煤矿变电站自动化控制系统

钞健

摘要：煤炭行业用电较为特殊，较大的基础使用量一定程度上促进了煤炭行业的发展，并使变电站在矿产生产中得到广泛使用。多数情况下，变电站稳定性直接决定输电系统的运行稳定。但实际运行中变电站故障类型较多，加上矿采灾害，矿企管理成本迅速增加。因此，煤矿开采中，变电站的使用需要进行优化，并提前做好各种环境下的紧急管理预案，以保证煤矿开采安全。

关键词:煤矿供电；变电站；自动化控制；优化措施

引言

煤矿变电站是煤矿生产的重要基础设施,其运行状态直接影响煤矿安全生产,通过应用自动化控制系统,可以实现对变电站的实时监控、智能分析和自动控制,及时发现和处理异常情况,避免事故发生,提高煤矿安全生产水平。煤矿变电站自动化控制系统对变电站的运行状态进行监视和控制,实现对供电线路、变压器、断路器、隔离开关等电气设备的自动控制,使供电系统及电力设备达到“无人值守”或“少人值守”的目的,从而提高供电质量和经济效益。

1煤矿变电站常见问题

1.1变电站调度问题

煤矿变电站与传统用电环境有较大差异，实际管理中相关人员容易忽视外界环境影响，进而出现调度问题。另外，相关调查报告指出，部分矿坑中相关人员对变电站内部设备运行状态并不熟悉，仅通过显示数据来整体进行调配。而在巡检计划安排中，人员调度重点也多以传统变电故障为主，很少根据实际用电环境进行调整。比如矿洞环境下电缆及其他设备损耗率较高，需要对变电设备外壳及线材进行充分检查，排除外界腐蚀对设备的影响，但实际调度中多数矿点并未有相关意识。

1.2变电站操作问题

现阶段煤矿变电站操作较为特殊，需要技术人员根据实际情况对线路进行调试。但在部分技术储备较弱的地区中，技术人员操作很难形成统一标准，操作失误屡见不鲜。不规范操作行为不仅会导致安全隐患，还会使变电站运行逻辑混乱，对变电站线路产生巨大损耗。同时，由于部分矿体较大，大范围的变电站作业会降低技术人员操作精度。另外，部分操作环境需要技术人员针对具体需求进行调整，而现阶段适合矿采环境的管理实例整体较少，业界影响十分有限。

1.3管理问题

在变电站管理中，技术人员需要实时监控变电设备的基本运行状态、变化趋势，并为部分矿产行为提供数据支持。但现阶段矿采地区变电站管理依旧沿用传统管理模式，数据调整空间十分有限，很难满足特殊用电需求。另外，在意外事故应对方面，现阶段变电站管理较为被动，多数情况下都依靠传统方式进行灾害规避。而在人力资源管理中，管理逻辑较为落后，开采周期被明显延长。

1.4运行模式问题

现阶段煤矿变电站运行主要分为三种，即人员留守、无人值守与固定人员排班三种。人员值守能够时刻监控变电站数据变化，判断用电站运行状态。在部分复杂运行模式中，该方式可以保证变电站的基本运行稳定。人员留守主要是强化故障应对能力，进一步提高故障易发生处的紧急处理能力。人员留守仅强化了预警能力，但管理中还存在较多的管理盲区。无人值守管理模式虽然节省人力资源，但大多通过智能方式对变电站进行管理，适用于简单环境下的基础管理。矿井深处用电环境复杂，智能管理模式难以捕捉异常数据，进而造成资源的浪费。

2煤矿变电站自动化控制系统优化措施

2.1系统特点

煤矿变电站自动化控制系统的特点如下:①可靠性。采用可靠的技术和设备确保系统的稳定运行,减少故障率。②灵活性。系统采用模块化设计,可以根据不同的需求进行灵活配置,满足不同的电力需求。③可维护性。系统具有远程监控和故障诊断功能,方便进行维护和故障处理。④实时性。系统可以实时采集和处理数据,快速作出决策和控制。⑤远程控制。系统可以通过网络进行远程监控,方便进行管理和维护。⑥智能化。系统具有智能化的控制策略和算法,可以自动调节电压和电流,提高电力传输效率。

