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淺談煤礦變電所運(yùn)行管理與變電所運(yùn)維云平臺
任運(yùn)業(yè)
安科瑞電氣股份有限公司 上海嘉定 201801
摘要：各地煤礦的生產(chǎn)、運(yùn)輸以及管理等各環(huán)節(jié)均需要來自電能的支持，變電所可以處理高壓端電能，服務(wù)于煤礦工作，保證煤礦工作井然有序。基于此，本文分別就煤礦變電所的運(yùn)行、煤礦變電所的管理展開論述，給出運(yùn)行規(guī)范化、運(yùn)行智能化、保證管理全面性、提升安全管理水平等建議，以期通過分析明晰理論，為后續(xù)煤礦變電所運(yùn)行與管理工作的開展、優(yōu)化提供參考。
關(guān)鍵詞：煤礦變電所；運(yùn)行規(guī)范化；安全管理；量化管理指標(biāo)
0、前言
煤礦變電所可分為井上變電所和井下變電所，其主要作用是從電力系統(tǒng)中接受和匯集電源、變換電壓、交換功率，為全礦分配電能。煤礦變電所主要設(shè)施包括配電裝置、電力變壓器、控制設(shè)備、自動保護(hù)裝置、通信設(shè)施與補(bǔ)償裝置等?，F(xiàn)代煤礦生產(chǎn)作業(yè)以及日常行政等工作消耗的電能逐步增加，大型煤礦尤其如此，需要針對性加強(qiáng)煤礦變電所的運(yùn)行與管理，對相關(guān)內(nèi)容加以分析十分必要。
1、煤礦變電所的運(yùn)行
1.1實(shí)現(xiàn)運(yùn)行規(guī)范化
煤礦變電所的運(yùn)行，首先需實(shí)現(xiàn)規(guī)范化，以保證各項(xiàng)工作條目清晰，各類問題得到及時(shí)的發(fā)覺，也便于落實(shí)責(zé)任，綜合提升煤礦變電所的運(yùn)行效率。要求在實(shí)際工作中將變電所的工作拆分為若干單元，每個(gè)單元的工作內(nèi)容均予以羅列，并理清其工作流程，出具運(yùn)行規(guī)范，保證各項(xiàng)工作能夠在規(guī)范約束下具體進(jìn)行。如變電所的電力變壓器，須給出其額定工作參數(shù)，以規(guī)范參數(shù)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行設(shè)備采購、調(diào)試。以10kV變壓器為例，其工作參數(shù)如表1所示。
當(dāng)變壓器工作參數(shù)超出標(biāo)準(zhǔn)工作值后，應(yīng)予以檢查，了解是否存在異常，并給予處理。其他環(huán)節(jié)工作同樣如此，規(guī)范化是煤礦變電所運(yùn)行的基本要求。
1.2實(shí)現(xiàn)運(yùn)行智能化
智能化是現(xiàn)代電力系統(tǒng)發(fā)展的趨勢之一，煤礦變電所的工作職能與常規(guī)變電所/站是類似的，但由于工作環(huán)節(jié)特殊，可在現(xiàn)有基礎(chǔ)上謀求實(shí)現(xiàn)運(yùn)行的智能化，在此提出分布式監(jiān)控方案。在煤礦井上、井下變電所的各個(gè)關(guān)鍵位置放置智能設(shè)備，收集目標(biāo)對象的工作信息，實(shí)時(shí)進(jìn)行分析，了解變電所運(yùn)行態(tài)勢。該措施的關(guān)鍵點(diǎn)是單片機(jī)的識別能力，要求以降維訓(xùn)練的方式，收集不同監(jiān)測對象的工作模型，在定義域內(nèi)作機(jī)器訓(xùn)練，之后將結(jié)果輸入單片機(jī)中保存，當(dāng)系統(tǒng)異常時(shí)，智能設(shè)備以傳感器做信息實(shí)時(shí)收集，由單片機(jī)識別該異常，再以有線通信的方式進(jìn)行信息傳輸，便于人員發(fā)現(xiàn)運(yùn)行中的問題，及時(shí)進(jìn)行處理。
