)境的失控導(dǎo)致配電設(shè)備運行故障，保證維護人員，延長設(shè)備使用壽命，減少配電室粗放式管理導(dǎo)致成本過高，同時實現(xiàn)配電動力環(huán)境的分布式遠(yuǎn)程管理。

4.2系統(tǒng)功能

4.2.1 通信管理

安科瑞智能配電室綜合監(jiān)控系統(tǒng)可以完成對整個配電室范圍內(nèi)的通信設(shè)備進行管理、添加、刪除、控制和數(shù)據(jù)的實時監(jiān)測。

4.2.2實時監(jiān)測

安科瑞智能配電室綜合監(jiān)控系統(tǒng)人機界面友好，能夠顯示配電室設(shè)備的運行狀態(tài)，實時監(jiān)測配電室環(huán)境參數(shù)信息，如視頻、溫度、濕度、漏水/水浸、水位、有害氣體和電參量等。實時顯示有關(guān)故障、告警等信息。

4.2.3 數(shù)據(jù)查詢

在人機界面中，可以直接查看配電室個設(shè)備的運行數(shù)據(jù)。

4.2.4曲線查詢

在曲線查詢界面，可以直接查看遙測參量曲線，包括溫度、濕度、水位、有害氣體、電壓、電流等曲線。

4.2.5運行報表

查詢配電室內(nèi)設(shè)備的運行數(shù)據(jù)報表，包括日報表、月報表、年報表和查詢報表等。

4.2.6實時告警

安科瑞智能配電室綜合監(jiān)控系統(tǒng)具有實時告警功能，系統(tǒng)能夠?qū)ε潆娛覝囟取穸?、有害氣體、設(shè)備故障或通信故障等事件發(fā)出告警。告警如右圖所示：

4.2.7 歷史事件查詢

安科瑞智能配電室綜合監(jiān)控系統(tǒng)能夠?qū)Ξa(chǎn)生的所有事件記錄進行存儲和管理，方便用戶對系統(tǒng)事件和進行歷史追溯、查詢統(tǒng)計、事故分析。

4.2.8 用戶權(quán)限管理

為保障系統(tǒng)穩(wěn)定運行，設(shè)置了用戶權(quán)限管理功能。通過用戶權(quán)限管理能夠防止未經(jīng)授權(quán)的操作（如遙控的操作，數(shù)據(jù)庫修改等）?？梢远x不同級別用戶的登錄名、密碼及操作權(quán)限，為系統(tǒng)運行、維護、管理提供可靠的保障。

4.2.9網(wǎng)絡(luò)拓?fù)鋱D

安科瑞智能配電室綜合監(jiān)控系統(tǒng)支持實時監(jiān)視接入系統(tǒng)的各設(shè)備的通信狀態(tài)，能夠完整的顯示整個系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)?？稍诰€診斷設(shè)備通信狀態(tài)，發(fā)生網(wǎng)絡(luò)異常時能自動在界面上顯示故障設(shè)備或元件及其故障部位。

4.2.10遙控操作

安科瑞智能配電室綜合監(jiān)控系統(tǒng)可以對整個配電系統(tǒng)范圍內(nèi)的設(shè)備進行遠(yuǎn)程遙控操作。

4.3Acrel-2000E/B配電室環(huán)境監(jiān)控系統(tǒng)配置選型

礦區(qū)電網(wǎng)通過科技創(chuàng)新手段，實現(xiàn)無人值守改造。自投運以來，礦區(qū)生產(chǎn)穩(wěn)定，沒有因出現(xiàn)故障而導(dǎo)致停車的事故發(fā)生。新的運行模式為礦區(qū)電網(wǎng)的安全穩(wěn)定運行帶來顯著成效，有力推動了礦山電網(wǎng)智能化步伐，開創(chuàng)礦山轉(zhuǎn)型發(fā)展新局面。

[1] 杜景軍,常海莎,孫園園.淺談變電站(室)集中值守的實現(xiàn)[J].自動化應(yīng)用,2018(02):127-

128.

[2]劉利霞，常海莎，田立江.無人值守改造技術(shù)在礦山的應(yīng)用

[3] 安科瑞Acrel-2000EB配電室綜合監(jiān)控系統(tǒng)2020.04版