煤礦供配電系統(tǒng)是維持整個(gè)煤礦采掘、運(yùn)輸、通 風(fēng)、排水等重要電氣設(shè)備正常工作及提供日常照明等用電的重要支撐,其運(yùn)行可靠性及穩(wěn)定性是煤礦安全高效生產(chǎn)的重要技術(shù)保障。由于煤礦供配電系統(tǒng)時(shí)常會(huì)出現(xiàn)負(fù)荷波動(dòng)劇烈、無(wú)計(jì)劃停電、越級(jí)跳閘及故障排查困難等問(wèn)題，因此容易引發(fā)瓦斯、煤塵爆炸等嚴(yán)重安全事故。為了有效減少煤礦事故發(fā)生概率，提高煤礦供配電綜合管理水平及效率，需對(duì)煤礦供配電系統(tǒng)采用一體化實(shí)時(shí)方案，進(jìn)而更好地實(shí)現(xiàn)煤礦各變電所的無(wú)人值守功能。

本文針對(duì)35 kV及以下變電站安全開(kāi)發(fā)研制了煤礦電力系統(tǒng)，對(duì)該煤礦取得過(guò)的電力系統(tǒng)進(jìn)行升級(jí)改造，主要內(nèi)容包括地面電力調(diào)控中心優(yōu)化設(shè)計(jì)及地面35 kV變電所.1360水平井下變電所、1100水平井下變電所優(yōu)化設(shè)計(jì)，采用以太環(huán)網(wǎng)及RS485對(duì)通訊系統(tǒng)進(jìn)行重新架構(gòu)，并對(duì)井下變電所內(nèi)的分站和高低壓開(kāi)關(guān)綜保裝置等重要設(shè)備進(jìn)行智能化升級(jí)，從而建立了一套技術(shù)、功能完整、易于管理的煤礦井下電力系統(tǒng)。

本系統(tǒng)主要由三部分構(gòu)成，分別為地面主站、電力分站及綜合保護(hù)單元，系統(tǒng)整體結(jié)構(gòu)如圖1所示。地面主站主要由兩臺(tái)計(jì)算機(jī)、打印機(jī)、交換機(jī)和UPS電源等設(shè)備組成，用于井下供電運(yùn)行數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)顯示及高開(kāi)綜保裝置遠(yuǎn)程操作等指令的下達(dá)，其中主站采用雙機(jī)熱備份方式，保證系統(tǒng)可靠性電力分站用于井下各供電設(shè)備運(yùn)行數(shù)據(jù)的采集、處理與轉(zhuǎn)發(fā)，其中高低壓開(kāi)關(guān)綜合保護(hù)裝置的通訊信號(hào)作為一組共同接入分站。系統(tǒng)的通訊平臺(tái)架構(gòu)采用工業(yè)以太環(huán)網(wǎng)加現(xiàn)場(chǎng)總線的組合通訊方式,井下各變電所內(nèi)電氣設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)參數(shù)由井下電力分站通過(guò)RS485總線通訊方式及協(xié)議轉(zhuǎn)換進(jìn)行采集，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的就地集中監(jiān)測(cè)。同時(shí)分站通過(guò)光纖以太環(huán)網(wǎng)與主站實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)交互， 將各運(yùn)行數(shù)據(jù)集中上傳至主站。

為保證全系統(tǒng)運(yùn)行顯示時(shí)間準(zhǔn)確一致，在原系統(tǒng)基礎(chǔ)上設(shè)計(jì)了 GPS對(duì)時(shí)子系統(tǒng),通過(guò)地面調(diào)控中心加裝的GPS對(duì)時(shí)裝置從GPS衛(wèi)星獲取標(biāo)準(zhǔn)時(shí)間信號(hào)， 并將該時(shí)間信號(hào)通過(guò)各類接口實(shí)時(shí)傳輸至主機(jī)、 綜保裝置、故障錄波器、遠(yuǎn)程RTU等需要時(shí)間信息的主要通訊設(shè)備，從而使整個(gè)系統(tǒng)的運(yùn)行時(shí)間達(dá)到同步。

