打造智能高效新格局——昆钢大红山矿业供配电系统高质量发展工作纪实
随着矿业行业的快速发展和科技的不断进步，新技术、新设备、新工艺、新材料应用日益广泛，供配电系统作为矿山生产的核心保障环节，其改造升级对于提高生产效率、保障安全、降低成本具有重要意义。此前，昆钢大红山矿业公司供配电系统存在智能化程度不高、设备效率未得到有效发挥、技术水平相对落后等问题，不仅影响了生产效率，还带来一定的安全隐患。随着数字矿山建设深入推进，传统供配电系统已经无法满足矿业公司的发展需求，为此，近年来，大红山矿业加快了供配电系统的绿色、高效、智能化改造升级，提高了供配电系统的可靠性和稳定性，降低了能耗和碳排放，为矿山的高质量可持续发展了奠定坚实基础。
矿区一角
夯基立柱、精耕未来，搭建数字系统改变供配电传统模式
为构建安全可靠、功能齐全的电力监控网络，确保骨干输变电线路上的110kV/35kV变电站和大部分10kV配电室运行稳定，昆钢大红山矿业建立并不断优化升级电力集中监控系统。
通过建立SCADA系统，实现中心调度的多级监控和调度管理。该系统能够迅速、准确地获取变电站所的实时运行信息状态，一是可及时发现并处理故障，为电力管理人员、技术人员和运维人员在处理故障时提供研判依据，缩短停电时间；二是可进行负荷分析、调度等操作，提高管理效率，降低运维成本。系统的建立，有效提升了大红山矿业各变电站所的管理水平。
随着“双碳”战略提出，提高能源利用效率，降低能耗水平的要求愈发突出。为此，大红山矿业加大投入，及时完成能耗在线监测系统建设，该系统是集成intranet/Internet网络技术、GPRS无线传输技术、Web service软件技术、数据库技术等于一体的大型数据综合管理系统。主要功能有计量器具档案管理、能耗数据实时监控、报表生成、能耗预警、能耗分析等功能。通过该系统建设，建立有效的数据渠道，提升数据的及时性、准确性，便于开展能源消耗趋势分析、节能目标完成预测预警等，提高节能降耗措施的针对性、有效性。同时，还可促进生产过程能源管理精细化，有利于发现和挖掘节能潜力，对调整生产能耗指标，节约用电具有非常重要的意义。
供电成本的管控是大红山矿业“六环六控”成本管理工作的重点环节。为夯实计量数据硬件基础，大红山矿业将智慧化矿山与“六环六控”成本管理工作有机融合，按工序推进供电、供水计量装置安装，并建成aplat计量系统软件平台，实现数据集中管理，为大数据系统提供有力保障。目前已具备554个数据点位，水电能源计量系统已初具规模，系统主要功能板块有电能监控、水耗监控等七大功能板块。其中，电能监控和水耗监控版面将现场的电能表（或水表）通过RS485通讯线传输到中心服务器，实现实时数据动态显示。而处于矿区外围，不具备光纤通讯的远程数据，则通过5G物联网技术，将数据传输到矿业公司专用网络，实现远程数据采集功能，除了上述两种数据传输外还使用到lora通讯网络，三体统一将不同距离、不同地点、不同位置的水电计量数据聚合搭建计量平台。该系统具备实时显示、报表按时计量电能数据等功能。通过远程计量系统能够有效减少人力抄表，提高工作效率，实现大数据化，为工序成本管理工作提供有效的数据支撑。
深井绿色水能发电站项目
提质增效、点滴改善，设备转型升级提高“双碳”工作水平
在供配电系统中，功率因数是非常重要的参数，它对于输电线路的能耗，电机、变压器等设备运行及电力系统的稳定性等方面都有重要影响，同时对于企业的能源利用效率和成本控制等方面都有重要意义。
近年来，矿业公司积极推进35kV铁矿变、35kV江边供水变、6kV地面驱动站配电室等区域无功补偿装置升级改造，其中35kV江边供水变10kV并联电容器补偿装置为手动静态补偿装置，不能根据35kV江边供水变负荷变化情况、功率因数高低动态补偿，频繁发生过补偿或欠补偿，导致供电系统交变磁场转换的无功功率大，降低了设备的利用率，增加了电能损耗。通过引进新设备，升级改造为动态自动补偿装置，按照选型规范35kV江边供水变主变压器容量10000kVA的30％偏差±5％配置选型，容量3600kvar。改造前功率因数为0.88，改造后功率因数达到0.96，功率因数得到显著改善。
