电力集控在煤矿中的应用

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摘 要 近年来煤矿产量逐年提高，煤矿供电系统从原先的单一变电站供电向多个变电站同时供电的方向转变，一个变电站已经不能满足矿井的供电需求，井田面积大、产量高的矿井往往拥有两个或者多个矿井枢纽变电站。局限于煤矿企业供电系统管理方式的短板，运行维护人员素质往往无法达到系统健康运行的要求，这样就给矿井日常生产带来了很大的隐患，因此针对一个矿井拥有多个枢纽变电站的这种现象，如何能提高矿井供电运行的可靠性是现代化大型矿井急需解决的问题。

关键词 煤矿；供电；集控；应用

中图分类号：TD679 文献标识码：A 文章编号：1671-7597（2014）15-0077-02

电力集控中心在电力系统调度中应用广泛，限于原煤矿供电系统较为简单，煤矿用户很少采用该方式，随着近年来煤矿产量逐年提高，煤矿供电系统从原先的单一变电站供电向多个变电站同时供电的方向转变，一个变电站已经不能满足矿井的供电需求，井田面积大、产量高的矿井往往拥有两个或者多个矿井枢纽变电站。局限于煤矿企业供电系统管理方式的短板，运行维护人员素质往往无法达到系统健康运行的要求，这样就给矿井日常生产带来了很大的隐患，因此针对一个矿井拥有多个枢纽变电站的这种现象，如何能提高矿井供电运行的可靠性是现代化大型矿井急需解决的问题。针对煤矿供电系统分散，人员配备不均衡的现象，电力集控中心的建设能有效地改变目前煤矿供电系统运行人员短缺造成的各站运行差异。

1 某煤矿现有供电现状

山西晋兴能源公司斜沟煤矿有35 kV及以上电压等级的变电站有三座，具体情况如下。

工业场地110 kV变电站：该站安装三台SFSZ10-50000/110、110±8x1.25%/38.5±2x2.5%/10.5 kV有载调压降压变压器，110 kV设备采用户内GIS设备，双母线接线方式。35 kV、10 kV设备采用户内开关柜，35 kV母线采用双母线接线方式，10 kV母线采用单母线分三段接线方式。变电站综合自动化设备采用南京新宁光电自动化有限公司设备，数据部分采用PSX-7900通信服务器、PSX-743集中规约转换装置。

风井场地35 kV变电站：该站内安装两台容量为25000kVA的有载调压降压变压器，35 kV系统及10 kV系统均采用户内式开关柜，35 kV、10 kV系统均为单母线分段接线，两回35 KV进线电源均引自工业场地110 kV变电站35 kV母线。风井场地35 kV变电站为数字化站，具备完整的综合自动化保护装置，自动化保护装置采用国电南自设备。通讯部分选用PSX610G型远动管理机、PSX720型通道切换装置。变电站内有完整的工业电视系统。该站与工业场地110 kV变电站之间已经架设复合地线，复合地线为16芯，备用芯数充足。

第三场地35 kV变电站：该站内安装SZ9-8000/35、35±3x2.5%/11 kV有载调压降压变压器两台，35 kV、10 kV设备均采用单母线分段接线方式，箱式布置。变电站自动化设备采用南京磐能电力科技股份有限公司产品，通讯设备采用DMP5108型远动通讯主机、DMP5180交换服务器。无可直接利用光缆通道。

在该煤矿下属有诸多10 kV变配电室，10 kV变配电室均配备有完整的综合自动化设备，但都无运动管理机，无现有的光缆通道可利用。

后期该矿井随着生产的推进，还将建设更多的变电站。

2 系统建设目标

1）提高供电系统的运行水平，减少故障停电次数和停电时间，自动实现故障隔离，减少停电范围，实现非故障区域的自动恢复供电。

2）实现供电系统调度数据资源、设备资源的共享，实现调控一体化的基本功能。

3）实时监测、改善电压质量。

4）优化网络结构和无功配置，降低电能损耗。

5）对供电系统设备进行优化管理，提高供电设备利用率，提高供电能力。

6）为领导的科学决策服务，为配电网的规划、建设服务。

7）通过供电系统系统自动化的实施真正提高企业的现代化管理水平，提高供电企业的各项经济技术指标。

8）远程办公。系统可提供远程浏览功能，在不影响系统安全的情况下，通过WEB功能，可以在远程终端（办公电脑、手机等）上通过INTERNET访问站内实时监控画面。相关管理人员可在任何一台计算机上查询供电系统的运行参数，实时了解变电站的运行状况。