1.3實(shí)現(xiàn)運(yùn)行質(zhì)量提升
運(yùn)行質(zhì)量的提升，以工作的規(guī)范化作為基礎(chǔ)，以智能化技術(shù)的應(yīng)用為核心手段，要求結(jié)合煤礦工作的實(shí)際需要，擬定運(yùn)行標(biāo)準(zhǔn)要求，并以階梯遞進(jìn)的方式，逐步進(jìn)行運(yùn)行質(zhì)量的優(yōu)化。如電壓穩(wěn)定性，假定某煤礦變電所此前電壓異常波動的幅值為5.0%，以規(guī)范化運(yùn)行為工作要求，該礦更新了舊式設(shè)備，完善了工作流程，再通過智能設(shè)備進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測，了解電壓不穩(wěn)的原因，做進(jìn)一步處理，使電壓異常波動的幅值在6個(gè)月內(nèi)降低為4.0%。在此基礎(chǔ)上，繼續(xù)提升工作質(zhì)量，要求在未來六個(gè)月內(nèi)將電壓異常波動值降低到3.5%的水平，不斷優(yōu)化煤礦變電所的工作成效。運(yùn)行質(zhì)量的遞進(jìn)式提升，還要求強(qiáng)化運(yùn)行監(jiān)督，除智能設(shè)備的實(shí)時(shí)監(jiān)測外，可以對此前工作資料進(jìn)行分析，收集同級別變電所大數(shù)據(jù)，同步對智能設(shè)備收集所獲數(shù)據(jù)進(jìn)行積累，以數(shù)據(jù)作為支持，了解影響、降低煤礦變電所工作質(zhì)量的原因，作為下一階段運(yùn)行處理的重點(diǎn)。
2、煤礦變電所的管理
2.1保證管理全面性
嘗試優(yōu)化煤礦變電所的管理，基本措施是保證管理工作的全面性。在此前統(tǒng)計(jì)資料中，部分煤礦由于工作壓力大，對變電所工作的關(guān)注程度不足，管理上存在疏失，如設(shè)備運(yùn)維工作不到位、老化設(shè)備沒有及時(shí)更換，可能造成煤礦電壓不穩(wěn)，甚至釀成安全事故。后續(xù)工作中，應(yīng)以規(guī)范化運(yùn)行作為基礎(chǔ)，將各個(gè)工作環(huán)節(jié)羅列出來，再以拓?fù)鋵W(xué)原理對所有環(huán)節(jié)進(jìn)行深度處理，明確所有工作環(huán)節(jié)的組成要素，展開精細(xì)化的管理。如設(shè)備運(yùn)維，牽涉到配電裝置、電力變壓器、控制設(shè)備、自動保護(hù)裝置、通信設(shè)施與補(bǔ)償裝置；變壓器又包括主變壓器和分變壓器；分變壓器又包括井上變壓器和井下變壓器。各要素得到明確后，再安排人員進(jìn)行管理，擬定管理流程和條目，使煤礦變電所的管理能夠全面進(jìn)行。
2.2提升安全管理水平
安全管理是煤礦變電所管理的重點(diǎn)內(nèi)容，在常規(guī)運(yùn)行、全面管理的基礎(chǔ)上，要求提升安全管理的有效性。以上文（1.2）所述的智能化運(yùn)行為手段，以智能設(shè)備收集變電所工作中的數(shù)據(jù)信息，進(jìn)行安全性評估。如靜電的傳導(dǎo)，靜電持續(xù)富集、超出安全標(biāo)準(zhǔn)，可能對變電所工作設(shè)備產(chǎn)生威脅，甚至?xí)黾泳喜糠衷庥隼讚舻娘L(fēng)險(xiǎn)。以智能設(shè)備了解變電所周邊濕度、帶電粒子的富集程度等信息，自動進(jìn)行安全評估，便于管理人員及時(shí)作出處理，將靜電導(dǎo)入地下，做到防患于未然。其他環(huán)節(jié)的安全管理同樣如此，以智能設(shè)備為依托，有效進(jìn)行危險(xiǎn)辨識，保證、提升煤礦變電所的安全管理水平。
