35KV终端变电站无人值守升级改造及安全防护关键技术研究

张从军 徐菲 解利俊 李鑫

1.河北钢铁集团矿山设计有限公司 河北唐山 063700

2.河北钢铁集团矿业有限公司石人沟铁矿 河北唐山 063700

河北钢铁集团矿业有限公司石人沟铁矿年生产铁精粉80余万吨，配套变电站始建于1973年，属于用户型终端变电站，变电站现装备有两台型号为SFZ9-12500/35变压器，变比为35KV/6KV。石人沟铁矿变电站自2012年增容及综合自动化升级改造后，已运行9年，设备软硬件陈旧且不具备电量峰谷比自动统计功能，在考察类似矿山变电站无人值守运行模式的基础上，将变电站管理运行改造成无人值守操控模式，重点解决因矿山正常减员而造成岗位人员不足的问题。

1 变电站存在的问题

（1）变电站侧综合自动化监控系统软硬件老化严重。

（2）变电站室内电缆沟狭小，通风散热不良。

（3）变电站消防系统不完善，缺少火灾自动报警系统。

（4）变电站内无视频监控系统。

（5）变电站外围墙无防护。

（6）变电站各配电柜无峰谷比统计功能。

2 变电站无人值守升级改造方案

2.1 新增一套变电站综合自动化监控系统

变电站综合自动化监控系统后台采用B/S架构，具有数据采集与转发、运行监视、控制、报警、计算、统计、事件与历史数据查询、报表管理、保护管理等功能。同时新增一套微机五防系统，该系统通过对一次设备加装锁具，对其操作实施强制闭锁，只有在本系统中模拟通过后以正确顺序进行的操作方可解锁操作，从而达到防止误分合断路器、防止误入带电间隔、防止带负荷分隔离开关、防止带电挂地线或合接地刀闸、防止带地线（接地刀闸）合隔离开关的目的[1]。

2.2 新增一套通风机自动控制系统

变电站原有两台风机，一台负责配电室通风，一台负责电缆沟通风，风机启停均为手动控制。新通风系统的风机控制柜采用SIEMENS S7-200 SMART系列PLC做为控制器，通过在配电室和电缆沟内安装温度传感器，可实时监测现场温度，并将温度信号传输到PLC控制器内，可实现对风机的自动启停控制。

2.3 新增一套火灾自动报警系统

新火灾自动报警系统主要包括火灾探测器、缆式感温探测器、手动报警装置、声光报警器及火灾报警控制器和相应的模块。火灾对变电站内的电缆、接头、端子等发热部位设置可恢复式缆式线型感温探测器，缆型感温探测器应采用接触式的敷设方式对电缆沟动力电缆进行探测。缆式线型感温探测器采用“S”形布置在每层电缆的上表面，可直观地监测电缆温度。在变电站内部疏散通道或出口处采用壁挂式手动报警按钮，人员可通过手动报警向动力车间监控室发出报警信号，并启动声光报警器。在动力车间监控室和变电站站内操控台安装火灾报警控制器，可实现对变电站火灾情况的全部监控，当发生火警异常时，可及时发出预警报告[2]。

2.4 变电站新增一套视频监控系统

视频监控系统由红外网络摄像机、硬盘录像机、传输线路、交换机以及监视器组成。通过遍布于35KV变电站内各关键区域的网络摄像机实现对重要关键部位实时视频监视。设置数量为16台，监视部位如下：

（1）35KV变电站外墙设置 4台；

（2）电容室内设置 1台；

（3）配电室外设置 2台；

（4）配电室内设置 9台；

2.5 变电站外墙新增脉冲电子围栏系统

变电站外墙设置电子围栏系统，就是在周界设置脉冲电子围栏探测器，形成一道电子围墙进行防范和管理。电子围栏系统既可以从物理上阻挡入侵人员的侵入，又可以及时通过声光报警器发出报警信号并将警情传输至动力车间。系统的工作流程是当有人非法翻越围墙或破坏，探测器可立即将警情传送到动力车间，动力车间对报警信号进行接收和处理。现场报警同时也能警号报警，提醒附近人员注意。

2.6 变电站各馈出线新增峰谷比统计功能

通过对变电站电脑后台软件系统进行升级，可实时监测变电站各馈出线路的电量峰谷比，指挥各用电单位进行削峰填谷、均衡用电，提高了电网负荷率和设备利用率，达到控制高峰负荷、充分利用电网低谷电量的目的[3]。

3 结语

该项目本着系统改造后实用性和可靠性，遵循操控简单、安全实效、循序升级的原则，通过升级变电站综合自动化操控系统、新增风机自动控制系统、新增视频监控系统、新增火灾报警系统、新增脉冲电子围栏系统，本质上提高变电站无人值守远程操控运行过程中安全性能，避免误操作、设备本身故障造成事故发生。从现场操控运行方面，该项目为变电站实现无人值守创造了强大的软硬件设备支持，使远程操控运行更加平稳、准确，确保了石人沟铁矿供电系统的可靠性、稳定性。另一方面，也积极响应了国家电网“变电站标准化管理模式”，为局域电网运行安全起了保障作用，同时，大大提高了社会经济效益。

通过该项目升级改造后变电站电量峰谷比智能统计，实现了石人沟铁矿生产用电削峰填谷，即缓解了高峰电力供需缺口，又促进了电力资源优化配置，社会效益贡献巨大。最实惠的是确确实实地为单位大幅度降低了电费成本，成功后解决矿山自然减员而造成岗位人员空缺问题，变电站采用无人值守远程操控+定时巡视方式，变电站固定值守岗位减少岗位工12人，具有显著的社会效益和经济效益。