9）短信推送功能，利用短信推送功能，把重要的信息发送到若干个手机终端，实现远程推送，提升管理水平。

3 建设原则

矿用电力集控中心系统采用了先进计算机技术、网络技术、通信技术，全面遵循国际标准IEC 61970 CIM/CIS进行系统设计，整个系统按照分层分布式的原则进行设计，充分遵循以下相关原则。

1）安全性和可靠性。

2）标准化和开放性。

3）先进性和实用性。

4）易用性和可维护性。

5）友好统一的人机界面。

6）系统可扩展性。

7）满足智能配电网建设发展的需要。

4 方案建设

根据供电系统一体设计原则，系统作为供电系统一体系统的一部分，可维护读取管辖范围内的调度数据；同时也可维护读取配网数据；调度、配网数据统一管理，分屏显示。数据在供电系统集中采集，调度数据由系统进行处理，数据由集控系统主站系统处理；集控系统主站系统具有调度、配网数据整合功能。

1）架构。系统采用开放式、支持分布式处理环境的冗余网络结构。

系统的结构支持多类型计算机硬件设备，接口符合国际标准。系统的历史数据服务器、数据采集服务器等重要单元均采用冗余配置，正常运行时能自动均摊负荷，因此这些服务器应无主备之分。当一台或多台故障时，其功能自动转移至其它服务器上，保证系统的正常运行。特别强调的是当冗余配置的历史数据服务器全部出现故障或数据采集服务器全部出现故障时，这些节点承载的工作任务能临时转移到其他节点上，而不至于出现系统瘫痪的局面。

采用双重网络工作方式，实现负载自动平衡，故障时可以实现自动切换，单一网络故障不影响整个系统的正常运行。

具有开放系统的体系结构（符合POSIX100标准和IEC61970信息模型与API接口标准），保证与相关系统的互联、互通、互操作，能实现第三方应用软件的方便接入。

网络设计必须具有较大的扩容空间，便于今后系统进一步扩容和增加新的应用系统。集控中心硬件构架拓扑图如下。

集控中心硬件构架拓扑图

可见集控中心建设分为集控主站、变电站站端子站、网络传输（网络通道）三个部分，主站部分主要在集控中心建设，包括硬件、软件两部分。

2）系统主站硬件。中心主站系统包括数据采集服务器、SCADA服务器、数据库服务器；监控及操作、维护、报表等工作站；局域网交换机及网络安全设备；光纤以太网接入设备；UPS不间断电源系统等。系统具备跨平台安装与部署能力，组成全LINUX系统，兼具安全性与操作方便性，具备足够的数据通信与存储容量，并具备高兼容性和扩展能力，以满足供电系统未来业务发展的需要；所有关键设备均采取主备冗余配置，单点故障不影响系统正常运行；符合电力二次系统安全规范，以保证系统的安全性；具备安全的远程登录与维护能力，方便远程诊断与维护；尽量减少运维故障带来的停运时间。

采用网络/串口通讯接口；调度专网的通讯方式；DL476-92或IEC101＼104；相互交换实时、历史数据和电网模型；相互交换实时、历史数据；也可对第三方系统进行接入。

SCADA功能包括数据采集、数据处理、数据计算、数据存储、控制与调节、事件顺序纪录等功能。

支持专用通信网络（光纤、双绞线、同轴线、电力载波、数传电台等）及公网（GPRS、CDMA、3G等）多种通讯方式的信息接入和转发功能。

遥信（数字）量处理、遥测（模拟）量处理、脉冲（电度）量处理。

SCADA数据处理的结果，除了在实时监控中使用外，还要保存下来，供以后在报表打印、历史数据查询等应用中使用。SCADA处理专门提供了一个进程进行数据存储，系统保存的数据类型有：整点数据、曲线数据。

