智能变配电系统在张庄矿的应用

王 彪，李保健，郭春华，刘建东，韩晓辉，黄明杰

（安徽马钢张庄矿业有限责任公司，安徽 六安 237400）

0 引言

通过将张庄矿变电站及各10kV 变配电室接入智能变配电系统，建成一个集电力监控、电力调度为一体的管控一体化的系统平台，实现对张庄矿电网内部的负荷及控制设备进行实时综合监视，根据负荷特性，对内部的负荷进行优化控制，保障电网的安全稳定运行，提高电网能源利用效率及运营经济性，加强公司整体的电力调度与管理，从根本上解决电力资源利用与浪费问题，实现变电站及各10kV 变配电室无人值守、电力管理的信息化和现代化，提高企业生产效率和增强企业竞争力。

1 电力系统概况

1.1 变配电室情况

张庄矿共有8 个10kV 及以上电压等级的变配电室，有4 个变配电室配备后台监控系统，其中110kV 总降变电所配备北京四方的后台监控系统，主厂房10kV 高配室及中细碎10kV 高配室共用一套南京钛能的后台监控系统，-480 水平中央变电所10kV 高配室配备国电南自的后台监控系统；另有4 个变配电室仅配备保护测控装置，未配备后台监控系统。

1.2 电力系统参数

张庄矿电网进线数量：2 路；

张庄矿电网进线电压：110kV；

电网设计容量：40000kVA；

主变压器数量：2 台；

主变压器型号：SZ11-20000/110，110±8*1.25%/10.5kV。

2 问题的提出

张庄矿各变配电室后台监控系统各行其是，不能进行有效的融合；另有部分场站未配备后台监控系统，对电网各类状态信息监测力度不足；同时张庄矿地处偏僻，人员流动较快，人力资源紧张，熟练的电力系统运维人员较为缺乏；2020 年张庄矿正式达产，生产系统长时间连续运行，对电力系统的不间断运行提出了非常高的要求。通过提高电力系统的效率，迅速排除故障修复电力系统，降低电力管理成本，提高电力管理的效率成为摆在张庄矿面前需要解决的问题。

3 提出解决方案

张庄矿110kV 变电所、主井、1#副井、2#副井均使用北京四方生产的保护测控装置，井下-480 中央变电所使用国电南自生产的保护测控装置，主厂房高配室及中细碎高配是使用国电南自生产的保护测控装置，生活区高配室使用许继电气生产的保护测控装置。通过将不同的保护测控装置的不同协议的通信方式转化为统一的104 协议，通过网络通信接入通信网关，并由通信网关将数据通过光纤网络上传到后台监控系统；系统无论是以何种方式安装，各功能单元均通过一个二芯通信电缆同通信汇集单元进行通信。通信汇集单元是自动化维护系统的核心，负责整个系统的管理和处置。其收集各功能单元的实时数据，采用标准通信协议，以不同的规约和速率，通过上行信道同上级调度及当地监控进行信息交换，实现远方监视；同时亦接受其下行控制，调度命令，并下达到对应功能单元执行，全面实现“四遥”功能等。

4 系统介绍

整个系统由智能集控中心操作员工作站、生产指挥中心五楼中心机房中心平台和配电室监控平台组合而成。

其中生产指挥中心五楼中心机房中心平台主要有数据服务器、电能量采集服务器、应用服务器、Web 发布服务器等组成。

4.1 数据服务器

采集服务器主要为系统提供实时数据管理支撑，负责数据采集。以有线、无线等多种通信方式与地理分散的控制设备进行实时采集与控制，将实时数据提供给系统的历史服务器来完成数据的上传与指令下达。

4.2 历史服务器

通过提供历史数据接口服务对历史数据的实时归档进行分组。历史数据仓库支持多种技术，包括计划数据存储、条件存储、更改压缩存储、趋势压缩存储以及更强大的生产数据分析和统计功能。

