无人值守的变电运行技术研究

无人值守的变电运行技术研究

董雪

内蒙古超高压供电公司    内蒙古呼和浩特市    010000

摘要：煤矿安全生产最重要的基础是供电系统的稳定工作,井下变电所担负着井下所有生产设备的供电任务,需要时刻监控变电所输变电设备的运行工况。为此,煤炭生产企业在对井下变电站的运维检修工作上投入了大量的人力物力,力求做到对电网工作可靠性的预判,预防事故发生

关键词：无人值守；变电运行技术；应用

前言

随着井下智能变电设备的应用以及网络和计算机技术的超速发展,井下变电所实现无人值守、远端控制成为可能。众学者利用先进的计算机网络技术挖掘、处理和传输数据,实现信息不失真快速传输,形成井下电网事故预判,对大面积停电等事故迅速制定应急方案,由此推动了井下供电远程监控自动化系统的较大改进。

1变电站无人值守的现状

远程巡视终端用于采集和识别设备间开关柜的表计读数、开关位置、指示灯状态等信息，以及设备间环境的巡视，代替人工巡检。而监控摄像机用于实时监控房间内环境情况和查看设备开关位置和指示灯状态等，代替人工巡检，实现变电所无人值守。另外，设备的状态监测也是无人值守的一项重要组成部分。通过对无人值班变电站设备状态的检测与管理，可在设备检测的同时，完成可靠性评估，对变电站正常运转有着显著的促进作用。在发生故障时，检修人员可利用全方位的状态监测数据，寻找异常特征数据，节省了时间。因此，新模式的运行对于指导应急抢修有着重要意义：如现场下载故障录波改为在线读取录波数据、拆开设备寻找故障模块变为远程遥信故障信息、局部放电问题难以排摸变成可以在线精准定位。同时，数据的在线监测将逐步变革运行检修模式，传统的计划性运检模式将变化为基于设备状态的运检模式，由此将进一步精简无人值守的人力成本，优化人员结构，提高生产组织效率。

2无人值守电力系统建设

2.1防越级跳闸建设

1)35kV变电所。35kV变电所2条入井电缆的开关柜各并接一台ZBT-11C型级联纵差综合保护器;安装一台KJF81-F,利用KJF81-F内置光端机搭建光纤防越级跳闸通道,将其动作信息转换为光信号进行远距离传输,ZBT-11的信息利用光通道和分站进行数据互动,接收分站命令,同时输出高开设备的工况数据。2)二采区1#、2#变电所。二采区1#、2#变电所各安装1台KJ360-F监控分站;1#变电所的20台防爆开关和2#变电所的30台防爆开关台均安装1台ZBT-11C保护器,可以完美解决防越级跳闸和防漏电保护的问题;ZBT-11C将所有高开工矿信息由电信号转换为光信号,通过KJ360-F分站和内配置KJJ156网络交换机(含电源)搭建的光纤防越级跳闸通道,将动作信息几乎无损耗的远程传输。

2.2低压电网建设

1#、2#变电所各10台低压馈电开关的综合保护器和照明综保综合保护器通过RS485和CAN接入井下分站,通过分站内置光纤交换机光口,做基于OPC过程控制系统通信标准的接入程序,则可以将采集的数据远程传送到地面监控中心。至此,地面主机就完成了井下所有数据的收集。

2.3工业环网建设

为了保证防越级跳闸信号传递的实时性和可靠性,需要自主组成光纤环网,把各变电所安装的KJ360-F矿用隔爆兼本安型电力监控分站接入环网,实现地面监控中心对变电所设备的远程监测、控制、遥测、遥调。

3数据传输处理技术实现

3.1数据传输协议

底层数据的收集、转换和传输依赖于交换机和遵守规约。底层硬件即井下分站的内嵌通信管理机,它相当于一个协议转换器,通信机与“上位机”地面监控主站PC机通信采用TCP/IP协议,而与监控分站(单片机或PLC)通信采用UDP通信协议。地面监控主机、井下分站数据和命令上传下达需要一个“中间件”,OPC规约就充当了这个中间件,它是统一的接口标准,即多个通信接口,一个接口标准。变电所监控系统中地面监控主站及井下两个分站子系统中都具备OPC接口,使不同系统的软硬件开发都变得简单了。目前越来越多的硬件产品带有标准的OPC接口,方便不同软件系统通过OPC协议互换信息,实现数据共享。基于OPC协议,各软件设计就是将不同设备自己的软件定义进行一一映射的过程了。

3.2软件运行系统体系架构

软件运行平台把数据传输和处理分成了数据采集存储层、应用层和终端层。数据采集存储层实现从井下现场电力设备的数据采集和存储;应用层核心是电力数据处理平台,支持处理电力四遥数据,以及数据的二次实时统计分析计算;终端层提供专业的电力套件、报警SOE、故障录波处理、分析曲线及电流棒图等,便于监测线路各相电流的平衡情况和负荷大小。

3.3技术实现

1)数据采集服务软件用C++语言开发,采用socket技术实现,可以保证高并发、高效率、跨平台,接收井下各种数据并上传到中心数据库。2)采用MYSQL5.7数据库存储实时采集的数据,不存储历史数据。全部采用MySQL的内存表作为数据存储的空间,这样保证了实时刷新数据的高效性。历史数据库采用基于Hadoop分布式架构的HBase[18],因为HBase集群可以存储海量数据,容易扩展且成本低,为大数据的挖掘、分析提供了基础。3)应用服务部分用java语言开发,采用springboot框架进行实现。中间件采用tomcat作为应用服务的容器,将诸多不同的应用做成多个独立的springboot服务,部署在多个tomcat下面,以提供多个对外的服务,同时实现高并发。4)静态页面完全由ngix代理服务实现,动态的数据通过tomcat应用服务获取。通过ngix代理服务和tomcat的springboot应用服务集群,可以保证高迸发的访问。5)前端显示采用纯js代码来实现;前端架构采用主流的vue响应式架构;模块化开发采用es5规范;界面UI采用主流的ELEMENT-UI。手机端app采用hbuilder开发平台的uni-app,一次编写可以在各个终端使用,比如ios和andirod。

结论

1)井下变电所监控系统通过OPCSERVER接口接入公司集控平台,基于OPC传输协议,实现了与全矿井集控平台的无缝连接。2)井下变电所监控系统经改造升级后,可以准确掌握电网运行规律,建立事故预判模型,对故障精准定位,迅速做出应对方案,缩短了大面积停电时间,改善了井下作业环境,确保工人的人身安全,实现了井下变电所无人值守的目标。

参考文献：

[1]王慧，杨秀兰，白小会.智能变电站辅助监控系统分布式体系结构研究[J].上海：供用电，2017，2（3）：152-153.

[2]苏陆军，魏勇，杨东海.智能型变电站辅控系统设计及关键技术研究[J].天津：数字技术与应用，2017，3（2）：445-446.