此外，為求提升煤礦變電所安全管理以及綜合管理的效率，建議擬定量化管理指標(biāo)，便于管理人員直觀了解管理工作的不足，作針對性加強(qiáng)。變電所各項(xiàng)工作均取百分制，得分在80以上，評定為“優(yōu)秀”；得分在70-80分之間，評定為“良好”；得分在60-70分之間，評定為“合格”；得分在60分以下，評定為“較差”。以量化指標(biāo)評估結(jié)果進(jìn)行變電所管理的針對性優(yōu)化。
3、安科瑞AcrelCloud-1000變電所運(yùn)維云平臺
3.1概述
基于互聯(lián)網(wǎng)＋、大數(shù)據(jù)、移動通訊等技術(shù)開發(fā)的云端管理平臺，滿足用戶或運(yùn)維公司監(jiān)測眾多變電所回路運(yùn)行狀態(tài)和參數(shù)、室內(nèi)環(huán)境溫濕度、電纜及母線運(yùn)行溫度、現(xiàn)場設(shè)備或環(huán)境視頻場景等需求，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)一個(gè)，集中存儲、統(tǒng)一管理，方便使用，支持具有權(quán)限的用戶通過電腦、手機(jī)、PAD等各類終端鏈接訪問、接收報(bào)警，并完成有關(guān)設(shè)備日常和定期巡檢和派單等管理工作。
3.2應(yīng)用場所
適用于電信、金融、交通、能源、醫(yī)療衛(wèi)生、文體、教育科研、農(nóng)林水利、商業(yè)服務(wù)、公用事業(yè)等行業(yè)變配電運(yùn)行維護(hù)系統(tǒng)的新建、擴(kuò)建和改建。
3.3系統(tǒng)結(jié)構(gòu)
系統(tǒng)可分為四層：即感知層、傳輸層、應(yīng)用層和展示層。
感知層：包含變電所安裝的多功能儀表、溫濕度監(jiān)測裝置、攝像頭、開關(guān)量采集裝置等。除攝像頭外，其它設(shè)備通過RS485總線接入現(xiàn)場智能網(wǎng)關(guān)RS485端口。
傳輸層：包含現(xiàn)場智能網(wǎng)關(guān)和交換機(jī)等設(shè)備。智能網(wǎng)關(guān)主動采集現(xiàn)場設(shè)備層設(shè)備的數(shù)據(jù)，并可進(jìn)行規(guī)約轉(zhuǎn)換，數(shù)據(jù)存儲，并通過交換機(jī)把數(shù)據(jù)上傳至指ding的服務(wù)器端口，網(wǎng)絡(luò)故障時(shí)數(shù)據(jù)可存儲在本地，待網(wǎng)絡(luò)恢復(fù)時(shí)從中斷的位置繼續(xù)上傳數(shù)據(jù)，保證服務(wù)器端數(shù)據(jù)不丟失。
應(yīng)用層：包含應(yīng)用服務(wù)器和數(shù)據(jù)庫服務(wù)器，若變電所數(shù)量小于30個(gè)則應(yīng)用服務(wù)器和數(shù)據(jù)庫服務(wù)器可以合一配置。服務(wù)器需要具備固定IP地址，以接收各智能網(wǎng)關(guān)主動傳送過來的數(shù)據(jù)。
展示層：用戶通過手機(jī)、平板、電腦等多終端的方式訪問平臺信息。
3.4系統(tǒng)功能
3.4.1用能月報(bào)
用能月報(bào)支持用戶按總用電量、變電站名稱、變電站編號等查詢所管理站所的用電量，查詢跨度可設(shè)置為月。
