煤矿井下无人值守变电所应用及其改进(1).pdf

Value Engineering 0 引言 煤矿井下区域分布广， 负荷种类多， 地质条件复杂， 存 在较多的安全隐患， 如果出现供电故障， 对煤矿安全生产 造成严重影响。现代数字化矿山建设不断推进， 某煤矿也 积极发展数字化矿井， 根据生产实际， 某煤矿采用供电远 程测控系统， 井下变电所实现了无人值守。现代化矿井发 展的必然趋势之一是煤矿井下无人值守， 采用微机集中监 控井下变电所供电系统。该煤矿是国有大型煤矿， 变电所 建设年限较早， 需对该矿的变电所进行改进。本文对该煤 矿的无人值守变电所应用进行分析， 完善煤矿供电监控系 统， 保证煤矿供电的安全性。 1 某煤矿井下无人值守变电所监控 某煤矿井下无人值守变电所应用的监控系统， 由决策 层、 电力层、 网络层、 感知层等结构构成。感知层包括数据 终端设备、 摄像头、 可编程控制、 远程终端单元， 以及其他 智能部分等。感知层能够与智能终端相结合， 对开关量参 数、 电网参数、 环境参数等进行采集， 实现测控一体化。网 络层由 IP 网络、 数据通信网关、 数据采集、 其他末端系统 和通信系统等构成。网络层能够解决系统数据的传输问 题。CANBus 为串行总线系统， 连接执行器、 控制器、 传感 器等， 为 ISO11898CAN 执行标准[1]。Modbus 利用公用线 路、 局部专用线路连接， 发出所有的通信。 其组成包括可编 程序控制器、 计算机。 可以支撑多个控制器的顺利通讯， 支 持多个远程从属控制器。中心主机与各 PC 利用 Modbus 信息交换。RFID 为射频识别系统， 是一种无线通信技术， 能够编写数据信息， 识别特定的目标。 电力层包括基础层、 数据共享交换平台等。基础层运行可以应用 Linux、 Windows。数据共享平台利用服务总线， 进行数据的实时 交换。 决策层包括视频监控系统、 应急管理体系、 人员定位 系统等。 （图 1） 2 改进煤矿井下无人值守变电所环境监测技术 2.1 门禁监测 人员管理是煤矿井下无人值守变电所的管理重点。 门 禁监测系统十分重要，监控相关工作人员的出入情况， 应 用工作人员的定位系统、 行程开关等， 进行记录和监控[2]。 了解变电所相关工作人员的活动状况， 为工作人员的考核 提供参考， 体现其公平性与公正性。 2.2 瓦斯监测 监测瓦斯情况， 对瓦斯的实际含量进行实时了解。为 保证工作人员、 变电所的安全， 需要科学监测空气瓦斯的 浓度， 保证在科学的浓度范围内。对于供电系统周围瓦斯 的含量， 也要加强监测， 合理使用监测设备。 如果瓦斯浓度 超标， 能够及时预警， 并进行处理[3]。在变电所的关键位置 上， 安装瓦斯监控传感器， 保证安全运行供电系统， 连接转 换利用信号连接传输实现， 能够将内部数据信息精确传输。 2.3 烟雾监测 由于煤矿井下处于比较潮湿的环境下， 因此， 变电所 的设备可能出现接触不良的问题， 导致火灾事故。烟雾监 测十分重要， 监测煤矿井下环境中的烟雾浓度， 利用烟雾 要要要要要要要要要要要要要要要要要要要要要要要 作者简介院徐志红 （1971-） ， 女， 新疆乌鲁木齐人， 工程硕士， 新疆 煤炭技师学院高级讲师， 长期从事煤矿电气相关专业 教学和培训工作。 煤矿井下无人值守变电所应用及其改进 Application and Improvement of Unattended Substation in Coal Mine 徐志红 XU Zhi-hong （新疆煤炭技师学院， 乌鲁木齐 830027） （Xinjiang Coal Technician College， Urumqi 830027， China） 摘要院井下变电站是煤矿配电系统的重要组成部分， 与煤矿的安全开采、 经济水平密切相关。 本文以某煤矿为例， 探究无人值守变 电所在煤矿井下的实际应用， 分析无人值守监控系统的实际情况， 并提出改进的措施。 Abstract The underground substation is an important part of the coal mine power distribution system, and is closely related to the safe mining and economic level of the coal mine. This article takes a coal mine as an example to explore the practical application of the underground mine where the unattended substation is located, analyzes the actual situation of the unattended monitoring system, and proposes measures for improvement. 关键词院煤矿； 无人值守变电所； 监控系统 Key words coal mine； unattended substation； monitoring system 中图分类号院TD611文献标识码院A文章编号院1006-4311 （2020） 15-0235-02 图 1 无人值守变电所监控系统示意图 235 价值工程 传感器， 及时发现问题。 监控系统与烟雾传感器连接， 进行 数据联动， 从而可以对变电站的内部运行状况进行实时监 测， 方便工作人员的全面了解， 从而实现无人值守监控系 统的功能。 2.4 温度监测 在变电所设备运行过程中，会有大量的热量产生， 增 加周围环境的温度。