礦井供電系統(tǒng)的自動化控制

方孟

(中國神華能源股份有限公司神東煤炭分公司石圪臺煤礦,陜西榆林 719315)

礦井供電系統(tǒng)的自動化控制

方孟

(中國神華能源股份有限公司神東煤炭分公司石圪臺煤礦,陜西榆林 719315)

在礦井的運行中,實現(xiàn)供電系統(tǒng)的自動化控制,具有非常大的優(yōu)勢。在礦井中實現(xiàn)供電系統(tǒng)的自動化控制,可以有效地規(guī)避停電事故,還能夠將礦井的安全生產(chǎn)風險降到最低程度,同時還能夠防止在供電系統(tǒng)出現(xiàn)故障時產(chǎn)生的其他影響,比如通信系統(tǒng)失靈等。因此在礦井中實現(xiàn)供電系統(tǒng)的自動化控制,可以有效地保障煤礦生產(chǎn)的安全性和自動性,有效降低各系統(tǒng)發(fā)生的概率。

礦井生產(chǎn) 供電系統(tǒng) 自動化控制 設計

煤炭企業(yè)作為我國的第一產(chǎn)業(yè),在國民經(jīng)濟發(fā)展和能源工業(yè)發(fā)展過程中,具有非常重大且深遠的影響。保障煤礦企業(yè)的安全生產(chǎn),不僅能夠極大的推動我國第一產(chǎn)業(yè)的發(fā)展,還能有效的保障能源安全,減少我國對其他能源甚至對國外能源的依賴,推動我國能源產(chǎn)業(yè)的自給自足。在礦井作業(yè)過程中,供電系統(tǒng)可為各項作業(yè)的開展提供強有力的電力支持與保障。在礦井作業(yè)中,通過供電系統(tǒng)的自動化控制,能夠有效地保障礦井供電系統(tǒng)的安全性和可靠性,有效防止越級跳閘,或者是大面積停電事故的發(fā)生。另外實現(xiàn)礦井作業(yè)供電系統(tǒng)的自動化控制,也是提升煤礦企業(yè)電網(wǎng)運行的管理水平的必要措施。

1 礦井供電系統(tǒng)自動化控制的功能

在礦井作業(yè)中,實現(xiàn)供電系統(tǒng)的自動化控制,主要運用了供電系統(tǒng)自動化控制的如下幾方面的功能。

1.1 運行狀態(tài)的全面把控

礦井供電系統(tǒng)的自動化控制,能夠將煤礦生產(chǎn)涉及到的所有供電系統(tǒng)的運行狀態(tài)進行全面把控,可以通過實時監(jiān)測的方式來確保整個供電系統(tǒng)的安全與可靠。

1.2 進行跟蹤記錄與評估

礦井供電系統(tǒng)的自動化控制,可以實現(xiàn)在一次接線圖狀態(tài)下,對煤礦供電系統(tǒng)變電站系統(tