一种高压真空配电装置隔离手车电动推移智能装置研究

王亮军

（潞安环能股份有限公司五阳煤矿，山西 长治 046200）

1 智能化远程控制系统的应用情况

随着智能化矿山进程的不断推进[1-5]，煤矿采掘、机电、运输等生产环节中使用的设备越来越智能化、信息化，甚至现在很多先进的设备、先进的系统已然能够实现远程控制。在此背景之下，井下变电所的日常运行如何实现安全、可靠的无人值守已成为一个急需解决的技术难题和攻克重点。

通过前期市场调研发现，目前大多数煤矿井下供电系统的智能化远程控制系统主要是针对如何控制高压真空配电装置的分合闸、调整保护参数、监控收集电压电流电量等运行参数来设计和制作。但在日常实践工作中发现，以上功能的实现远远不能确保、井下供电系统的安全可靠运行。如在实际工作中，如对某台电气设备检修，则需要对上级电源停电，同时要求将上级电源（高压真空配电装置）的隔离小车摇出。但在调研时发现目前市场上所有的智能化远程控制系统均不具备该项功能，处于绝对的空白状态。

2 高压真空配电装置隔离手车电动推移智能装置

该隔离手车电动推移智能装置的设计和制作就是为了解决某台电气设备检修时将上级电源隔离小车控制电动摇进摇出的技术难题。

2.1 设计思路

设计了一套高压真空配电装置隔离手车电动推移装置，该装置由控制单元、传动单元两部分组成。传动单元由成套的电牵引装置组成，控制单元的控制回路通过对传动单元的精准控制来实现将隔离手车推移至合、分位置的功能，并在试验过程中安装、调试、调整行程位置。

2.2 电气原理设计图及工作原理

隔离手车摇出（出车功能）：按下合闸按钮→出车继电器J1 得电→JI-1/JI-2 接通→伸缩电机动作，隔离手车摇出→隔离手车移动至“出限位”位置处→出限位指示灯亮。

隔离手车摇进（进车功能）：按下分闸按钮→进车继电器J2 得电→J2-1/J2-2 接通→伸缩电机动作，隔离手车摇进→隔离手车移动至“进限位”位置处→进限位指示灯亮，如图1 所示。

图1 隔离手车电动推移装置电气原理图

2.3 技术方案及实物制作

传动单元（见图2）中电牵引装置主要参数：型号XDHA12-150，工作行程150 mm，工作电压DC12 V，最大推力1 000 N。按照电气原理图安装、布线，安装电牵引装置，通过调试合理调整行程位置，确保隔离手车合到位、分到位。

图2 传动单元实物图

控制单元（见图3）中将隔离手车的合、分开关使用专用线路连接至开关面板的备用按钮，实现按钮控制隔离手车的摇进、摇出，同时也可使用与每台开关控制单元相配套的遥控器控制隔离手车的摇进、摇出。

图3 控制单元实物图

3 变电站手车智能化系统设计

变电站手车智能化系统通过整体配电方案的优化，降低了用户的运维强度、提升了用电管理工作的管控效率。系统软件深度融合了当前发展迅速的高速通信技术、高精度传感技术以及大数据分析技术，系统整体具有结构简单、智能化标准化程度高、实时反馈以及响应时间较短等优势。

3.1 设备健康管理

通过设备建模和大数据分析，实现设备运行过程中相关参数的实时监测，主要参数包括设备电气特性、机械特性和温度特性等，将监测结果进行实时反馈，对于异常数据及时进行预警提示，确保风险的防范和故障的及时排除。相较于传统监测系统的数据显示，健康管理系统能够以更直观的方式显示设备当前的运行状态，为提升用户设备管理的效率和质量打下扎实基础。

1）开关柜状态。开关柜状态相关参数显示主要包括断路器工作状态、小车实时位置、开关柜动作次数、保护系统工作次数以及待维修天数等。一旦开关柜的健康状态不满足相关指标，健康系统应当发出异常预警同时根据异常原因将解决措施传递至用户终端。

2）开关柜机械特性。机械特性相关参数主要是对断路器工作状态的细化。主要参数包括断路器分闸合闸速度、分闸合闸时间、分闸反弹、合闸行程、合闸反弹和触头开距等多项指标，根据测得参数进行雷达图的绘制，根据雷达图和阴影区域范围进行状态的划分，将实时检测结果在雷达图中的落点作为判别依据实现故障诊断目标。

3）开关柜电气特性。电气特性主要用于电路的工作状态细化，主要检测参数包括分合闸线圈电流、储能电动机和地盘车电动机电流以及响应时间等。由于电器模块涉及参数较多，因此用户根据需要查询电气特性模块中对应的动作曲线，动作曲线以坐标系的形式直观呈现，横向坐标为动作次数，左纵标为电流轴，右纵标为时间轴。

4）开关柜温度特性。温度特性主要用于检测开关柜温度参数是否在标准范围内，主要检测参数包括断路器上下触头、母线、出线电缆接头实时温度，同外界温度变化速率相结合，进行温度状态的判断。开关温度特性柱状图如图4 所示。

图4 开关温度特性柱状图

3.2 日常运维管理

日常维运过程中产生的维运信息应当及时进行记录，以档案的形式存储在系统的指定区域并进行标号，操作人员可以根据标号进行对应信息的提取，降低维运难度。设备档案是将设备相关参数以电子信息卡的形式进行存储，电子信息卡主要包括以下信息：设备出厂时相关参数、设备额定参数以及动态参数等，为设备的顺利调试和运行提供指导。

3.3 专家系统

通过智能分析系统实现断路器的操作机构、电动底盘车、电动接地刀等设备状态的实时监测，以数据的形式向用户进行设备状态的实时反馈，并且能够根据设备异常情况及时发出警报并给出故障处理方案;系统集成有光纤测温技术，能够实现指定位置温度的实时采集，并同外界温升情况以及设备负载情况相比较，进行温度特性的故障判断，一旦温度过高，系统及时发出警报并给出处理方案;系统通过对断路器相关参数的监测进行设备机械特性的判断，通过高精度传感器合分闸时间、速度、开距和超程等参数进行监测，能直接反映出断路器的机械特性，进而能够实现故障预警和实时反馈的目标，提升了设备维运效率和使用寿命。

3.4 环境管理

能够将环境监测系统和安防系统集成在智能系统中统一进行监测，提升了监测效率，扩展了软件功能。安防管理工作通常需要投入专人进行负责，人力物力消耗较为严重，将其集成于供配电管理软件中能够显著提升管控效率和质量。

环境管理工作主要包括配电室内部温湿度信息、照明烟雾报警信息、水浸、玻璃破碎和三监防护等参数。为了便于用户观测，该模块在界面设置时采用对称设置的形式，面板左侧依次显示配电室环境参数，进行设备运行环境的实时监测;右侧依次显示相关参数信息，一旦信息出现异常，左侧对应模块也呈现出异常状态，提升故障诊断效率。

4 结语

1）该高压真空配电装置隔离手车电动推移装置的设计及制作成功填补了高压真空配电装置自动控制隔离手车分、合的相关技术空白。投入运行以来，该装置运行可靠，动作准确，解决了停电检修时需安排专人到现场摇进、摇出隔离手车的问题。

2）目前该装置已能在现场实现高压真空配电装置隔离手车的摇进、摇出功能。现在，正在编制相应控制程序写入保护之中，并通过供电系统智能化远程控制系统实现对隔离手车摇进、摇出功能的远程控制。