变电所后台监控系统的升级改造.pdf

1342020 年第 5 期 收稿日期 2020-01-03 作者简介 李庆振（1988-），男，汉族，2012 年毕业于上海海事 大学电力电子与电力传动专业，硕士研究生，工程师，现工作于 山东济矿鲁能煤电股份有限公司阳城煤矿机电技术科。 变电所后台监控系统的升级改造 李庆振 吴敬建 王矛庵 （山东济矿鲁能煤电股份有限公司阳城煤矿，山东 汶上 272502） 摘 要 阳城煤矿 110kV 变电所监控系统增设了小电流接地选线系统、SF6气体泄漏监控系统，对后台监控系统进行了 升级扩容，将井下各水平变电所的数据进行采集、分析、管理。通过一系列升级改造，实现对多数据的采集融合、数据处 理和故障预警，达到了提效减员的目的。 关键词 矿井变电所 监控系统 技术改造 中图分类号 TD611.2；TM764 文献标识码 B doi10.3969/j.issn.1005-2801.2020.05.049 Upgrading of Substation Background Monitoring System Li Qing-zhen Wu Jing-jian Wang Mao-an Yangcheng Coal Mine, Shandong Jining Mine Luneng Coal Power Co., Ltd., Shandong Wenshang 272502 Abstract Yangcheng Coal Mine added the small current grounding line selection system, the SF6 gas leakage monitoring system to the 110kV substation monitoring system. the background monitoring system was upgraded and expanded to collect, analyze and manage the data of the underground substations at all levels. Through a series of upgrading, the multi-data collection fusion, data processing and fault warning are realized, and the purpose of improving efficiency and reducing staff is achieved. Key words mine substation monitoring system technological transation 1 变电所后台监控系统概况 阳城煤矿 110kV 变电所后台监控系统采用分层 分布式、模块化、开放的网络结构，满足 IEC 关于 变电所自动化系统的技术规范。通讯管理层收集所 有测控装置、测控单元、保护设备及其他如直流屏、 电度表等智能装置，同时配备通讯管理功能，起到 规约转换作用，进行远动通信。后台监控层由后台 主机、人机接口设备等组成，负责完成整个变电所 的控制、监视和远程维护，完成对模拟量、数字量、 开关量等参数的实时采集和处理，并对间隔层的设 备进行管理和下发指令。 2 改造变电所后台监控系统的功能要求 2.1 模拟量采集 采集的参数有各段母线电压、各进出线回路 的电流、功率和频率等电量参数以及变压器的温度 等非电量参数。 2.2 数字量采集 采集的参数有馈线断路器位置信号、过负荷 保护信号、故障信号、各保护动作信号、重合闸动 作信号、远动通道故障信号、系统接地信号。 2.3 配合控制 配合控制中心实现各种断路器的遥控、遥信功 能、变压器的遥测、遥调功能。 2.4 监视功能 （1）控制回路断线；（2）监视层内各个设备 及后台系统内各子系统的工作状态；（3）各开关 状态变位及保护出口监视，并形成事件顺序记录； （4）遥信监视，变位后报警。 2.5 数据传输 （1） 和上级调度监控系统通信或信息转发； （2） 通信规约转换；（3）数据传输具备上下双向传输 通道；（4）具备将数据传至矿调度室的功能。 2.6 操作控制 可对断路器的分断与闭合进行操作，对调压变 1352020 年第 5 期 压器分接头进行调节控制。控制和操作可在变电所 内装置面板上进行操作，或者在监控系统的监控画 面以及键盘上发出命令完成，以此保证自动化系统 的使用灵活性。 2.7 系统自诊断及自恢复功能 能在线诊断监控保护系统，当发生故障时能即 时显示并发出报警信息。 2.8 远程维护功能 （1）数据库维护；（2）图表画面维护；（3） 监控系统诊断；（4）可查看遥测、遥信量，可查 看保护动作事件，可查看保护定值并进行修改，可 进行远方信号复归。 3 增设的子监控保护系统 3.1 小电流接地选线系统 PCS-9657D 接地选线装置适用于电力系统中性 点不接地或中性点经电阻、消弧线圈接地系统的单 相接地选线，被广泛用于变电所、发电厂及大型厂 矿企业的供电系统作为线路和母线单相接地故障报 警或用于线路接地保护跳闸。 该系统采用暂态法与稳态法相结合的选线方 法，以暂态法为主、稳态法为辅。采用每台装置最 大可接入 4 段母线的 4 路零序电压 4 路零序电流进 行选线。各段母线出线数可自由配置。 PCS-9657D 接地选线装置具有以下主要功能 暂态法比相法选线、暂态功率方向法选线、暂 态比幅法选线、零序过流方向法选线、辅助功能、 自检功能、直流掉电报警、硬件回路在线检测。 