煤矿变电站自动化控制系统具有高可靠性、灵活性、可维护性、实时性、远程控制和智能化等特点,可以提高煤矿生产的效率和安全性,降低运营成本。

2.2系统功能

煤矿变电站自动化控制系统包含以下功能模块。1)数据采集模块:负责实时采集设备的运行状态和环境参数。2)数据处理模块:负责对采集的数据进行预处理、分析和存储,实现异常检测和故障预测。3)自动控制模块:负责根据设定的控制策略或操作指令,自动控制设备的运行状态。4)人机界面模块:负责提供可视化界面,以便操作人员查看系统状态、执行操作和设置参数等。5)通信模块:负责与外部系统进行数据交互和通信,包括与其他自动化设备、监控中心等通信。

煤矿变电站自动化控制系统能够实现电压控制、智能分析和自动控制等功能。1)电压控制:系统可以根据电力需求进行自动调压,保持电压稳定。2)电流控制:系统可以根据负载情况自动调节电流,避免过载和短路。3)电路保护:系统具有过流、过压、欠压等保护功能,可以及时切断故障电路,保护设备安全。4)数据采集和监控:系统可以实时采集各种参数,如电压、电流、温度等,并进行监控和显示。5)远程控制和监控:系统可以通过网络进行远程控制和监控,方便进行管理和维护。6)智能化控制:系统具有智能化控制策略和算法,可以自动调节电压和电流,提高电力传输效率。

2.3建立无人值班的操作模式

在变电站的运行管理中，建立起无人值班的操作模式，对无人值班变电站实施监控，利用调度中心、操作站和监控站的相互配合功能，实现集中协调与监督管理，优化落后的操作模式，用操作站、监控站一体的模式进行监督与管理，或是在监控站和操作站相互独立的模式下，实施管理活动。以操作监控一体的操作模式为例，该模式中主要涵盖了三个组成结构，分别是调度中心、无人值班变电站、集控站。集控站的人员负责监视和遥控操作的任务，对无人值班变电站的工况进行全过程的动态监测，调度中心负责结合电网调度的具体需求，将调度指令发送给集控站，提出调度指令。例如限电操作、倒闸操作、有载调压变电器、遥控操作投切、电容器操作等，集控站工作人员还需要负责做好巡检和维护，掌握无人值班变电站的具体运行情况。

操作监控独立操作模式是由调度中心、无人值班变电站、监控站操作站共同组成，与集控站操作模式相比具有不同之处。该模式下，操作站和监控站是独立运转的，由调度中心作为管理机构统一进行管理调度，监控站负责监视和遥控操作的任务，对无人值班变电站的运行工况加强了解，操作站负责维护和巡检工作，并且负责调度中心下发的处理指令，例如进行倒闸操作、事故处理等。

2.4加强紧急应对能力

在日常工作中，管理团队可形成专门应急小组，并对煤矿变电站紧急情况进行预练。应急小队直接整合变电站运行中各环节异常数据，提前对异常数据进行分析，确定事故频发区域。条件允许情况下，管理团队可聘请专业技术人员进行现场指导，并通过联合演习的方式排除系统故障，提高应险小队紧急情况处理能力。

结束语

随着科技的不断进步和发展,煤矿变电站自动化控制系统将会更加成熟和先进,对于提高煤矿安全生产水平、降低运行成本、提高能源利用率和管理水平等具有非常重要的意义和作用。未来,随着人工智能、物联网、云计算等技术的发展,煤矿变电站自动化控制系统的应用将会更加智能化、数字化和集成化,实现更加高效、精准和智能的控制和管理,为煤矿生产提供更加有力的支持。

参考文献:

[1]周永杰.变电站自动化控制技术管理要点探析[J].矿业装备,2022(1):104-105.

[2]闫宇翔.变电站自动化控制系统设计与实现[J].矿业装备,2022(1):202-203.

[3]于群,崔国亮,古锋,等.矿山电网瞬时电流速断保护整定策略[J].工矿自动化,2023,49(3):107-114.