煤礦供配電系統(tǒng)是維持整個煤礦采掘、運輸、通 風、排水等重要電氣設備正常工作及提供日常照明等用電的重要支撐,其運行可靠性及穩(wěn)定性是煤礦安全高效生產(chǎn)的重要技術保障。由于煤礦供配電系統(tǒng)時常會出現(xiàn)負荷波動劇烈、無計劃停電、越級跳閘及故障排查困難等問題，因此容易引發(fā)瓦斯、煤塵爆炸等嚴重安全事故。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，需對煤礦供配電系統(tǒng)采用一體化實時方案，進而更好地實現(xiàn)煤礦各變電所的無人值守功能。

本文針對35 kV及以下變電站安全開發(fā)研制了煤礦電力系統(tǒng)，對該煤礦取得過的電力系統(tǒng)進行升級改造，主要內容包括地面電力調控中心優(yōu)化設計及地面35 kV變電所.1360水平井下變電所、1100水平井下變電所優(yōu)化設計，采用以太環(huán)網(wǎng)及RS485對通訊系統(tǒng)進行重新架構，并對井下變電所內的分站和高低壓開關綜保裝置等重要設備進行智能化升級，從而建立了一套技術、功能完整、易于管理的煤礦井下電力系統(tǒng)。

本系統(tǒng)主要由三部分構成，分別為地面主站、電力分站及綜合保護單元，系統(tǒng)整體結構如圖1所示。地面主站主要由兩臺計算機、打印機、交換機和UPS電源等設備組成，用于井下供電運行數(shù)據(jù)的實時顯示及高開綜保裝置遠程操作等指令的下達，其中主站采用雙機熱備份方式，保證系統(tǒng)可靠性電力分站用于井下各供電設備運行數(shù)據(jù)的采集、處理與轉發(fā)，其中高低壓開關綜合保護裝置的通訊信號作為一組共同接入分站。系統(tǒng)的通訊平臺架構采用工業(yè)以太環(huán)網(wǎng)加現(xiàn)場總線的組合通訊方式,井下各變電所內電氣設備的運行狀態(tài)參數(shù)由井下電力分站通過RS485總線通訊方式及協(xié)議轉換進行采集，實現(xiàn)數(shù)據(jù)的就地集中監(jiān)測。同時分站通過光纖以太環(huán)網(wǎng)與主站實現(xiàn)數(shù)據(jù)交互， 將各運行數(shù)據(jù)集中上傳至主站。

為保證全系統(tǒng)運行顯示時間準確一致，在原系統(tǒng)基礎上設計了 GPS對時子系統(tǒng),通過地面調控中心加裝的GPS對時裝置從GPS衛(wèi)星獲取標準時間信號， 并將該時間信號通過各類接口實時傳輸至主機、 綜保裝置、故障錄波器、遠程RTU等需要時間信息的主要通訊設備，從而使整個系統(tǒng)的運行時間達到同步。

本文設計了數(shù)字視頻錄像子系統(tǒng)用于加強對井下各變電所及供電設備的實時，通過在電力系統(tǒng)平臺中加裝的網(wǎng)絡硬盤錄像機和現(xiàn)場的固定式及云臺攝像頭對井下所有供電場所及設備進行實時數(shù)字視頻采集。同時配置大容量硬盤將所有錄像數(shù)據(jù)進行實時存儲，存儲時間不低于一個月。數(shù)字視頻錄像子系統(tǒng)結構如圖2所示。

本系統(tǒng)硬件設計方案主要分為地面調控中心硬件設計及井下供電硬件設計。其中地面調控中心硬件除原系統(tǒng)具備的數(shù)據(jù)服務器、計算機、UPS電源外，還包括GPS對時子系統(tǒng)及數(shù)字視頻錄像子系統(tǒng)中的GPS對時器、網(wǎng)絡硬盤錄像機等設備。井下硬件設計方案主要包括各井下分站及高低壓開關綜保裝置的升級改造，從而實現(xiàn)系統(tǒng)的不間斷運行及防越級功能。

