华阳矿区电网安全稳定运行的实践探索.pdf

安全管理与技术经济自动化应用华阳矿区电网安全稳定运行的实践探索张俊喜（山西华阳集团新能股份有限公司供电运维管理中心，山西阳泉0 450 0 0）摘要：由于电网停电事故极易造成矿井停风、水灾、提升设备紧急制动等事故，严重威胁矿井安全生产，矿井安全供电对电网稳定运行提出了更高要求。本文深入分析华阳矿区电网的运行状况，找出电网的缺陷和薄弱环节，及时整改影响电网安全稳定运行的缺陷和问题，以优化电网结构，提升设备的安全性能，确保供电系统安全、稳定运行。关键词：电网构架，设备安全，绝缘水平，继电保护计算中图分类号：TM712Practical Exploration of Safe and Stable Operation of Power Grid in Huayang Mining Area(Power Supply Operation and Maintenance Management Center of Shanxi Huayang Group Xinneng Co.,Ltd.,Yangquan,Abstract:Due to power grid power outages,accidents such as mine wind outages,floods,and emergency braking of liftingequipment are highly likely to occur,posing a serious threat to mine safety production.Therefore,safe power supply in minesplaces higher demands on the stable operation of the power grid.This paper conducts an in-depth analysis of the operationstatus of the power grid in Huayang mining area,identifies the defects and weak links of the power grid,and promptlyrectifies the defects and problems that affect the safe and stable operation of the power grid,in order to optimize the powergrid structure,improve the safety performance of equipment,and ensure the safe and stable operation of the power supplysystem.Key words:power grid architecture,equipment safety,insulation level,relay protection calculation文献标识码：AZHANG JunxiShanxi 045000,China)0引言华阳集团本部电网结构单一，多为串联供电模式这造成一级站线路铁塔分布密集度相对较高，在雷雨季节来临时，供电线路极易遭受雷击，引发系统停电事故。同时，矿区电网所辖区域地貌多以山地为主，几乎所有电力线路都要经过山区、丘陵和河流地带，由于多年的煤矿开采，地质发生了变化,导致铁塔地基塌陷,埋下了一系列电网隐患，严重影响电网供电的安全性和可靠性。一旦发生停电事故，不仅会带来无法估量的经济损失，还会严重影响井下数千名矿工的生命安全。近年来，由于矿井的逐年开采，供电线路会不可避免地通过采空区，矿区电网供电线路密集性层度较高，严重影响供电安全。因此，优化电网结构的首要任务在于提升供电质量，优化供电结构，完善系统供电系统电源来源，增加系统供电容量。1优化矿华阳区电网构架华阳电网各区域之间的联系非常密切，即使是细微的异常也可能引发系统较大波动,导致非故障矿井区域主扇和井下局扇停机停风事故，以及设备重要辅助设备停运。在严重情况下，甚至会造成整个系统发生大面积停电事故。尽管在电网的主要构架安全性方面实现了双电源、双回路供电模式，以及灵活多变的运行方式，但区域供电的安全性能及相应的电网构架仍没有发生实质性的改变。分区域供电仍源自矿区110 kV站，各区域一级站负责本矿所有供电，线路供电等级数较多，最多可达到三级串联甚至1个35kV降压站带着6 个35kV降压站，严重影响了电网的安全运行。为了从根本上解决华阳矿区电网不合理、不科学的构架问题,并消除变电站二级站、三级站的不稳定因素,提高供电可靠性迫在眉睫。因此，必须建设华阳西站,并采用不同的降压站双回路供电，形成“两纵四横一环网”。