1.刘鹏飞 2.朱福文
1.
河南宝雨山煤业有限公司 河南省洛阳市 453700
2.焦作煤业（集团）有限责任公司 河南省焦作市 454000
0 引言
随着煤炭生产自动化、信息化、机械化水平的不断提升，各种重装备、新设备的不断投入，煤矿智能化建设的加快，煤矿原有电力监控系统已不能有效满足煤矿智能化建设需要，通过对原有电力监控系统的智能化研究和改造，可以有效提高煤矿供电的安全能力和智能化水平。
1 现状
目前我国的电力监控系统，虽然满足基本的井下作业要求，但在安全系数方面，产品性能方面仍存在较大的不足，部分产品存在着易跳闸，速度定位慢，无法进行信息整合的缺点。且存在机房、硐室未安装门禁系统，未实现关键设备、部位温度监测全覆盖，不具备遥视功能，不能实现对闯入供配电区域的人员、检修人员的不规范行为进行自动识别并通过现场语音系统进行报警警示，不能做到变压器、馈电装置、安全设施等监控的全覆盖，不能满足煤矿智能化建设的要求。
2 主要研究开发方法及技术路线
（1）井下变电所高低压开关视频联动功能改造
在井下变电所增加矿用本安型摄像仪（分辨率达1080P，自带红外灯、内置拾音器、喇叭，可对讲）、矿用隔爆兼本安型直流稳压电源（备用电池工作时间不小于2小时），地面配套监控主机、存储设备、48路网络视频矩阵等设备，实现井下变电所与地面集控中心视频联动。
（2）井下变电所低压馈电及照明综保开关升级改造
将井下变电所低压馈电开关所用不同规格型号保护器更换为WZB-6GT型智能保护器，实现馈电开关“四遥”功能；将井下变电所使用的老式2.5kVA或4kVA照明综保更换为新型8.0kVA或10kVA照明综保，在变电所内加设本安信号转换器，并接入矿井电力监控系统，实现照明综保“四遥”功能。
（3）防越级跳闸系统单独成网改造
在井下各级变电所之间新敷设多根MGTSV-16型防越级跳闸专用光缆，使防越级跳闸系统单独成网，保证防越级跳闸系统可靠稳定的运行。
（4）地面工广变、选煤厂等变电所并入电力监控系统改造
在工广变、选煤厂等变电所新增KJ357-Y型地面电力监控分站，并接入环网。
（5）井下变电所高低压开关防电压跌落改造
对井下变电所高压开关（进线开关、出线开关、联络开关、局部通风机和瓦斯泵等重要负荷的变压器控制开关）和低压馈电开关（局部通风机、瓦斯泵回路）增加CKDSY型防失压模块，增加瞬时失压保护，在供电线路瞬时失压时开关不跳闸断电，且延时时间不低于地面变电站备自投动作时间。
（6）选择性漏电系统
选线装置实时采集系统故障信号，应用多种选线方法进行综合选线，具体包括：智能群体比幅比相法、谐波比幅比相法、首半波法、无功功率方向法、有功分量法等。装置通过粗糙集理论确定各种选线方法的有效域，根据故障信号特征自动对每一种选线方法得出的故障选线结果进行可信度量化评估，采用证据理论将多种选线方法融合到一起，应保证各种选线方法之间实现优势互补。
（7）井下局部通风机自动化升级改造
通过将井下顺槽使用的QBZ系列老式双风机开关更换为新型QJZ-2×120/1140(660)SF型双电源真空电磁启动器，具备远程控制接口，通过QJZ风机开关485通讯线，将风机开关连接至井下新建KJ841分站、通过井下现有万兆环网采集实时数据，通过网线上传至地面风机专用中控器（KJ357风机系统）。
（8）井上、下变电所门禁系统改造
通过在井上、下变电所安装门禁控制装置，保证变电所日常运行的安全可靠性。采用矿用门禁装置，主要由门禁控制器、进门读卡器、电动锁、门磁、开关电源和ID/IC感应卡几部分组成。井上、下的门禁控制器通过以太网与控制中心的电脑主机进行连接通讯，可实现门禁系统的远程控制。
（9）地面、井下电缆沟、桥架实现在线红外温度监测改造
通过采用电缆沟红外监控系统，将前端的电力设备发热状况红外探测器设备安置于希望实时监控电缆沟、桥架温度信息的监控点，通过网络通信传输部分，使得这些实时信息发送到后端管理控制端的服务器中，留存报警记录，方便日后查询，并且通过控制计算机也可以实时获得监控点的各种信息，方便安全维护人员在第一时间掌握设备运行状况。