3.4.2站點(diǎn)監(jiān)測
站點(diǎn)監(jiān)測包括概況、運(yùn)行狀態(tài)、當(dāng)日事件記錄、當(dāng)日逐時(shí)用電曲線、用電概況。
3.4.3變壓器狀態(tài)
變壓器狀態(tài)支持用戶查詢所有或某個(gè)站所的變壓器功率、負(fù)荷率、等運(yùn)行狀態(tài)數(shù)據(jù)，支持按負(fù)荷率、功率等升、降序排名。
3.4.4運(yùn)維
運(yùn)維展示當(dāng)前用戶管理的有關(guān)變電所在地圖上位置及總量信息。
3.4.5配電圖
配電圖展示被選中的變電所的配電信息，配電圖顯示各回路的開關(guān)狀態(tài)、電流等運(yùn)行狀態(tài)及信息，支持電壓、電流、功率等詳細(xì)運(yùn)行參數(shù)查詢。
3.4.6視頻監(jiān)控
視頻監(jiān)控展示了當(dāng)前實(shí)時(shí)畫面（視頻直播），選中某一個(gè)變配電站，即可查看該變配電站內(nèi)視頻信息。
3.4.7電力運(yùn)行報(bào)表
電力運(yùn)行報(bào)表顯示選定站所選定設(shè)備各回路指ding采集間隔運(yùn)行參數(shù)和電能抄表的實(shí)時(shí)值及平均值行統(tǒng)計(jì)。
3.4.8報(bào)警信息
對平臺所有報(bào)警信息進(jìn)行分析。
3.4.9任務(wù)管理
任務(wù)管理頁面可以發(fā)布巡檢或消缺任務(wù)，查看巡檢或消缺任務(wù)的狀態(tài)和完成情況，可以點(diǎn)擊查看任務(wù)查看具體的巡檢信息。
3.4.10用戶報(bào)告
用戶報(bào)告頁面主要用于對選定的變配電站自動匯總一個(gè)月的運(yùn)行數(shù)據(jù)，對變壓器負(fù)荷、配電回路用電量、功率因數(shù)、報(bào)警事件等進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，并列出在該周期內(nèi)巡檢時(shí)發(fā)現(xiàn)的各類缺陷及處理情況。
3.4.11APP監(jiān)測
3.12APP支 電力運(yùn)維手機(jī)支持“監(jiān)控系統(tǒng)”、“設(shè)備檔案”、“待辦事項(xiàng)”、“巡檢記錄”、“缺陷記錄”、“文檔管理”和“用戶報(bào)告”七大模塊，支持一次圖、需量、用電量、視頻、曲線、溫濕度、同比、環(huán)比、電能質(zhì)量、各種事件報(bào)警查詢，設(shè)備檔案查詢、待辦事件處理、巡檢記錄查詢、用戶報(bào)告、文檔管理等。
3.5系統(tǒng)硬件配置
| 應(yīng)用場合 | 型號 | 外觀圖 | 型號、規(guī)格 |
| 變電所運(yùn)維云平臺 | AcrelCloud-1000 |
| AcrelCloud-1000變電所運(yùn)維云平臺基于互聯(lián)網(wǎng)＋、大數(shù)據(jù)、移動通訊等技術(shù)開發(fā)的云端管理平臺，滿足用戶或運(yùn)維公司監(jiān)測眾多變電所回路運(yùn)行狀態(tài)和參數(shù)、室內(nèi)環(huán)境溫濕度、電纜及母線運(yùn)行溫度、現(xiàn)場設(shè)備或環(huán)境視頻場景等需求，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)一個(gè)，集中存儲、統(tǒng)一管理，方便使用，支持具有權(quán)限的用戶通過電腦、手機(jī)、PAD等各類終端鏈接訪問、接收報(bào)警，并完成有關(guān)設(shè)備日常和定期巡檢和派單等管理工作。 |
