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摘要：各地煤礦的生產、運輸以及管理等各環節均需要來自電能的支持，變電所可以處理高壓端電能，服務于煤礦工作，保證煤礦工作井然有序。基于此，本文分別就煤礦變電所的運行、煤礦變電所的管理展開論述，給出運行規范化、運行智能化、保證管理全面性、提升安全管理水平等建議，以期通過分析明晰理論，為后續煤礦變電所運行與管理工作的開展、優化提供參考。
關鍵詞：煤礦變電所；運行規范化；安全管理；量化管理指標
0、前言
煤礦變電所可分為井上變電所和井下變電所，其主要作用是從電力系統中接受和匯集電源、變換電壓、交換功率，為全礦分配電能。煤礦變電所主要設施包括配電裝置、電力變壓器、控制設備、自動保護裝置、通信設施與補償裝置等。現代煤礦生產作業以及日常行政等工作消耗的電能逐步增加，大型煤礦尤其如此，需要針對性加強煤礦變電所的運行與管理，對相關內容加以分析十分必要。
1、煤礦變電所的運行
1.1實現運行規范化
煤礦變電所的運行，首先需實現規范化，以保證各項工作條目清晰，各類問題得到及時的發覺，也便于落實責任，綜合提升煤礦變電所的運行效率。要求在實際工作中將變電所的工作拆分為若干單元，每個單元的工作內容均予以羅列，并理清其工作流程，出具運行規范，保證各項工作能夠在規范約束下具體進行。如變電所的電力變壓器，須給出其額定工作參數，以規范參數標準進行設備采購、調試。以10kV變壓器為例，其工作參數如表1所示。
當變壓器工作參數超出標準工作值后，應予以檢查，了解是否存在異常，并給予處理。其他環節工作同樣如此，規范化是煤礦變電所運行的基本要求。
1.2實現運行智能化
智能化是現代電力系統發展的趨勢之一，煤礦變電所的工作職能與常規變電所/站是類似的，但由于工作環節特殊，可在現有基礎上謀求實現運行的智能化，在此提出分布式監控方案。在煤礦井上、井下變電所的各個關鍵位置放置智能設備，收集目標對象的工作信息，實時進行分析，了解變電所運行態勢。該措施的關鍵點是單片機的識別能力，要求以降維訓練的方式，收集不同監測對象的工作模型，在定義域內作機器訓練，之后將結果輸入單片機中保存，當系統異常時，智能設備以傳感器做信息實時收集，由單片機識別該異常，再以有線通信的方式進行信息傳輸，便于人員發現運行中的問題，及時進行處理。
1.3實現運行質量提升
運行質量的提升，以工作的規范化作為基礎，以智能化技術的應用為核心手段，要求結合煤礦工作的實際需要，擬定運行標準要求，并以階梯遞進的方式，逐步進行運行質量的優化。如電壓穩定性，假定某煤礦變電所此前電壓異常波動的幅值為5.0%，以規范化運行為工作要求，該礦更新了舊式設備，完善了工作流程，再通過智能設備進行實時監測，了解電壓不穩的原因，做進一步處理，使電壓異常波動的幅值在6個月內降低為4.0%。在此基礎上，繼續提升工作質量，要求在未來六個月內將電壓異常波動值降低到3.5%的水平，不斷優化煤礦變電所的工作成效。運行質量的遞進式提升，還要求強化運行監督，除智能設備的實時監測外，可以對此前工作資料進行分析，收集同級別變電所大數據，同步對智能設備收集所獲數據進行積累，以數據作為支持，了解影響、降低煤礦變電所工作質量的原因，作為下一階段運行處理的重點。
2、煤礦變電所的管理
2.1保證管理全面性
嘗試優化煤礦變電所的管理，基本措施是保證管理工作的全面性。在此前統計資料中，部分煤礦由于工作壓力大，對變電所工作的關注程度不足，管理上存在疏失，如設備運維工作不到位、老化設備沒有及時更換，可能造成煤礦電壓不穩，甚至釀成安全事故。后續工作中，應以規范化運行作為基礎，將各個工作環節羅列出來，再以拓撲學原理對所有環節進行深度處理，明確所有工作環節的組成要素，展開精細化的管理。如設備運維，牽涉到配電裝置、電力變壓器、控制設備、自動保護裝置、通信設施與補償裝置；變壓器又包括主變壓器和分變壓器；分變壓器又包括井上變壓器和井下變壓器。各要素得到明確后，再安排人員進行管理，擬定管理流程和條目，使煤礦變電所的管理能夠全面進行。
2.2提升安全管理水平
安全管理是煤礦變電所管理的重點內容，在常規運行、全面管理的基礎上，要求提升安全管理的有效性。以上文（1.2）所述的智能化運行為手段，以智能設備收集變電所工作中的數據信息，進行安全性評估。如靜電的傳導，靜電持續富集、超出安全標準，可能對變電所工作設備產生威脅，甚至會增加井上部分遭遇雷擊的風險。以智能設備了解變電所周邊濕度、帶電粒子的富集程度等信息，自動進行安全評估，便于管理人員及時作出處理，將靜電導入地下，做到防患于未然。其他環節的安全管理同樣如此，以智能設備為依托，有效進行危險辨識，保證、提升煤礦變電所的安全管理水平。
此外，為求提升煤礦變電所安全管理以及綜合管理的效率，建議擬定量化管理指標，便于管理人員直觀了解管理工作的不足，作針對性加強。變電所各項工作均取百分制，得分在80以上，評定為“優秀”；得分在70-80分之間，評定為“良好”；得分在60-70分之間，評定為“合格”；得分在60分以下，評定為“較差”。以量化指標評估結果進行變電所管理的針對性優化。