煤矿井下的变电所设备， 通常比较集 中， 需要加强温度的控制， 避免温度过高， 影响供电系统的 正常运行。 要保证变电所系统设备的温度处于可控的情况 下。根据煤矿井下的功能需求以及实际环境情况， 设置温 度传感器。有的设备工作中会有大量热量的产生， 需要重 点监测， 设立专门的温度传感器， 实行一对一监测。 注意一 些特殊情况， 保证能够准确对事故进行预警。将温度传感 器与分站监控系统相连接， 分析联动装置情况， 发挥监控 的作用。 2.5 视频监测 煤矿井下变电所处于无人值守的情况， 远程监控进行 直观视觉监视的同时， 还要对电网的数据信息进行全面监 测。安装视频摄像仪装备在变电所中， 对环境、 人员、 设备 等， 进行有效的视频监测。 通常在一个变电所中， 安装两台 摄像机， 分别监测工作人员的运动情况， 以及设备的运行 情况。 3 改进煤矿井下无人值守变电所预警与联动技术 煤矿企业需要对电子监控软件系统进行研究开发， 完 善实际功能。获取电网监控外的监测数据信息， 使相关工 作人员对井下的实际开采情况能够全面、 及时地了解和掌 握， 从而做好安全措施。电子监控软件系统需要有报警设 定、 视频解码控制、 逻辑判断等功能， 在设备远程操作前， 判断与处理环境数据。与联动诊断指令功能相结合， 提供 数据信号， 比如语音、 声光等显示， 方便接受预警与执行， 对监控画面实时记录， 执行结果实时输送。 3.1 门禁联动 为保证工作人员的活动， 经过红外传感器， 可以将电 力监控联动模块增加在门禁监测系统中。通过门禁联动， 向地面的监控系统及时发送监控站信息。 监控系统也具有 语言对讲功能，从而帮助管理人员了解工作人员的状态， 并且可以进行有效的沟通。 3.2 环境联动 进行环境联动， 比如如果瓦斯浓度超过限制， 监控系 统会立即发出预警信号， 并且通过语音广播系统， 附近的 工作人员能够获得相应的声光和语音提醒。 通过逻辑判断 与阈值， 对环境的参数信息进行实时监测， 提醒意外的发 生。避免故障事故的进一步扩大， 及时采取科学的控制措 施， 促进变电所的安全、 可靠运行。 3.3 视频联动 地面监控后台可以影像录像，如果监控系统发现故 障， 会立刻形成现场状况的影像， 向监控中心发送记录视 频。 根据记录视频， 不仅能够及时有效处理故障， 并且能够 进行回顾， 从而总结分析故障事故的原因， 制定措施， 避免 类似的故障再次发生。 交换机、 监控分站中， 接入摄像仪网 络接口， 利用客户/服务器模式输送信息。采集数据信息并 同时输送， 实现系统后台的有效运行。 根据逻辑控制算法， 使用 SDK 控制视频窗口、 ActiveX 控件，对设备的运行状 况进行视频监视。 3.4 语音联动 如果诊断出开采事故， 利用语言播报能够及时提醒相 关工作人员， 解决相关的故障问题。实现语音联动， 应用 VOIP 语言通信系统， 设置 IP 语音对讲设备。多方实时对 讲， 数据信号的传导， 应用 UDP 组播方式。将摄像仪的网 络接口向系统传输， 利用环网交换机、 电力监控站。 监测数 据利用信息数据收集方法，通过软件与控件显示界面、 SDK 连接[9]。故障问题被无人监控系统监测出来， 语音联 动系统开始启动。地面监控台对故障现场的实际状况， 进 行调查分析。通过逻辑控制核算， 变电站的所有组图视频 都可以被监测。 4 煤矿无人值守变电所的应用情况 某煤矿使用无人值守变电所远程监控系统， 利用数字 化微机综合保护器设备， 改进变电所高压开关的综合保护 器。利用数字化微型保护器为主站， 接入 RS485 信号， 可 以提供更多的通讯数据信息， 促进无人值班变电所的安全 运行。 电力监控站中， 将 2 路本安摄像仪接入， 利用光纤， 对 变电所的运行远程监控， 与软件结合， 进行视频联动。 如果 系统自动切换视频信号， 或者开关出现故障， 可以实现值 班人员与工作人员的语音对讲。使用以太网连接模式， 将 监控站与语言通讯装置进行连接。井下变电所的声音信 息， 要与地面实现同步， 从而实现实时的监测以及语音报 警功能。 电力监控站接入 2 路红外传感器信号、 2 路门禁开关 量信号， 有效联动视频信号， 对工作人员在变电所的活动 进行实时监控。 接入温度、 烟雾等传感器， 实时监控井下开 采环境。 如果出现超温问题， 变电所系统自动跳闸， 避免出 现火灾故障。 该矿无人值守变电所实现了视频、 门禁、 环境、 语音的 联动， 以及遥调、 遥测、 遥控等功能， 使无人值守更加安全、 可靠。 无人值守监控系统具有良好的技术效益、经济效益、 社会效益。无人值守监控系统减少了变电站故障发生率， 有利于提高煤矿生产运行的安全性。值班领导能够直观 调动生产过程， 进行实时监控。 变电所只需要安排人员巡 视。利用故障报警系统， 维修人员可以快速排查故障， 及 时处理。 5 结语 随着数字化矿山建设的发展， 对无人值守变电所也提 出了更高的要求。煤矿井下变电所的环境参数， 对煤矿的 安全运行有重要的影响， 包括温度、 烟雾、 瓦斯等等。无人 值守变电所的联动技术、 环境监测， 为煤矿变电所的建设 提供技术支持， 促进监控功能的完善， 有利于保障供电的 安全性， 促进煤矿工作的顺利进行。 参考文献院 [1]张玮琛.煤矿井下变电所无人值守的运行与管理[J].西部探 矿工程， 2019， 31 （7） 186-187. [2]尚通船.柳湾煤矿井下采区变电所无人值守监测监控系统 的开发研究[J].机电工程技术， 2019， 48 （9） 65-66， 141. [3]杨文广.煤矿井下变电所无人值守系统设计及应用[J].机械 管理开发， 2019， 34 （1） 203-204. 236