三选厂整个低压系统由于缺少低压无功补偿装置，功率因数仅0.59，系统电网负载以电动机为主，98%以上是感性负载、变频器调速的广泛应用导致电网谐波含量高，电压质量差，降低了变压器利用率。经过多方选型和参考，决定使用一种新型电气综合防御装置，该装置具备动态抑制谐波功能，对大小和频率都变化的谐波进行补偿，内置无功补偿和不平衡补偿功能，功能的投入/退出可进行设定，在滤波的同时可避免过补偿，即可以做到只滤波而不产生无功功率，完全避免过补偿，也可以通过设定目标功率因数，将滤波后剩余的能量用于无功补偿，改造后功率因数由0.59提升到0.98，无功功率降低37kavr，谐波电流总畸变率由7%降到4.5%。
设备升级改造
紧跟前沿、创新驱动，绿色清洁电能开发利用成效显著
随着环境问题的日益严重，绿色清洁能源已经成为全球关注的焦点。作为一种清洁、可再生的能源，光伏、水力、风力发电等新能源在近年来得到了快速发展。大红山矿业公司矿区日照时长、太阳辐射能充裕，全年高度角变幅不大，四季照射时数差别较小，平均太阳能辐射量达5900MJ/㎡，属于丰富太阳能资源地区，适合建设太阳能光伏电站项目。2021年，昆钢大红山矿业公司以科研立项方式启动大红山矿业公司首个分布式光伏发电项目，总装机容量246.24kW，自发自用，项目于2021年12月23日正式投运。
2023年，大红山矿业持续推进绿色清洁电能开发利用。经充分调研论证，利用大红山矿业地下开采深井供水落差大、势能高及全年水量稳定的特点，在井下440m闲置巷道建成国内首个深井水能发电站，将水的势能转换为绿色电能供上下行斜坡道持续照明，同时实现供水管网卸载减压，降低安全风险和维护使用成本。电站于2023年8月10日成功投入使用，装机容量75kW。大红山矿业肥味河泵站是矿区供水调节中枢，泵站年用电量达300万kWh以上，该区域部分场地、屋面平整，建筑载荷较大，四周无遮挡，具备安装分布式光伏板的环境条件。通过自主规划设计，实施装机功率为81.75kW的分布式光伏发电项目，该项目于2023年9月18日完成安装投入运行。截止目前大红山矿业绿色清洁电力发电量已突破55万kWh，减碳290吨以上。
巡检机器人
既见科幻、又见魔幻，引进新设备助力供配电本质安全
为提高矿山供配电工作的本质安全水平，2024年，大红山矿业公司引进的巡检机器人和激光清障仪投入生产运用。其中，巡检机器人用于高压配电室巡检，外观好似电影《流浪地球》中的智能量子计算机“MOSS”；激光清障仪应用于野外高压供电线路清障，能发出极具魔幻气息的“魔法射线”远程割断树障。
巡检机器人全名为“KSTPD-5型轨道式巡检机器人”，每天不间断巡航于矿山高压配电室。高压配电室是矿山安全生产管理的重点区域之一，日常巡检需执行严格的交接班制度、双人操作制度、“两票”制度和定期预防性试验制度，巡检项目多、频次高、难度大。新购置的巡检机器人集移动视频巡检、红外测温、环境监控、数据智能分析等功能于一身，可覆盖巡检区域每一个角落，全天候守护矿山供电中枢。其搭载的高清摄像头可洞察任何细节、红外测温技术可灵敏感知设备温度、强大的数据处理能力可处理海量数据。它可在短时间内完成大量巡检任务并实时回传数据，让工作人员能够快速做出反应；同时，它还能够根据数据分析结果预测设备可能出现的故障和问题，指导操作人员进行预防维护，有效降低维修成本和停机时间。
激光清障仪
激光清障仪全名为“RF—500B型便携式激光清障仪”，主要用于高压供电线路的清障工作。大红山矿业处于亚热带河谷气候区，草木生长快，矿山高压架空线路距离长、坡度及高差大、地形复杂，日常巡检难度较大。开展高压供电线路巡检时，其中一项重要工作就是清除架空线路及塔基周围的树障。自从配备激光清障仪以来，供电线路清障工作就变得简单有趣，只需按照操作规程，远距离将高能激光束照射到树木上，就可快速炭化、烧蚀、熔断树障，清障过程无需断电且安全高效。
下一步，昆钢大红山矿业公司将在绿色矿山、数字矿山建设的基础上，继续探索供配电体系的高端化、智能化、绿色化、高效化升级路径，为大红山矿业绿色低碳高质量转型发展做好能源保障。
作者：陈 民 闵跃安 朱辅坤
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