本文采用GPS對時裝置實現(xiàn)全系統(tǒng)運行時間的實時校準同步。數(shù)字視頻錄像子系統(tǒng)中的硬盤錄像機可保證錄像子系統(tǒng)可靠運行。井下分站是實現(xiàn)井下數(shù)據(jù)上傳及主站控制指令執(zhí)行的重要設備，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,且運行方式差異較大，在發(fā)生短路故障時容易發(fā)生越級跳閘，嚴重影響煤礦安全生產(chǎn)。因此，本文對原系統(tǒng)井下高低壓開關綜合保護裝置進行改造，將其更換為具有防越級跳閘功能的智能保護器，并增設遠近控模塊實現(xiàn)井下分合閘智能控制。

本系統(tǒng)對井下高壓開關及低壓饋電開關進行保護，除了具備常規(guī)保護裝置的功能外，還可通過系統(tǒng)級聯(lián)及網(wǎng)絡組網(wǎng)與地面保護形成實時防越級跳閘網(wǎng)絡。

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

煤礦電力平臺主要功能包括數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)統(tǒng)計計算、遠程控制調節(jié)及數(shù)據(jù)管理等，其中系統(tǒng)及線路的負荷率統(tǒng)計可根據(jù)采集數(shù)據(jù)對風機、中央變電所等位置的電壓、電流等主要電參數(shù)進行實時曲線繪制，可從地面調控中心更直觀監(jiān)測系統(tǒng)各個部分的運行狀態(tài)。

在常規(guī)功能基礎上，系統(tǒng)還添加了時間順序記錄功能，當井下供電設備發(fā)生故障并后，系統(tǒng)可自動按時間順序記錄繼保裝置及斷路器開斷的時間并上傳至數(shù)據(jù)服務器用于后續(xù)事故分析。時間順序記錄.

4安科瑞Acrel-2000Z電力系統(tǒng)解決方案

針對用戶變電站（一般為35kV及以下電壓等級），通過微機保護裝置、開關柜綜合測控裝置、電氣接點無線測溫產(chǎn)品、電能質量在線監(jiān)測裝置、配電室環(huán)境設備、弧光保護裝置等設備組成綜合自動化的綜合系統(tǒng)，實現(xiàn)了變電、配電、用電的安全運行和管理。范圍包括用戶變電站、開閉所、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)自動化及無人值守的要求，針對35kV及以下電壓等級出的一套分層分布式變電站管理系統(tǒng)。該系統(tǒng)是應用電力自動化技術、計算機技術、網(wǎng)絡技術和信息傳輸技術，集保護、監(jiān)測、控制、通信等功能于一體的開放式、網(wǎng)絡化、單元化、組態(tài)化的系統(tǒng)，適用于35kV及以下電壓等級的城網(wǎng)、農網(wǎng)變電站和用戶變電站，可實現(xiàn)對變電站控制和管理，滿足變電站無人或少人值守的需求，為變電站安全、穩(wěn)定、經(jīng)濟運行提供了堅實的保障。

適用于軌道交通，工業(yè)，建筑，學校，商業(yè)綜合體等35kV及以下用戶端供配電自動化系統(tǒng)工程設計、施工和運行維護。

Acrel-2000Z電力系統(tǒng)采用分層分布式設計，可分為三層：站控管理層、網(wǎng)絡通信層和現(xiàn)場設備層，組網(wǎng)方式可為標準網(wǎng)絡結構、光纖星型網(wǎng)絡結構、光纖環(huán)網(wǎng)網(wǎng)絡結構，根據(jù)用戶用電規(guī)模、用電設備分布和占地面積等多方面的信息綜合考慮組網(wǎng)方式。

本文為適應煤礦供電安全要求，基于工業(yè)以太網(wǎng)及現(xiàn)場總線通訊技術設計了一套監(jiān)測參數(shù)、數(shù)據(jù)交互性強的智能煤礦電力系統(tǒng)，并增加了 GPS實時授時、數(shù)字視頻錄像及防越級跳閘等功能,可實現(xiàn)煤礦供電設備及網(wǎng)絡運行狀態(tài)的實時監(jiān)測與調控，保證煤礦供電系統(tǒng)安全穩(wěn)定運行。