| 網(wǎng)關(guān) | ANet-2E4SM |
| 4路RS485串口，光耦隔離，2路以太網(wǎng)接口，支持ModbusRtu、ModbusTCP、DL/T645-1997、DL/T645-2007、CJT188-2004、OPCUA、ModbusTCP（主、從）、104（主、從）、建筑能耗、SNMP、MQTT；（主模塊）輸入電源：DC12V～36V。支持4G擴(kuò)展模塊，485擴(kuò)展模塊。 |
| 擴(kuò)展模塊ANet-485 | M485模塊：4路光耦隔離RS485 | ||
| 擴(kuò)展模塊ANet-M4G | M4G模塊：支持4G全網(wǎng)通 | ||
| 中壓進(jìn)線 | AM6-L |
| 三段式過流保護(hù)（帶方向、低壓閉鎖）、過負(fù)荷保護(hù)、PT斷線告警、逆功率保護(hù)、三相一次重合閘、低頻減載、檢同期、合環(huán)保護(hù)、斷路器失靈保護(hù) |
| APM810 |
| 三相（I、U、kW、kvar、kWh、kvarh、Hz、cosΦ），零序電流In；四象限電能；實(shí)時(shí)及需量；電流、電壓不平衡度；負(fù)載電流柱狀圖顯示；66種報(bào)警類型及外部事件（SOE）各16條事件記錄，支持SD卡擴(kuò)展記錄；2-63次諧波；2DI+2DO RS485/Modbus；LCD顯示； | |
| 中壓進(jìn)線 | APView500 |
| 相電壓電流＋零序電壓零序電流，電壓電流不平衡度，有功無功功率及電能、事件告警及故障錄波，諧波（電壓／電流63次諧波、63組間諧波、諧波相角、諧波含有率、諧波功率、諧波畸變率、K因子）、波動／閃變、電壓暫升、電壓暫降、電壓瞬態(tài)、電壓中斷、1024點(diǎn)波形采樣、觸發(fā)及定時(shí)錄波，波形實(shí)時(shí)顯示及故障波形查看，PQDIF格式文件存儲，內(nèi)存32G,16D0+22D1,通訊 2RS485+1RS232+1GPS,3以太網(wǎng)接口（＋1維護(hù)網(wǎng)口）＋1USB接口，支持U盤讀取數(shù)據(jù)，支持61850協(xié)議。 |
| 中壓饋線 | AM6-L |
| 三段式過流保護(hù)（帶方向、低壓閉鎖）、過負(fù)荷保護(hù)、PT斷線告警、逆功率保護(hù)、三相一次重合閘、低頻減載、檢同期、合環(huán)保護(hù)、斷路器失靈保護(hù) |
| APM810 |
| 三相（I、U、kW、kvar、kWh、kvarh、Hz、cosΦ），零序電流In；四象限電能；實(shí)時(shí)及需量；電流、電壓不平衡度；負(fù)載電流柱狀圖顯示；66種報(bào)警類型及外部事件（SOE）各16條事件記錄，支持SD卡擴(kuò)展記錄；2-63次諧波；2DI+2DO RS485/Modbus；LCD顯示； | |
| 低壓進(jìn)線 | AEM96 |
| 三相電參量U、I、P、Q、S、PF、F測量，總正反向有功電能統(tǒng)計(jì)，正反向無功電能統(tǒng)計(jì)；2-31次分次諧波及總諧波含量分析、分相諧波及基波電參量（電壓、電流、功率）；電流規(guī)格3×1.5(6)A，有功電能精度0.5S級,無功電能精度2級；工作溫度：-10℃～+55℃；相對濕度：≤95不結(jié)露 |
| 低壓出線 | AEM72 |
| 三相電參量U、1、P、Q、S、PF、F測量，總正反向有功電能統(tǒng)計(jì)，正反向無功電能統(tǒng)計(jì)；2-31次分次諧波及總諧波含量分析、低壓出線分相諧波及基波電參量（電壓、電流、功率）；電流規(guī)格3x1.5(6)A,有功電能精度0.5S級，無功電能精度2級 |