本文設(shè)計(jì)了數(shù)字視頻錄像子系統(tǒng)用于加強(qiáng)對(duì)井下各變電所及供電設(shè)備的實(shí)時(shí)，通過(guò)在電力系統(tǒng)平臺(tái)中加裝的網(wǎng)絡(luò)硬盤錄像機(jī)和現(xiàn)場(chǎng)的固定式及云臺(tái)攝像頭對(duì)井下所有供電場(chǎng)所及設(shè)備進(jìn)行實(shí)時(shí)數(shù)字視頻采集。同時(shí)配置大容量硬盤將所有錄像數(shù)據(jù)進(jìn)行實(shí)時(shí)存儲(chǔ)，存儲(chǔ)時(shí)間不低于一個(gè)月。數(shù)字視頻錄像子系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖2所示。

本系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)方案主要分為地面調(diào)控中心硬件設(shè)計(jì)及井下供電硬件設(shè)計(jì)。其中地面調(diào)控中心硬件除原系統(tǒng)具備的數(shù)據(jù)服務(wù)器、計(jì)算機(jī)、UPS電源外，還包括GPS對(duì)時(shí)子系統(tǒng)及數(shù)字視頻錄像子系統(tǒng)中的GPS對(duì)時(shí)器、網(wǎng)絡(luò)硬盤錄像機(jī)等設(shè)備。井下硬件設(shè)計(jì)方案主要包括各井下分站及高低壓開(kāi)關(guān)綜保裝置的升級(jí)改造，從而實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的不間斷運(yùn)行及防越級(jí)功能。

本文采用GPS對(duì)時(shí)裝置實(shí)現(xiàn)全系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)間的實(shí)時(shí)校準(zhǔn)同步。數(shù)字視頻錄像子系統(tǒng)中的硬盤錄像機(jī)可保證錄像子系統(tǒng)可靠運(yùn)行。井下分站是實(shí)現(xiàn)井下數(shù)據(jù)上傳及主站控制指令執(zhí)行的重要設(shè)備，滿足本系統(tǒng)數(shù)據(jù)傳輸及采集需求。 由于井下高壓電網(wǎng)大多數(shù)供電線路較短，線路阻抗小,且運(yùn)行方式差異較大，在發(fā)生短路故障時(shí)容易發(fā)生越級(jí)跳閘，嚴(yán)重影響煤礦安全生產(chǎn)。因此，本文對(duì)原系統(tǒng)井下高低壓開(kāi)關(guān)綜合保護(hù)裝置進(jìn)行改造，將其更換為具有防越級(jí)跳閘功能的智能保護(hù)器，并增設(shè)遠(yuǎn)近控模塊實(shí)現(xiàn)井下分合閘智能控制。

本系統(tǒng)對(duì)井下高壓開(kāi)關(guān)及低壓饋電開(kāi)關(guān)進(jìn)行保護(hù)，除了具備常規(guī)保護(hù)裝置的功能外，還可通過(guò)系統(tǒng)級(jí)聯(lián)及網(wǎng)絡(luò)組網(wǎng)與地面保護(hù)形成實(shí)時(shí)防越級(jí)跳閘網(wǎng)絡(luò)。

系統(tǒng)在井下所有高壓開(kāi)關(guān)、低壓饋電及照明綜保等受控設(shè)備進(jìn)行遠(yuǎn)近控改造，從開(kāi)關(guān)引出的線纜接入井下分站，分站通過(guò)控制中間繼電器實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)近控，系統(tǒng)改造線路如圖所示。通過(guò)該遠(yuǎn)近控改造后系統(tǒng)可在任意時(shí)刻分閘，而合閘需在遠(yuǎn)近控狀態(tài)下進(jìn)行，從而保證安全檢修。

