浅谈煤矿井下无入值守变电所技术研究与应用

摘要：针对目前煤矿电力监控系统主要实现变电所供配电设备的监控，未对变电所环境和人员进行监测，存在无人值守安全隐患问题，提出了煤矿无人值守变电所监控系统的技术架构，重要分析和研究了无人值守变电所环境监测及联动技术要求，介绍了无人值守变电所环境监测和门禁联动、语英联动、环境联动及视屏联动技术的具体实施方案。无人值守变电所环境监测及联动技术的实施完善了煤矿无人值守变电所监控技术，提高了煤矿供电的安全性和可靠性

关键词：井下变电所；无人值守变电所；环境监测；联动技术

0、引言

煤矿井下变电所是煤矿供配电系统的重要组成部分，它的安全可靠运行是煤矿安全生产的基本保证。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。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。为此，本文提出一种以层次架构为基础的煤矿井下无人值守变电所监控系统技术实现方案，以环境监测、门禁联动、语英对讲、视屏监控等技术手段，将多种不同业务数据流统一到同一软件平台上处理，实现自动逻辑判断和协同控制，能达到真正意义上的无人值守变电所，从而完善了现有的煤矿供电监控系统功能,提高了煤矿供电的安全性与可靠性。

1、无人值守变电所监控系统的技术架构

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，如图1所示。

图1无人值守变电所监控系统架构

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，如监控分站、通信管理机、联动接入装置等，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。本文主要介绍无人值守变电所环境监测、门禁联动、语英对讲、视屏监控等技术。

1. 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。

2、安科瑞AcrelCloud-1000变电所运维云平台

2.1 概述

基于互联网＋、大数据、移动通讯等技术开发的云端管理平台，满足用户或运维公司监测众多变电所回路运行状态和参数、室内环境温湿度、电缆及母线运行温度、现场设备或环境视屏场景等需求，实现数据一个中星，集中存储、统一管理，方便使用，支持具有权限的用户通过电脑、手机、PAD等各类终端链接访问、接收警报，并完成有关设备日常和定期巡检和派单等管理工作。

2.2 应用场所

适用于电信、金融、交通、能源、医用卫生、文体、教育科研、农林水利、商业服务、公用事业等行业变配电运行维护系统的新建、扩建和改建。

2.3 系统结构

系统可分为四层：即感知层、传输层、应用层和展示层。

感知层：包含变电所安装的多功能仪表、温湿度监测装置、摄影头、开关量采集装置等。除摄影头外，其它设备通过RS485总线接入现场智能网关RS485端口。

传输层：包含现场智能网关和交换机等设备。智能网关主动采集现场设备层设备的数据，并可进行规约转换，数据存储，并通过交换机把数据上传至服务器端口，网络故障时数据可存储在本地，待网络恢复时从中断的位置继续上传数据，保证服务器端数据不丢失。

应用层：包含应用服务器和数据库服务器，若变电所数量小于30个则应用服务器和数据库服务器可以合一配置。服务器需要具备固定IP地址，以接收各智能网关主动传送过来的数据。

展示层：用户通过手机、平板、电脑等多终端的方式访问平台信息。

2.4 系统功能

2.4.1 用能月报

用能月报支持用户按总用电量、变电站名称、变电站编号等查询所管理站所的用电量，查询跨度可设置为月。

2.4.2 站点监测

站点监测包括概况、运行状态、当日事件记录、当日逐时用电曲线、用电概况。

2.4.3 变压器状态

变压器状态支持用户查询所有或某个站所的变压器功率、负荷率、等运行状态数据，支持按负荷率、功率等升、降序排名。

2.4.4 运维

运维展示当前用户管理的有关变电所在地图上位置及总量信息。

2.4.5 配电图

配电图展示被选中的变电所的配电信息，配电图显示各回路的开关状态、电流等运行状态及信息，支持电压、电流、功率等详细运行参数查询。

2.4.6 视屏监控

视屏监控展示了当前实时画面（视屏直播），选中某一个变配电站，即可查看该变配电站内视屏信息。

2.4.7 电力运行报表

电力运行报表显示选定站所选定设备各回路采集间隔运行参数和电能抄表的实时值及平均值行统计。

2.4.8 警报信息

对平台所有警报信息进行分析。

2.4.9 任务管理

任务管理页面可以发布巡检或消缺任务，查看巡检或消缺任务的状态和完成情况，可以点击查看任务查看具体的巡检信息。

2.4.10 用户报告

用户报告页面主要用于对选定的变配电站自动汇总一个月的运行数据，对变压器负荷、配电回路用电量、功率因数、警报事件等进行统计分析，并列出在该周期内巡检时发现的各类缺失及处理情况。

2.4.11 APP监测

电力运维手机支持“监控系统"、“设备档案"、“待办事项"、“巡检记录"、“缺失记录"、“文档管理"和“用户报告"七大模块，支持一次图、需量、用电量、视屏、曲线、温湿度、同比、环比、电能质量、各种事件警报查询，设备档案查询、待办事件处理、巡检记录查询、用户报告、文档管理等。