具体来说，该电网以矿区110 kV和华阳西110 kV变电站作为纵向主干供电源，同时依靠国网海落湾、长岭、孟县和苏峪4个2 2 0 kV站作为横向支撑电源点，构建集团环状电网架构。环网是指将110 kV矿站和西站2 个纵向供电区域互作者简介：张俊喜，男，19 8 1年生，工程师，研究方向为电力系统。2023|16期|2 2 9自动化应用安全管理与技术经济为备用和联系，将阳泉矿区主要电网连接为环状供电网络，从而显著提升供电可靠性。该环网的建设可以增加华阳集团矿区电网的供电能力和供电可靠性，对推动华阳集团的发展具有积极作用。2提升设备安全稳定性装备提升是电网发展的硬基础，安全和可靠是煤矿供电的基石。但由于电网缺乏整体规划和管理，电网设备的投人参差不齐，且来自不同厂家的设备质量及施工工艺水平存在差异,这在一定程度上影响了系统的安全水平。以华阳矿区为例，该区域电网110 kV站接带的35kV降压站多达19 个，而35kV系统接地查找及处理异常困难，对设备的绝缘性能要求极高。例如,2 0 0 7 年发生的12.12 事故即由接地引起，该事故导致系统多处设备绝缘降低，进而导致过电压保护器和电流互感器爆炸，以及电缆头接地、爆炸、着火等一连串连锁异常停电事件。同时，此次事故也导致了5个降压站停电，使华阳本部矿井坑下风机压风机几乎全部停运，严重影响了煤矿的安全生产。2.1加强变电站设备的技术管理互感器作为最重要的继电保护元件，一旦发生损坏，后果十分严重。因此,针对互感器引发的事故，有关人员制定了规范的试验标准，增加了局部放电试验项目，并加强了对新上设备在施工质量工艺、关键技术指标、现场施工监管、接入试验、工程验收等环节的过程控制，以规范设备接入流程，减少和尽量杜绝设备接入引起的电网安全隐患。同时，增强电网抗事故能力，提高电能质量，充分做好设备的维护工作，提升设备使用质量，有助于合理分配与调节负荷。此外，在运行维护方面建立完善状态监测中心系统，在所属开关、线路、变压器等主设备处增设实时在线监测装置，可用于监测设备的运行状态、运行环境，识别是否有外力破坏、线路附冰、开关过热、过负荷、绝缘劣化等情况，实现数据采集和报警功能。2.2提高线路绝缘化水平提高线路绝缘化水平的方法为：（1)在线路上广泛开展防污闪、防冰闪、防风偏、防误动、防雷击分析研究工作，更换全网避雷器，并对35kV供电线路进行绝缘差异化喷涂，以从整体上提高系统的防避雷能力；(2)采用先进的复合绝缘子和RTV涂料技术,并在线路安装复合绝缘子（具有质量轻、强度高、维护方便的优点），以大大提高线路抗污闪能力。通过以上操作发现，在合成绝缘子投入运行后，清洁区和一般污秽区可免清扫；在给线路涂上具有憎水性好的RTV涂料后，可有效降低冰或雪在绝缘子上的附着力，以及线路出线冰害事故的发生率。此外，系统接地后，系统的薄弱点电缆头绝缘性能下降会导致重复接地、爆炸、着火等事件多次发生，严重影响了系统的安全性。针对此问题，通过调研和现场考察发现，根源在于电缆头制作230|自动化应用工艺、安装质量不合格，应在制作电缆头时及时改进冷缩头工艺，以大幅减少电缆头方面引发的跳闸事故12.3供电系统继电保护计算分析设备继电保护整定、核算、调试、管理、日常维护等程序十分严格，任何数据的失误都会产生计算数据的偏差，导致相关保护配合不合理以及越级跳闸事故的发生。针对系统不同的运行方式，应合理匹配相关的继电保护配置，并建立不同运行方式下的定值计算模块，如110 kV系统西站的建设、各矿区域的切割等。此外，系统运行方式的变化也会在一定程度上影响相关供电设备的安全稳定运行。因此，需要精确地估算不同的运行方式下的电压、负荷及流向，并建立峰段用电负荷、谷段用电负荷、冬季用电负荷、夏季用电负荷等计算模式，以形成闭环的潮流分析系统2。2.4建立煤矿供电的安全评价体系电网系统的不断扩容，使得电网存在结构复杂、继电保护整定困难、故障处理困难、事故原因分析困难等问题。通过对煤矿供电系统进行仿真建模，不仅可从系统整体角度分析和评价煤矿供电系统供电质量及可靠性，还可以计算和评价系统在多种运行方式下的稳定和可靠性。此外，在分析基础上找出系统存在的问题及安全隐患，并从资料和参数的准备、工作的组织协调、保护的核算等方面进行充分论证，能为电网的进一步改造或扩容提供建议与方案。同时,利用分析结果确定紧急预案，可以进一步提高供电系统可靠性，确保煤矿安全生产2.5提升管理水平先进的装备必须配备先进的管理。因此,分析严重影响电网安全、稳定运行的因素和查找事故原因尤为必要。针对系统改造和扩建项目的必要性，企业管理人员应统一管理技术论证、改造设计、施工监督、交接管理以及改造后的运行管理等方面。