田向东
华亭煤业大柳煤矿有限公司 甘肃平凉 744000
摘要：随着经济和各行各业的快速发展，煤矿井下变电所主要用于将供电系统的电压转换为不同的等级，满足煤矿井下各类用电设备的用电需求，是煤矿井下供电系统的核心，其运行时的安全性和稳定性直接关系到煤矿井下安全生产。随着煤矿井下各类用电设备数量和精密性的不断提升，对供电稳定性提出了更高的要求。
关键词：变电所；无人值守；自动控制；数据总线
引言
随着信息技术的不断进度，变电所实现无人值守是当前电网调度管理发展的方向，拟运用可靠的一次电力设备以及软硬件设施，通过先进的数据采集、传输等网络技术达到改变管理模式从而提高变电所工作效率的目的。
1井下变电所无人值守控制系统
1.1该井下变电所无人值守监控系统主要包括地面监控模块、井下数据传输系统和井下运行状态信号监控模块。地面监控模块是该无人值守控制系统的终端，变电所运行状态信号的监测数据均以一定的形式显示在监控中心的显示屏上，当出现异常时，系统会自动报警，并启动调整。监控中心内的控制人员可以远程监控和调整井下变电所的运行情况，出现异常时也可以通过控制终端实现对井下故障的远程排查。井下数据传输系统是用于传输各类监测信号的系统，数据传输系统要求具有较强的抗电磁干扰性，在确保井下高电磁干扰环境内数据传输的准确性方向，要求数据传输系统具有极高的数据传输速度，满足对各类视频监控信息的快速传输需求。同时，该数据传输系统还具备多线程并行处理技术，确保井下数据传输和井上控制信号传输的双向安全性，使地面下达的控制指令的反馈时间小于1.1s，报警故障反馈时间小于0.9s，确保对井下调节的及时性。
1.2系统分析
井下中央变电所原安装低压配电回路仅配有指针式电流表、电压表，不具有信号上传功能，且不能采集配电柜内断路器分合闸状态信号，不能实现远控的分、合闸操作。为实现低压系统的无人值守改造需为断路器增加电动操作机构，同时需增加具有以下功能的智能设备:①具有通信功能，能将采集到的信息进行上传，将上位机命令进行下传;②具有模拟量采集功能，能够采集低压柜内电压或电流信号;③具有数字量输入功能，能够对配电柜内断路器、接触器等主回路元器件分、合状态进行采集;④具有数字量输出功能，能够对配电柜内断路器、接触器等主回路元器件分、合闸控制。
2方案设计
2.1矿用隔爆兼本质安全型永磁真空组合馈电开关采用隔爆外壳一体式结构，总、分开关模式独立隔爆。采用CPS模块式断路器作为核心部件（即控制与断路器一体），集成断路器总成、工控屏总成、电源盒总成三部分作为馈电开关核心组件，各回路所有配件相互通用。当检修故障回路时，只需维修更换CPS断路器。高精度电动底车能够控制每个断路器的进到位（快插到位），退出到位（快插断开），并且在彩屏上，显示“到位”、“退出”字样，形成隔离开关功能，具备明显断口要求。
2.2组合馈电产品为隔爆型方形外壳，快开门结构，具备总分馈和接线腔两个独立的腔体，各腔体完全独立，每个馈电本体主腔为独立的隔爆腔，具备可靠地电气和机械闭锁，采用高精度电动底车控制每个断路器进出，当故障回路检修时，模块退出形成隔离开关功能，具备明显断口要求，不影响其它回路正常工作，保证分馈检修时绝对安全。
2.3各馈出回路采用采用模块式CPS断路器，即一体化（抽屉）模块结构设计，快插式连接，每个回路可以随意更换，每个断路器高度集成驱动单元包括（真空断路器、中间继电器模块、电流互感器、支路PLC保护器、先导模块、电源模块、零序互感器、漏电闭锁模块、电压采集模块、电抗器等元件），各支路PLC数据采用RS-485与显示屏通讯。
