加快煤矿配电网络升级改造,提高供电系统安全可靠性

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摘 要：本文介绍煤矿配电网络自动化升级改造工程设计的一般步骤与方法、配电网络自动化升级改造的设计方案，以及提高煤矿配电系统安全可靠性的措施。这为煤矿级配电网络的自动化设计，提高煤矿供配电的可靠性和安全性提供了参考。

关键词：配电网络；自动化系统；升级改造

中图分类号：U665.12文献标识码： A 文章编号：

随着我国市场经济建设的迅猛发展和人民生活水平的日益提高，工农业生产、生活对电能质量和供电安全可靠性的要求不断提升。矿井供电、现代化的办公设备、电气化的生活用品，以及自动化的流水生产线等，都不得以任何理由允许停电，即使是短时间的停电也是如此。因此，加快煤矿配电网自动化建设，实现配电网络现代化、自动化，提高供电系统的安全可靠性，适应经济发展和人民生活的需要，已迫在眉睫。

一、当前煤矿配电网络现状

随着计算机技术的飞速发展，传统的变配电网络，正以电磁式继电保护装置逐步被微机综合保护装置所替代。新一代的微机综合保护器，既涵盖了传统的继电保护和自动装置具有的全部功能，而且也能对变配电回路的开关状态、电流、电压等模拟信号、事故下的脉冲信号，以及一些非电量信号进行采集、储存和运算。煤矿变配电网络综合自动化装置，包含了上述集保护、测量计量、控制、通信于一体的智能化前端设备，而将这些前端设备的通信接口连接起来的现场总线，进行通信预处理的单元，即成为通信管理单元 (远方工作站、维护工程师站、数据库工作站等)。通过上述设备或单元的连接，实现变配电所运行数据的采集、储存、交换，并经过预置软件程序的支持，对变配电网络实现自动化遥测、遥信、遥控和遥调。

煤矿变配电网络综合自动化装置，是传统自动化模式的重大改革，它基于现代控制技术、现代计算机技术和现代通信技术，对变配电网络电力系统进行控制和保护。它的应用，不仅改变了传统继电保护和自动装置的结构模式，而且大幅提高了煤矿变配电网络运行的安全性，减少了自动装置、人为误动的概率，以及繁重复杂的检修和维护工作量，使煤矿变配电系统的运行成本得以大大降低，最重要的是提高了煤矿变配电系统运行的安全性和经济性。

二、煤矿配电网络自动化改造设计方案

当煤矿设置设置两个以上的变配电所（亭）时，综合自动化设计方案可设计成三种结构形式：集中式、分散分布式及分层分布式。集中式只适合用于保护较简单的情况，且存在以下问题：前置管理机任务重、引线多，使整个系统的可靠性降低如果前置机故障，将会失去当地及远方所有的信息和功能；软件复杂，修改工作量大，系统调试烦琐，组态不灵活，对于不同主接线或者规模不同的变电所（亭），软件、硬件都要另行设计，工作繁重，并且一些自动化需求的功能较难完成。分散分布式不适合整体的监视控制。而分层分布式使用分层分布式智能单元，即将全部生产过程中的控制、管理功能分开，由不同规模和不同功能的智能单元连接，组成控制系统。对于分层分布式结构来说，它便于集中控制两个变配电所（亭）。

1、配电网络为单个变配电所（亭）的综合自动化设计方案

对于煤矿变配电综合自动化系统，它是以单个的变配电室综合自动化为基础的。而单个的变配电室综合自动化装置，可采用分层分布式系统结构，具体包括通信管理层、现场保护测控层两部分。

⑴通信管理层。变电所（亭）内的通信网络将各设备层连接，使各自分散的独立的设备构成协同工作的有机总体，且与外部系统相连，将这一层称作通信管理层。

⑵现场保护测控层。现场保护测控层包括分散式就地安装，集保护、控制、通信、测量计量于一体的电动机测控保护单元、变压器测控保护单元、同期合闸单元、备自投单元、 线路测控保护单元、重合闸单元等多种功能的1OkV微机综合保护、测控装置，通过现场总线和通信管理层中的主控机相连。