| ADW300 |
| 三相電參量U、I、P、Q、S、PF、F測量，有功電能計(jì)量（正、反向）、四象限無功電能、總諧波含量、分次諧波含量（2～31次）；A、B、C、N四路測溫；1路剩余電流測量；支持RS485/LoRa/2G/4G/NB；LCD顯示；有功電能精度：0.5S級（改造項(xiàng)目） | |
| 無線測溫 | ATE-400 |
| 合金片固定，CT感應(yīng)取電，啟動電流大于5安培,測溫范圍－50-125℃,測量精度±1℃;傳輸距離空曠150米 |
| ATC-600 |
| 兩種工作模式：終端、中繼。ATC600-Z做中繼透傳，ATC600-Z到ATC600-C的傳輸距離空曠1000m,ATC600-C可接收ATE系列傳感器、 AHE等傳輸?shù)臄?shù)據(jù)，1路485,2路報(bào)警出口。 | |
| 環(huán)境溫濕度 | WHD |
| WHD溫濕度控制器產(chǎn)品主要用于中高壓開關(guān)柜、端子箱、環(huán)網(wǎng)柜、箱變等設(shè)備內(nèi)部溫度和濕度調(diào)節(jié)控制。工作電源：AC/DC85～265V工作溫度：-40.0℃～99.9℃工作濕度：0RH～99RH |
| 水浸傳感器 | RS-SJ-*-2 |
| 接觸式水浸傳感器，監(jiān)測變電所、電纜溝、控制室等場所積水情況，工作電源：DC10-30V工作溫度：－20℃+60℃工作濕度：0%RH~80%RH響應(yīng)時(shí)間：1s繼電器輸出：常開觸點(diǎn)。 |
| 攝像機(jī) | CS-C5C-3B1WFR |
| 支持720P高清圖像，支持分辨率可達(dá)到130萬像素（1280*960)內(nèi)置麥克風(fēng)與揚(yáng)聲器具有語音雙向?qū)χv功能，支持螢石云互聯(lián)網(wǎng)服務(wù)，通過手機(jī)、PC等終端實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程互動和視頻觀看。 |
| 煙霧傳感器 | BRJ-307 |
| 光電式煙霧傳感：電源正極（DC12V):+12V 繼電器輸出：常開觸點(diǎn) |
| 門禁 | MC-58(常開型） |
| 常開型；感應(yīng)距離：30-50mm材質(zhì)：鋅合金，銀灰色電度，干接點(diǎn)輸出。 |
| 配套附件 | ARTU-K16 |
| 常開型；感應(yīng)距離：30-50mm材質(zhì)：鋅合金，銀灰色電度干接點(diǎn)輸出 |
| KDYA-DG30-24K |
| 輸出DC24V;24V電源 |
4、總結(jié)
綜上，煤礦變電所的運(yùn)行與管理是一項(xiàng)長期工作，要求以現(xiàn)代化思維保證運(yùn)行與管理的質(zhì)量。運(yùn)行方面，首先要求強(qiáng)調(diào)規(guī)范化，在此基礎(chǔ)上謀求技術(shù)突破，嘗試運(yùn)行智能化，后提升運(yùn)行質(zhì)量。管理方面，鑒于變電站工作的重要性，應(yīng)首先確保管理實(shí)現(xiàn)全覆蓋，之后提升安全管理水平，并通過量化指標(biāo)使管理工作長期有序的進(jìn)行。后續(xù)工作中，可參考上述措施，保證煤礦變電所的工作成效。
參考文獻(xiàn)
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作者簡介
任運(yùn)業(yè)，男，現(xiàn)任職安科瑞電氣股份有限公司。
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