3、安科瑞AcrelCloud-1000變電所運維云平臺
3.1概述
基于互聯網＋、大數據、移動通訊等技術開發的云端管理平臺，滿足用戶或運維公司監測眾多變電所回路運行狀態和參數、室內環境溫濕度、電纜及母線運行溫度、現場設備或環境視頻場景等需求，實現數據一個，集中存儲、統一管理，方便使用，支持具有權限的用戶通過電腦、手機、PAD等各類終端鏈接訪問、接收報警，并完成有關設備日常和定期巡檢和派單等管理工作。
3.2應用場所
適用于電信、金融、交通、能源、醫療衛生、文體、教育科研、農林水利、商業服務、公用事業等行業變配電運行維護系統的新建、擴建和改建。
3.3系統結構
系統可分為四層：即感知層、傳輸層、應用層和展示層。
感知層：包含變電所安裝的多功能儀表、溫濕度監測裝置、攝像頭、開關量采集裝置等。除攝像頭外，其它設備通過RS485總線接入現場智能網關RS485端口。
傳輸層：包含現場智能網關和交換機等設備。智能網關主動采集現場設備層設備的數據，并可進行規約轉換，數據存儲，并通過交換機把數據上傳至的服務器端口，網絡故障時數據可存儲在本地，待網絡恢復時從中斷的位置繼續上傳數據，保證服務器端數據不丟失。
應用層：包含應用服務器和數據庫服務器，若變電所數量小于30個則應用服務器和數據庫服務器可以合一配置。服務器需要具備固定IP地址，以接收各智能網關主動傳送過來的數據。
展示層：用戶通過手機、平板、電腦等多終端的方式訪問平臺信息。
3.4系統功能
用能月報支持用戶按總用電量、變電站名稱、變電站編號等查詢所管理站所的用電量，查詢跨度可設置為月。
站點監測包括概況、運行狀態、當日事件記錄、當日逐時用電曲線、用電概況。
變壓器狀態支持用戶查詢所有或某個站所的變壓器功率、負荷率、等運行狀態數據，支持按負荷率、功率等升、降序排名。
運維展示當前用戶管理的有關變電所在地圖上位置及總量信息。
配電圖展示被選中的變電所的配電信息，配電圖顯示各回路的開關狀態、電流等運行狀態及信息，支持電壓、電流、功率等詳細運行參數查詢。
3.4.6視頻監控
視頻監控展示了當前實時畫面（視頻直播），選中某一個變配電站，即可查看該變配電站內視頻信息。
電力運行報表顯示選定站所選定設備各回路采集間隔運行參數和電能抄表的實時值及平均值行統計。
對平臺所有報警信息進行分析。
任務管理頁面可以發布巡檢或消缺任務，查看巡檢或消缺任務的狀態和完成情況，可以點擊查看任務查看具體的巡檢信息。
3.4.10用戶報告
用戶報告頁面主要用于對選定的變配電站自動匯總一個月的運行數據，對變壓器負荷、配電回路用電量、功率因數、報警事件等進行統計分析，并列出在該周期內巡檢時發現的各類缺陷及處理情況。
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應用場合 |
型號 |
外觀圖 |
型號、規格 |
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變電所運維云平臺 |
AcrelCloud-1000 |
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AcrelCloud-1000變電所運維云平臺基于互聯網＋、大數據、移動通訊等技術開發的云端管理平臺，滿足用戶或運維公司監測眾多變電所回路運行狀態和參數、室內環境溫濕度、電纜及母線運行溫度、現場設備或環境視頻場景等需求，實現數據一個，集中存儲、統一管理，方便使用，支持具有權限的用戶通過電腦、手機、PAD等各類終端鏈接訪問、接收報警，并完成有關設備日常和定期巡檢和派單等管理工作。 |
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網關 |
ANet-2E4SM |
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4路RS485串口，光耦隔離，2路以太網接口，支持ModbusRtu、ModbusTCP、DL/T645-1997、DL/T645-2007、CJT188-2004、OPCUA、ModbusTCP（主、從）、104（主、從）、建筑能耗、SNMP、MQTT；（主模塊）輸入電源：DC12V～36V。支持4G擴展模塊，485擴展模塊。 |
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擴展模塊ANet-485 |
M485模塊：4路光耦隔離RS485 |
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擴展模塊ANet-M4G |
M4G模塊：支持4G全網通 |