控制功能是由控制命令实现的，包括控分/控合一个开关、改变变压器的档位等。

系统统一对供电系统内对象设置管辖责任区属性和节点权限，各级别用户只能在其节点权限范围及其责任区内的对象操作，实现不同的操作员对不同的网络区域或不同电压等级的设备进行控制操作，一个调度员可做到对一个变电站的部分开关进行操作。

遥控和遥调具备操作坐席、操作员权限设置，不同操作员在不同机器上可以指定不同的权限，系统根据不同的操作员确认相应的操作权限操作，操作过程安全可靠。操作有返校倒计时，执行倒计时和成功/失效倒计时，时限按点可调。

WEB服务是系统将其实时监视和数据查询功能延拓至本系统之外的有效方式，可供各种连网计算机友好方便地访问，对客户端没有任何特殊要求，客户端不需要装任何控件，浏览计算机中仅需具有标准的WEB浏览器软件即可。

3）软件要求。软件支持平台（包括：系统软件和应用支持软件）的配置满足系统实时应用的及时性和高可靠性要求。

系统可跨硬件平台，各应用软件能够在不同型号的服务器、工作站、微机上可靠运行。系统可跨软件平台，各应用软件能够在安装有UNIX、LINUX或WINDOWS操作系统的服务器、工作站上可靠运行。

系统软件包括操作系统、数据库、实时数据库管理软件、历史数据库管理软件、应用软件、SCADA、WEB服务、安全防护、通信软件。

4）变电站子站建设。各子站变电站目前均采用微机保护设备，设置监控后台，变电站所有综自设备采集到各开关柜、设备相关信息传送至监控后台。目前各变电站信息相对独立，由工业场地110 kV变电站、风井场地35 kV变电站两座变电站中已经配备了远动通讯装置，因此在新建集控中心时需对第三方场地增加与综自设备相同生产厂家的远动通讯装置。

远动通讯机将变电站子站通讯后台的数据根据需要上传至集控中心，也可将集控中心的指令下达至监控后台，该装置配合集控主站设备可实现集控中心对子站变电站的“四遥”功能，能实时地将变电站后台数据根据业主需要上传至集控中心，是数据上传、指令执行的喉舌。

5）通讯网络。集控中心与下属变电站的通讯网络可采用环网通讯方式或者点对点通讯方式。由于目前各个变电站建设分散，根据分布情况如果建设环网通讯方式将需要在各个站点之间敷设通讯光缆。光缆敷设建设、征地困难较大，根据变电站及集控中心分布情况，点对点通讯方式更为合理。点对点通讯通道可利用部分现有的通讯光缆，目前风井场地35 kV变电站至工业场地110 kV变电站已经建成OPGW复合地线，本次通讯光缆不再新增。第三方场地35 kV变电站通讯光缆尚未形成，只需在建设时增加相应的通讯光缆。通讯网络采用光缆传输后集控主站及变电站站端子站部分均使用配置的交换机，形成完整的网络体系。

5 结束语

由于篇幅的有限，以上仅介绍电力集控系统的基本构架和功能，整个矿用电力集控系统诸多功能无法完全展现出来。在该硬件平台上还可衍生出诸多高级引用，如配电自动化DA功能、故障定位、故障隔离、配电自动化仿真等，但在本文中提及的技术方案充分考虑现有供电系统现状及需求，新的自动化系统采用了先进计算机技术、网络技术、通信技术，全面遵循国际标准IEC 61970 CIM/CIS及IEC61968标准进行系统设计，整个系统按照分层分布式的原则进行设计。系统可实现调度数据资源、设备资源的共享，实现调控一体化的基本功能。矿用电力集控中心的建设对大型煤矿供电系统的运行、管理有很好辅助功能，运用该种管理模式可集中煤矿供电精英人才于集控中心，可同时管理多个枢纽变电站，对煤矿供电可靠性也有很大的提升，值得推广。

参考文献

[1]明明.上饶地区电力调度自动化系统EMS的设计[D].南昌大学，2012.

[2]周广田，杨丰.基于GPRS/CDMA技术的油田配电网络系统[J].信息技术，2008（12）.