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煤矿井下无人值守变电所技术研究与应用

摘要：煤矿井下变电所是煤矿供配电系统的重要组成部分，该部分是煤矿能够

的安全生产的重要保证。井下负荷种类繁多，区域分布广，工作场所地质条件复

杂，安全隐患多，故障排查、停送电周期长，供电故障严重影响了煤矿安全生产。

煤矿井下无人值守变电所技术研究能够大大改善这些问题，提高井下作业的安全

性。基于此本文对煤矿井下无人值守变电所技术研究与应用进行了探讨，供读者

参考。

关键字：煤矿；无人值守变电所技术；研究；应用

引言

随着数字化矿山建设进程的逐步推进，煤矿用户对井下变电所无人值守，有“

人巡视”的需求变得比较迫切，但目前国内煤矿电力监控系统主要解决供配电网络

的监测监控问题，而井下变电所仍然存在安全隐患，如变电所环境因素、人为因

素等还未纳入系统监控范围，变电所内的安全监控范围尚需完善。

煤矿井下无人值守变电所技术研究1

无人值守变电所1.1监控系统

由于供电系统有严格的技术要求和管理规范，所以，以现有煤矿电力监控系

统为基础，将无人值守变电所监控系统分为感知层、网络层、应用层、决策层4

层结构方式实现。

感知层主要由智能开关、传感器及其终端通信网络组成，可实现电网参数、

环境参数以及开关量信息采集，并与执行终端智能结合，实现测控一体化。

网络层包括物理通信网络及其中间层通信设备，主要解决系统数据传输问题，

可利用现有的数据传输网络来实现。

应用层包括基础层、数据共享交换平台。基础层可运行在Windows,Linux等

操作系统上，支持Oracle,SqlSverver等数据库管理系统。数据共享交换平台包括

数据抽取、转换和归一化等过程；服务总线进行实时的数据交换。

决策层包括数据分析、预警告警机制、控制逻辑以及预案处理等。

无人值守变电所的1.2环境监测技术

煤矿井下变电所内一些环境参数对变电所的安全运行至关重要，包括瓦斯、

温度、烟雾等参数，人员问题也是不容忽视的因素，因此，对变电所相关参数实

施全面监测十分必要。

1.2.1瓦斯监测

变电所实行瓦斯监测主要有两方面的目的：一是监测变电所环境中的瓦斯浓

度，保障变电所本身运行维护的安全；二是监测开关区域的瓦斯浓度，保证停送

电操作安全。

瓦斯传感器安装在变电所的关键位置，通过现场总线或模拟信号传输至系统

联动接入装置，由该联动接入装置完成数据采集和通信协议转换，最终传输至系

统后台进入实时数据库。

1.2.2温度监测

变电所内设备比较集中，且设备发热量较大，导致环境温度相对较高，对环

境实行温度监测，保证了设备运行的合理温度条件。同时，可对发热量大或易产

生明火的设备单独设置温度传感器进行监测，预防事故发生。温度传感器应根据

环境状况及功能需求进行布置，温度实时数据通过联动装置或电力监控分站接入

监控系统。

1.2.3烟雾监测

变电所设备在受潮、接触不良或故障状况下可能导致放电或着火，产生烟雾，

可通过烟雾传感器进行监测，防止事故进一步扩大。烟雾传感器适当布置在靠近

设备侧，数据通过联动装置或电力监控分站接入监控系统。

1.2.4门禁监测

人员管理也是实现无人值守变电所的关键点之一。门禁监测采用行程开关、

红外线传感器以及人员定位系统对进出变电所的人员实施严格监管，对人员的进

入、离开时间以及在变电所内活动状况进行监视和记录，并能对巡视人员的巡视

情况进行记录考核。

1.2.5视频监视

在变电所无人值守情况下，地面集控中心的远程监控不仅要监测电网数据，

同时也要对变电所的设备、环境和人员能有直观的视觉监视，因此，在变电所中

设置视频摄像仪。一般在变电所中设置2台摄像仪，一台对出入变电所人员进行

监视，另一台对变电所设备状况进行监视。

预警与1.3联动技术

通过对煤矿电力监控软件进行功能扩展与二次开发，使得煤矿电力监控软件

能通过通信网络获得所有电网监控之外的监测数据，包括瓦斯、温度、烟雾、门

禁、语音、视频等，软件增加报警阈值设定功能、顺序控制逻辑判断功能、视频

解码与云台控制功能，并能在进行电网一次设备远程操作之前完成环境数据逻辑

处理和判断，根据诊断结果发出联动动作指令，变电所内的声光、语音、显示设

备在收到指令后执行动作或发出预警信号，并将执行结果传送到监控后台，监控

后台可