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中壓進線 |
AM6-L |
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三段式過流保護（帶方向、低壓閉鎖）、過負荷保護、PT斷線告警、逆功率保護、三相一次重合閘、低頻減載、檢同期、合環保護、斷路器失靈保護 |
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APM810 |
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三相（I、U、kW、kvar、kWh、kvarh、Hz、cosΦ），零序電流In；四象限電能；實時及需量；電流、電壓不平衡度；負載電流柱狀圖顯示；66種報警類型及外部事件（SOE）各16條事件記錄，支持SD卡擴展記錄；2-63次諧波；2DI+2DO RS485/Modbus；LCD顯示； |
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中壓進線 |
APView500 |
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相電壓電流＋零序電壓零序電流，電壓電流不平衡度，有功無功功率及電能、事件告警及故障錄波，諧波（電壓／電流63次諧波、63組間諧波、諧波相角、諧波含有率、諧波功率、諧波畸變率、K因子）、波動／閃變、電壓暫升、電壓暫降、電壓瞬態、電壓中斷、1024點波形采樣、觸發及定時錄波，波形實時顯示及故障波形查看，PQDIF格式文件存儲，內存32G,16D0+22D1,通訊 2RS485+1RS232+1GPS,3以太網接口（＋1維護網口）＋1USB接口，支持U盤讀取數據，支持61850協議。 |
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中壓饋線 |
AM6-L |
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三段式過流保護（帶方向、低壓閉鎖）、過負荷保護、PT斷線告警、逆功率保護、三相一次重合閘、低頻減載、檢同期、合環保護、斷路器失靈保護 |
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APM810 |
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三相（I、U、kW、kvar、kWh、kvarh、Hz、cosΦ），零序電流In；四象限電能；實時及需量；電流、電壓不平衡度；負載電流柱狀圖顯示；66種報警類型及外部事件（SOE）各16條事件記錄，支持SD卡擴展記錄；2-63次諧波；2DI+2DO RS485/Modbus；LCD顯示； |
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低壓進線 |
AEM96 |
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三相電參量U、I、P、Q、S、PF、F測量，總正反向有功電能統計，正反向無功電能統計；2-31次分次諧波及總諧波含量分析、分相諧波及基波電參量（電壓、電流、功率）；電流規格3×1.5(6)A，有功電能精度0.5S級,無功電能精度2級；工作溫度：-10℃～+55℃；相對濕度：≤95不結露 |
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低壓出線 |
AEM72 |
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三相電參量U、1、P、Q、S、PF、F測量，總正反向有功電能統計，正反向無功電能統計；2-31次分次諧波及總諧波含量分析、低壓出線分相諧波及基波電參量（電壓、電流、功率）；電流規格3x1.5(6)A,有功電能精度0.5S級，無功電能精度2級 |
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ADW300 |
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三相電參量U、I、P、Q、S、PF、F測量，有功電能計量（正、反向）、四象限無功電能、總諧波含量、分次諧波含量（2～31次）；A、B、C、N四路測溫；1路剩余電流測量；支持RS485/LoRa/2G/4G/NB；LCD顯示；有功電能精度：0.5S級（改造項目） |
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無線測溫 |