2.4具备1140V/660V电压自动检测自动切换，照明回路星角转换同样自动切换，无需人工调整电源变压器输入电压抽头，彩屏实时显示输电系统电压，合闸前负载侧三相无电压显示，合闸后实时显示系统三相线电压，观察负载侧三相电压变化，及时判断发现真空管粘连或漏气及断相现象。三相真空管腔室及触头温度的监控显示，有效控制掌握馈电开关运行温升的情况，以利设备能长期稳定的工作。
2.5采用漏电闭锁检测，直流附加法对地检漏正负极性在显示屏菜单里直接转换，方便与移变低压保护箱直流附加法（总开关）及负载侧磁力起动器漏电闭锁对地极性等兼容。
2.6开关每个回路具备独立5寸配置窗口彩色液晶屏，独立电源供电，全中文显示各自回路合分闸状态、电压值、电流值、电阻值、设备类型、过流整定值、短路整定值等参数，菜单式操作；同时具有完善的自诊断功能，可实时显示开关状态、负荷电流电网电压、有功功率、无功功率、功率因数、电度计量等功能，故障类型及故障参数的记忆查询功能，各种故障记忆次数不少于3000次；下拉式菜单参数设定，具备参数修改功能，整定设置直接输入数字；具有短路、过载、断相/不平衡、漏电、漏电闭锁、欠压/过压保护功能，支持相敏短路保护以及自检等功能。门盖上有合闸、分闸、急停、短试、漏试、复位，上下选择及电动车进出控制按钮，为设备提供信息查询和参数设置，真正实现人机对话。
2.7采用高性能保护对系统进行实时监控和保护，当线路出现短路、过载、漏电闭锁、断相、过电压、欠电压、三相对称性漏电等故障时，开关能自动有选择(与总馈电开关配合时)、快速地切除故障线路，并对开关实施闭锁，只有解除故障，并经人工复位后才能重新合闸送电。
2.8具有漏电闭锁保护功能，模拟漏电、短路等试验功能，漏电保护具有绝缘电阻值在线显示功能，具有风电瓦斯闭锁功能。
2.9提供远程通讯的MODBUS-RTU协议（开放通讯协议），支持“四遥”功能，同时支持RS485通讯功能，在综合自动化组网时免费提供通讯协议，并积极配合第三方完成电力监控系统的实施。配备相应的通讯接口，能实时上传参数、事件、故障信息等，可直接接入监控网络，不需安全隔离装置，方便组网集控，便于接入井下电网综合自动化系统，能与变电所无人值守系统无缝对接。
3系统组网
井下各变电所本次新增2台KJ736-F矿用隔爆兼本安型电力监控分站，通过ＲS485总线连接高压配电柜内微机综合保护装置、低压系统内多功能智能仪表及远程智能I/O模块等。煤矿目前已建成井下光纤工业以太环网，井下主变电所设有环网交换机，采集的现场数据可通过井下光纤工业以太环网上传至地面集控室。
4井下变电所无人值守控制系统的应用
a)实现了真正意义上的井下无人值守，原先每个变电所需要配备7-8名专业变电工才能满足对变电站稳定运行的监控需求。该系统投入运营后，每个矿只需要在井下总共配备三四人的应急小组即可确保井下的供电安全，人员精简可达20人以上。b)故障定位和处理速度提升。该自动控制系统能够根据变电所的实际运行情况，对异常数据进行监控和分析，出现故障后能够自动定位故障原因，将故障原因和处理方案显示在监控终端上，同时能够自动启动故障排除程序，排除部分故障。该系统投入运营后，将故障定位时间缩短了80%以上，极大地提升了无人值守变电所的工作可靠性。c)矿井供电系统自动化程度提升。该系统投入运行后将各类供电数据清晰、直观地显示在监控中心的显示屏幕上，只需1名值班人员即可全面掌握全矿供电系统的运行状态。新的管理运行模式使井下变电所的日常工作进一步简单化、流程化和信息化，为建设数字化矿山迈出了坚实的一步。
结语
该系统能够通过对变电所运行状态信号的监测，自动判断运行情况，当故障发生时，能够自动提示故障原因，提出处理方案，极大地提升了变电站工作的自动化和智能化程度，实现了无人值守。
参考文献:
［1］潘俊涛，孔庆军．煤矿井下采区变电所无人值守监控系统的应用［J］．煤炭工程，2006，38(8):98－99．