3 达到的技术水平和效果
1、通过对井下变电所增加视频联动功能，实现了地面与井下变电所进行定点对讲及整体对讲，对讲声音清晰、洪亮；可直接对变电所进行视频监视，并且当变电所有异常侵入时进行报警；当变电所发生开关跳闸、保护动作等事件时，将自动弹出事故回路所在变电所的画面。
2、井下变电所低压馈电开关智能保护器升级改造后，通过操作开关上的按钮或者红外遥控器，可以在开关上对保护器的通讯地址、保护电流、额定电压、延时等十几种整定值进行本地和地面远方整定和修改，升级改造后，低压馈电开关将具有能够进行远方短路测试、远方漏电测试、远方分励测试等功能；井下变电所照明综保升级改造后，将具备能够进行远方分、合闸和漏电测试等功能。
3、井下敷设防越级跳闸专用光纤后，防越级跳闸系统将运行更加可靠稳定，保证了矿井电力系统的安全运行。
4、地面工广变和选煤厂等变电所接入电力监控系统后，使矿井电力监控系统的覆盖面更加完善，使矿井真正实现井上、下变电所的无人值守。
5、井下变电所高压（进线开关、出线开关、联络开关、局部通风机和瓦斯泵等重要负荷的变压器控制开关）开关和低压馈电开关（局部通风机、瓦斯泵回路）防电压跌落升级改造后，增加了瞬时失压保护，在供电线路瞬时失压时开关不跳闸断电，解决了供电系统闪络、电压大范围波动造成的井下大面积停电问题。
6、用于选择性漏电保护的选线装置能准确识别直接接地、经电阻接地、经弧光接地、间歇性弧光接地等复杂的故障类型。具有系统不平衡过滤功能，在不接地状态下装置实时监测各线路出口处不平衡电流，在系统发生接地时有效地将不平衡电流滤掉，从而保证选线的准确性。
7、井下局部通风机自动化改造后，实现了井下局部通风机远程自动倒台，可实时监测风机运行电压、电流、功率等，可实现远程检测备用风机电源状态，并具备失电报警功能，实现对井下局部通风机及配电点的遥测、遥控、遥信、遥调等功能。
8、通过对井上、下变电所安装门禁系统，对进出变电所的相关工作人员实施严格的监管，同时对人员的进入以及离开的时间，或者对变电所内相关工作人员的具体活动状况进行准确的考核与记录，保证变电所日常运行的安全可靠性。
9、通过对地面、井下电缆较集中的电缆沟、桥架安装在线红外温度监测，实现超温预警、报警功能，能够有效预防电缆、电线火灾事故的发生，从而保障设备的电力输送。
4 结论
通过对矿井智能化电力自动化子系统的升级改造，保证了矿井各变电所及井下局部通风机的安全可靠运行，解决了矿井由于供电系统闪络、电压大范围波动造成的井下大面积停电问题，提升了矿井输电线路运行的安全性能，形成当矿井电气设备、线路发生故障时由被动去处理变主动去预防的模式，为矿井供电系统的安全高效管理提供可靠的保障。
通过统一的监测平台对视频、温度、湿度、门禁等数据进行巡检对比和趋势分析，及时发现配电站室电力设备运行情况和环境中存在的安全隐患及故障先兆，提高煤矿变电所运维检修自动化和智能化水平，确保设备安全可靠运行，实现煤矿变电所的无人值守、远程智能运维。
无人值守综合监控系统，集成了多种功能，对变电站的运行具有重要意义。它能减少巡检人员工作的强度，弥补变电站取消运行人员，直观性不强的弱点，加强变电站的安全、保卫工作，提高变电站运行水平，为变电站的科学管理提供了更为集中有效的技术支撑，对调度指挥、科学决策提供了直观、可靠的手段。可促进供电网络的安全稳定运行，提升供电板块现代化管理水平。
智能化电力自动化子系统的升级改造后减员增效效果显著，井上下每个变电所、井下每个局部通风机配电点可减少岗位工4人/天；井上下电缆沟、桥架实行在线红外温度监测后，巡线人员可减少2人。
作者简介:刘鹏飞 ，1986年1月17日 男 汉族 籍贯新乡 本科 河南理工大学，机电工程师
。
朱福文，1974年01月09日出生，男，汉族，籍贯河南省原阳县，河南理工大学、本科，矿山机电工程师。