煤礦電力平臺(tái)主要功能包括數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)計(jì)算、遠(yuǎn)程控制調(diào)節(jié)及數(shù)據(jù)管理等，其中系統(tǒng)及線路的負(fù)荷率統(tǒng)計(jì)可根據(jù)采集數(shù)據(jù)對(duì)風(fēng)機(jī)、中央變電所等位置的電壓、電流等主要電參數(shù)進(jìn)行實(shí)時(shí)曲線繪制，可從地面調(diào)控中心更直觀監(jiān)測(cè)系統(tǒng)各個(gè)部分的運(yùn)行狀態(tài)。

在常規(guī)功能基礎(chǔ)上，系統(tǒng)還添加了時(shí)間順序記錄功能，當(dāng)井下供電設(shè)備發(fā)生故障并后，系統(tǒng)可自動(dòng)按時(shí)間順序記錄繼保裝置及斷路器開(kāi)斷的時(shí)間并上傳至數(shù)據(jù)服務(wù)器用于后續(xù)事故分析。時(shí)間順序記錄.

4安科瑞Acrel-2000Z電力系統(tǒng)解決方案

針對(duì)用戶變電站（一般為35kV及以下電壓等級(jí)），通過(guò)微機(jī)保護(hù)裝置、開(kāi)關(guān)柜綜合測(cè)控裝置、電氣接點(diǎn)無(wú)線測(cè)溫產(chǎn)品、電能質(zhì)量在線監(jiān)測(cè)裝置、配電室環(huán)境設(shè)備、弧光保護(hù)裝置等設(shè)備組成綜合自動(dòng)化的綜合系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了變電、配電、用電的安全運(yùn)行和管理。范圍包括用戶變電站、開(kāi)閉所、變電所及配電室等。

Acrel-2000Z電力系統(tǒng)是安科瑞電氣股份有限公司根據(jù)電力系統(tǒng)自動(dòng)化及無(wú)人值守的要求，針對(duì)35kV及以下電壓等級(jí)出的一套分層分布式變電站管理系統(tǒng)。該系統(tǒng)是應(yīng)用電力自動(dòng)化技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)和信息傳輸技術(shù)，集保護(hù)、監(jiān)測(cè)、控制、通信等功能于一體的開(kāi)放式、網(wǎng)絡(luò)化、單元化、組態(tài)化的系統(tǒng)，適用于35kV及以下電壓等級(jí)的城網(wǎng)、農(nóng)網(wǎng)變電站和用戶變電站，可實(shí)現(xiàn)對(duì)變電站控制和管理，滿足變電站無(wú)人或少人值守的需求，為變電站安全、穩(wěn)定、經(jīng)濟(jì)運(yùn)行提供了堅(jiān)實(shí)的保障。

適用于軌道交通，工業(yè)，建筑，學(xué)校，商業(yè)綜合體等35kV及以下用戶端供配電自動(dòng)化系統(tǒng)工程設(shè)計(jì)、施工和運(yùn)行維護(hù)。

Acrel-2000Z電力系統(tǒng)采用分層分布式設(shè)計(jì)，可分為三層：站控管理層、網(wǎng)絡(luò)通信層和現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備層，組網(wǎng)方式可為標(biāo)準(zhǔn)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)、光纖星型網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)、光纖環(huán)網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，根據(jù)用戶用電規(guī)模、用電設(shè)備分布和占地面積等多方面的信息綜合考慮組網(wǎng)方式。

本文為適應(yīng)煤礦供電安全要求，基于工業(yè)以太網(wǎng)及現(xiàn)場(chǎng)總線通訊技術(shù)設(shè)計(jì)了一套監(jiān)測(cè)參數(shù)、數(shù)據(jù)交互性強(qiáng)的智能煤礦電力系統(tǒng)，并增加了 GPS實(shí)時(shí)授時(shí)、數(shù)字視頻錄像及防越級(jí)跳閘等功能,可實(shí)現(xiàn)煤礦供電設(shè)備及網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行狀態(tài)的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)與調(diào)控，保證煤礦供電系統(tǒng)安全穩(wěn)定運(yùn)行。