3.2 SF6气体泄漏监控系统 SF6泄漏在线监测报警系统主要由主机、温度 传感器、湿度传感器和气体传感器组成。气体传感 器安装在 SF6开关的下方，用以在线连续检测 SF6 开关室的氧气浓度和 SF6气体浓度。主机具有语音 提示、语音报警和人体红外探测等功能。主机通过 RS-485 总线轮询、实时显示各气体传感器的气体浓 度数据并在危险时给出语音报警信息，控制风机工 作。主机还可以通过 RS-485 总线实现与上位计算 机的数据传输和系统参数修改，组成计算机对 SF6 泄漏在线监测报警系统。 该系统目前应用于该矿 110kV 变电所的 SF6开 关室、 组合电器室（GIS 室）、SF6主变室。系统 结构如图 1 所示。 图 1 SF6气体泄漏监控系统结构图 4 变电所后台监控系统升级改造应用效果 110kV 变电所后台监控系统通过模块化升级改 造实现对井下 -312 变电所、-650 变电所、地面 1 堆煤变、地面 2堆煤变的继电保护设备及其他直流 屏、无功补偿、小电流接地选线、SF6 气体泄漏监 控等监控保护装置的多数据采集，分类汇总到后台 系统中，实现对多数据的采集融合、数据处理和故 障预警，达到了提效减员的目的。 （1）110kV 变电所值班员巡视 GIS 开关室时， 保证了巡视人员人身安全。 （2）10kV 供电系统出现单相接地故障时，不 再需要人工判断，小电流接地选线装置采用多种原 理自动进行选线，能够快速地判断出接地故障，大 大减少电网故障运行时间。 （3）110kV 变电所后台监控系统运行更加稳 定，对各类故障都能实现实时报警或自动跳闸，方 便变电所值班人员正确判断出现的故障并采取相关 措施，从而为该矿供电系统的安全运行提供了有力 保障。 （4）通过升级改造，提高了该矿变电所自动 化程度，实现减员 4 人，节约 40 余万元。 【参考书目】 ［1］ 徐政雄，朱鹏，马东超，等 . 后台监控系统在电 力调度中的应用 [J]. 科技信息，2013（09） 410440. ［2］ 韩荣莲，齐丽梅，李雪松 . 邯钢电力调度远动监 控系统的开发与应用 [J]. 科技创新导报，2008 （23）111. ［3］ 张晓波 . 微机保护后台监控系统的运行与维护 [J]. 内江科技，2009，30（08）8778. ［4］ 杨润生 .SF6气体泄漏监控报警系统在 GIS 高压组 合开关室中的应用 [J]. 中国高新技术企业，2013 （下转第 137 页） 1372020 年第 5 期 系统的无功功率和交变电流中谐波的增加。该项增 加会对煤矿电力供应的质量造成影响，产生大量的 电力浪费，长期工作在这种环境的设备其寿命会大 打折扣，进而加大企业的成本，造成浪费。该矿设 计的节能系统就是以此为基础，将节能设备并入供 电系统中，旨在将无功功率与谐振相互关联，在补 偿系统无功功率的同时，减少甚至消除其谐波，提 高电力质量，保证煤矿电气设备稳定持久的运行。 新系统主要用于该矿井下 1140V 的供电系统， 将设备并入原有系统，其中设备中的控制器通过对 共、分回路的调节来进行系统的无功功率的补充以 及谐振频次的消除工作。节能系统的结构设计图如 图 2 所示。 图 2 电气自动化节能系统设计结构示意图 在系统中发挥主要节能作用的为综合节能装 置，该装置的设计电路如图 3 所示。为了充分发挥 设备的功效，应设置功率因数控制器，当其低于设 定值时，就会触发补充回路，对电路中的无功功率 进行补充。为了保护设备，还需要安装保护器，具 体形式如下所示。 图 3 节能装置控制器设计电路 在电气自动化节能系统中，正常工作的装置， 除了要保证图 3 所示的控制器电路正常，还需要保 证装置主电路的正常，因此对于设备的主电路的设 计也是相当重要的。图 4 所示的是设备主电路的电 路图。 由图 4 可知，主电路由 4 部分回路组成，且回 路组成成分一致，分别有电容器、电抗器、节能智 能控制器、检测电路温度的温度器以及监测电路稳 定的电流电压表等。通过对设计系统的验证结果分 析，该系统有效解决了大功率设备无功功率增加与 谐振频次增加的现象，进而实现了设备平稳运行、 耗电量降低的目的。 图 4 节能装置设计主电路图 4 结语 本系统是以煤矿实际供电系统、电气设备实际 运行状态为基础，通过对文献资料的查询，将设计 出的节能装置与现有系统结合，组成新的节能电气 系统，从补偿无功功率与降低谐振波形的频率出发， 通过控制器的监测，对用电设备进行必要的以及相 对应的功率补充，同时还可以降低甚至消除谐振波 形出现的频次，降低了设备的损耗，提高了设备的 稳定性。 【参考书目】 ［1］ 张斌 . 煤矿电气自动化节能设计原则分析 [J]. 山 东煤炭科技，2017（05）95-96. ［2］ 白闻博 . 煤矿自动化电气系统创新设计 [J]. 中国 科技纵横，2015（19）131. ［3］ 李经伟 . 智能化技术在煤矿电气工程自动化中的 应用研究 [J]. 矿业装备，2019（02）148-149. ［4］ 任志玲，韩佳昊 . 基于 MPC 的煤矿井下排水系统 节能控制策略研究[J].系统仿真学报， v.27 （12） 164-168175. ［5］ 洪炎，郑晓亮，苏静明，等 . 模糊 PID 在嵌入式 冻结站变频节能中的应用研究 [J]. 计算机工程与 应用，2011，47（35）224-227248. （上接第 135 页） （18）31-32. ［5］ 孟庆莹，窦树霞 . 基于 JZ20-2 平台 SF6断路器使 用安全性及改进措施分析 [J]. 船海工程，2014， 43（05）41-4347.