4.3 操作员工作站

操作人员工作台是布局、操作人员和系统平台的人机界面（MMI），充当控制中心监控系统中的客户端，使操作人员能够详细了解配电点的状态并执行控制命令。

4.4 电能量采集服务器

对电能表数据每1h 自动读取一次并记录至数据库，提供电能表历史数据查询服务。

4.5 Web 发布服务器

Web 服务器上部署界面开发工具，电力工艺图的界面开发都在Web 服务器上完成，Web 服务器从实时历史库调取实时历史数据关联对应的界面，并进行网络发布供网内用户调用，给用户提供人机交互页面工作。

4.6 配电室监控平台

每个配电室单独配置通信网关，将本区域的电力运行数据上传到生产指挥中心五楼中心机房中心平台，如图1 所示。

图1 配电室监控平台

5 方案实施及效果

经改造后，整个系统采用104 通信规约将所有采集到的数据上传至生产指挥中心五楼中心机房服务器进行管理，通过生产指挥中心智能集控中心操作员工作站可以实现对张庄矿所有10kV 及10kV 以上电压等级变配电室的集中控制及远程监视，将张庄矿所有10kV 及10kV 以上电压等级变配电室集中至智能集控中心进行远程监控，全面实现“四遥”功能，达到各变配电室无人值守的目的。具体功能如下。

（1）测量监视功能：采集和处理变压器、电容器、线路、母线等受控站主要设备的电压、电流、有功功率、无功功率、主变压器温度、馈线频率、相位、功率因数等；接入开关、开关、变压器连接器位置信息的实时控制。

（2）电能量测量：人工抄表每月仅进行2 次，抄表时间长，数据误差大，对生产指导意义不强，该系统每隔一小时自动读取电能量数据，彻底取代人工抄表，降低人工抄表数据误差，同时可减轻人员抄表工作量。

（3）数据处理功能：远程信号反转；手动信号屏蔽；自动检测和抖动的屏蔽；双远程通信节点；根据总事故信号和保护信号，自动识别事故变位。

（4）控制功能：可以进行远程和本地变压器开关、分接头调节、断路器分合、电容器开关、自动装置保护和开关及其他控制功能，所有操作都记录在记录数据库中。

（5）告警功能：系统可对低电流基线运行信号、直流系统故障信号、设备运行信号通过文本、语音、闪烁、电笛、打印等各种信号方式进行报警，同时支持按类型分类的历史报警信息，对报警源的请求进行分类。

（6）事件记录功能：记录中央控制站所有开关设备的状态、动作顺序和作用时间，毫秒精度继电保护信号，形成动作序列表。

（7）历史数据管理：具有完整的历史数据、历史事件信息、SOE 信息、操作事件记录的查看功能。

（8）报表功能：该系统具有汇编报告、查看报告、发布报告、打印报告等功能，报告子系统可以自定义各种报告模板，灵活生成日、月和年度报告。

（9）Web 功能：该系统具有全面的Web 功能，不受地理限制，允许在监控系统中查看各种数据和图表，包括参数数据、历史数据、历史事件信息、错误数据、实时执行信息等，而无须事先安装软件。

6 结论

（1）智能变配电系统项目研发完成后，实现了张庄矿10kV及10kV 以上电压等级变配电室的远程集中监控，切合中国宝武“四个一律”中“控制室一律集中”的理念，达到了有效降低作业人员劳动强度、减少高危场所值班人员数量及实现变配电室无人值守的目的。

（2）项目建设投入使用后，5 个需配备值班电工的变配电室值班人员由原先的总数由原先的45 人精简为现在智能集控中心的4 人，大幅缓解了人力资源紧缺的情况。

（3）采用ORL 的智能系统，使智能集中控制中心的调度人员和维护人员能够实时控制电力系统的运行状态，必要时可及时采取配电措施，确保电力系统以最佳状态运行；与此同时，正在实现配电自动化，根据客观数据有效实施配电系统，降低电力管理成本，提高电力管理效率。