ATE-400 |
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合金片固定，CT感應取電，啟動電流大于5安培,測溫范圍－50-125℃,測量精度±1℃;傳輸距離空曠150米 |
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ATC-600 |
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兩種工作模式：終端、中繼。ATC600-Z做中繼透傳，ATC600-Z到ATC600-C的傳輸距離空曠1000m,ATC600-C可接收ATE系列傳感器、 AHE等傳輸的數據，1路485,2路報警出口。 |
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環境溫濕度 |
WHD |
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WHD溫濕度控制器產品主要用于中高壓開關柜、端子箱、環網柜、箱變等設備內部溫度和濕度調節控制。工作電源：AC/DC85～265V工作溫度：-40.0℃～99.9℃工作濕度：0RH～99RH |
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水浸傳感器 |
RS-SJ-*-2 |
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接觸式水浸傳感器，監測變電所、電纜溝、控制室等場所積水情況，工作電源：DC10-30V工作溫度：－20℃+60℃工作濕度：0%RH~80%RH響應時間：1s繼電器輸出：常開觸點。 |
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攝像機 |
CS-C5C-3B1WFR |
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支持720P高清圖像，支持分辨率可達到130萬像素（1280*960)內置麥克風與揚聲器具有語音雙向對講功能，支持螢石云互聯網服務，通過手機、PC等終端實現遠程互動和視頻觀看。 |
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煙霧傳感器 |
BRJ-307 |
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光電式煙霧傳感：電源正極（DC12V):+12V 繼電器輸出：常開觸點 |
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門禁 |
MC-58(常開型） |
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常開型；感應距離：30-50mm材質：鋅合金，銀灰色電度，干接點輸出。 |
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配套附件 |
ARTU-K16 |
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常開型；感應距離：30-50mm材質：鋅合金，銀灰色電度干接點輸出 |
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KDYA-DG30-24K |
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輸出DC24V;24V電源 |
4、總結
綜上，煤礦變電所的運行與管理是一項長期工作，要求以現代化思維保證運行與管理的質量。運行方面，首先要求強調規范化，在此基礎上謀求技術突破，嘗試運行智能化，后提升運行質量。管理方面，鑒于變電站工作的重要性，應首先確保管理實現全覆蓋，之后提升安全管理水平，并通過量化指標使管理工作長期有序的進行。后續工作中，可參考上述措施，保證煤礦變電所的工作成效。
參考文獻
[1]郝明月,張豪,高磊.煤礦采區泵房、變電所及水倉快速掘進技術研究與應用[J].能源與環保,2018,40(06):218-222.
[2]張曉會.煤礦井下變電所供電開關信息智能采集板的硬件設計[J].山西能源學院學報,2018,31(02):12-14+17.
[3]贠永．煤礦變電所的運行與管理[J].科技
[4]安科瑞企業微電網設計與應用設計,2022,05
作者簡介：龔永波，安科瑞電氣股份有限公司，主要研究方向為智能電網供配電，Email: 28801392115@qq.com QQ:2881392115