此外，建立专业化的电网生产管理体系和安全、技术监督体系，有助于全面有效地控制电网运行，加强电网运行方式管理及无功电压、线损的管理，降低线变损，促进电网经济运行。尤其是对于变电站综合自动化改造后的运行管理和事故防范，应逐步形成切合实际的管理模式。总之，提升专业化管理水平，可以实现电网的安全、经济、可靠运行3。2.6规范电网安全标准化建设工作流程随着电网规模的不断扩大和主网架优化改造的不断推进，建立专业化的电网管理机构和模式，推进电网安全标准化建设尤为关键。其中，电力设施的标准化建设成为重点，应先从电网规划、设计水平方面保证源头规范；其次从设备质量和工程安装方面保证过程规范；再次从运行维护，日常管理方面保证使用规范；最后从风险管控、排查整(下转第2 34页）自动化应用安全管理与技术经济在实际应用中，这种基于联盟链的方式具有3个优势：(1)它可以有效避免单点故障问题,因为任何一个参与者都无法单独掌控整个网络的运行情况；(2)采用了分布式账本，即使某个环节出现错误也不会影响整体的数据流转；(3)采用了加密算法等技术手段保护数据隐私，用户的个人信息并不会受到泄露威胁。实践还发现，除数据共享和交换外，区块链技术还有很多其他的潜在价值。例如，它可以用于构建智能合约,实现自动化的合同管理和执行；还可以与人工智能等技术相结合，打造更加完善的供应链管理体系等。总之，随着区块链技术不断发展和成熟，它将会在越来越多的领域发挥重要作用，成为推动产业升级和经济转型的重要支撑力量。3.3案例总结本文通过实地考察和调研某企业生产现场，结合实际情况提出了基于区块链技术的工业互联网安全解决方案。该方案主要包括4个方面：（1)利用区块链技术实现数据共享与追溯；（2）采用分布式存储方式提高数据可靠性；(3)引入智能合约保证数据不可篡改；(4)设计身份认证机制确保用户权限可控。经实践证明，该方案能够有效提升工业互联网系统的安全性能,具有较高的实用价值和推广意义。3.4案例启示(1)在工业互联网中引人区块链技术可以有效解决现有系统存在的数据孤岛问题。通过整合各节点的信息，实现了全网范围内的信息共享和流通，避免了因单点故障导致整个系统瘫痪的情况发生。同时，由于区块链具有不可篡改、去中心化特点，工业互联网产生的各种业务记录能够得到完整保留并可追溯，为后续事故调查提供了有力支持。（2)基于区块链技术搭建的可信任平台是保障工业互联网安全的重要手段之一。该平台不仅可以帮助企业建立完善的身份认证机制，确保用户真实身份的合法性，还可以利用智能合约实现自动化合同执行，降低人工干预风险；此外，该平台还可以与物联网、大数据分析技术相结合，进一步提高工业互联网的安全性和可靠性。（3)我国工业互联网领域仍面临诸多挑战，如设备接人标准不统一、网络攻击威胁严重。因此,需要加强相关法律法规建设,引导行业健康发展；同时要加大人才培养力度，不断提升从业人员的专业技能水平，以更好地应对未来可能出现的各类安全事件。4结语本文通过研究区块链在工业互联网领域中的应用，发现其可以有效解决传统网络环境下存在的问题。区块链技术具有去中心化、不可篡改的特点，这些特性能够保证数据传输和存储过程的可靠性；利用智能合约实现自动化执行功能，可减少人为干预造成的错误风险；将区块链技术与其他新兴技术相结合，如人工智能、5G通信，有助于进一步提高系统整体性能。经过深入研究，区块链技术将会在未来成为促进工业互联网发展的关键驱动力。1柴毅.区块链环境下供应链企业知识共享影响因素研究D.长春：吉林大学，2 0 2 2.2林心怡,吴东.区块链技术与企业绩效：公司治理结构的调节作用J.管理评论,2 0 2 1,33(11)：341-352.3石千磊.基于区块链的工业互联网节点身份认证方法研究D.重庆：重庆邮电大学,2 0 2 1.（责任编辑：周贵兰）参考文献(上接第2 30 页）治方面保证管理规范。3结语(1)本文创造性地提出了“两纵四横一环网”的电网构架思路，经实践证明，在大范围改变电网构架后，华阳矿区电网内将消除三级站，主供电电源容量成倍增加，运行方式更加灵活。同时，所有35kV降压站全部实现环网供电，供电可靠性进一步提升，线路铁塔的分布面扩大，密度降低，一定程度上降低雷电波冲击变电站的可能性。(2)本文建立了一套规范且行之有效的电网技术管理体系，并从电网的设计规划、设备选型、设备安装、设备调试、设备试验、设备监控等方面建立了完善的闭环管理模式，提升了电网设备的安全稳定性。参考文献1邓杰文.山西阳煤集团矿区电网防雷技术研究D.长沙：长沙理工大学,2 0 13.2DL/T955-2006继电保护及电网安全自动装置检验规程S.北京：国家发展和改革委员会,2 0 0 6.3国家电力调度通信中心.国家电网公司十八项电网重大反事故措施（试行)继电保护专业重点实施要求M.北京：中国电力出版社,2 0 0 6.（责任编辑：周贵兰）234|自动化应用