2、配电网络为两个变配电所（亭）的综合自动化设计方案

根据设计的思路，对拥有两个变配电所（亭）的，应尽量使两个变配电所（亭）的综合自动化结构一致，这样利于系统间的兼容与系统检修。而联结两个系统，就需要另外一个层面，称之为上位机系统层(亦为站级控制层)。这样以来，一个煤矿的综合自动化系统结构就由3部分构成：现场保护测控层、通信管理层和上位机系统层。应用在平台上开发出的系统软件、应用软件以及支持软件，来实现对所有电气模拟量、电能量、脉冲量、数字量、开关量、温度量、保护信息等各种数据的采集、计算、判别、报警、保护，事件顺序记录，报表统计，曲线分析以及报表数据打印。这样并可根据现场情况对保护测控层命令，完成对电气设备的调控。在功能扩展的上位机系统层中，还应该包括工程师站和远方工作站。在设置了局域网的系统中，还应该包括数据库服务器、网络设备等。公共的上位机系统层，面向煤矿两个变配电所的，包含以下的功能设置。

⑴装一数据库服务器。用以采集、记录、处理、存储所有接入的变配电所的数据，作为整个监控管理系统的核心存在。

⑵以服务器为中心构成局域网。上位机系统经由该网络连接各个变配电所的通信管理层。

⑶经由以太网接出电力调度终端。通过该终端，调度人员可以对电力系统的运行状况实施监视，同时行使调度中心的职能。

⑷配备一台远方工作站(中央监控工作站)。该工作站可以设置在煤矿电力控制中心，作为实时监控、管理中心，遥测、遥信、遥控和遥调整个矿井变配电系统实施。

⑸配备一台工程师工作站，用以实时监视系统的运行状况，并对综合自动化系统进行运行监视与系统维护。

⑹各变配电所的通信管理层与上位机系统层之间，工程师工作站、远方工作站、电力调度终端和服务器的交换机之间的连接，均采用以太网方式连接，传输介质采用光纤。

三、如何提高配电网络自动化系统的可靠性

供电可靠性管理是煤矿供电现代化管理的重要内容，是市场经济下对煤矿供电的一个新要求，加快配电网自动化建设，提高配电网络自动化系统的安全可靠性已势在必行。

配电网络综合自动化系统内部的各个子系统均为低电平弱电系统，它们工作的环境中电磁干扰极为严重，是强电场所，所以当设计和实施系统升级时，应采取有效措施，加强配电网络自动化系统的可靠性。具体措施如下：

⑴计算机供电电源的抗干扰措施：采用电源滤波器、变压器隔离、不间断电源UPS等方法。

⑵隔离措施：对模拟量和开关量输入和输出进行有效的隔离。

⑶滤波：滤波是抑制自动化系统模拟量输入通道传导干扰的重要手段。

⑷抑制干扰源的影响：采取减少强电回路的感应耦合、屏蔽措施等。

⑸接地和减少阻抗耦合：采用变电站综合自动化系统的工作接地、一次、 二次系统接地等。

四、结语

总之，配电网络自动化系统升级改造，是利用现代技术构建一个完整的、时间与空间、实时监控与管理为一体的现代化配电网数字信息系统，以全面提高配电系统的安全、效益、效率、供电质量和服务水平，扭转配电系统管理落后的局面，体现煤矿供电社会效益与经济效益的统一。该升级改造，适应煤矿供电市场化的改革，对提高竞争能力、自我发展、推进现代化管理具有现实意义，同时也是推行绩效管理的迫切需要。

参考文献：

[1]孟祥忠,王博.电力系统自动化[M].北京：中国林业出版社，北京大学出版社，2006.

[2]王士政.电网调度自动化与配网自动化技术[M].北京:中国水利水电出版社，2006.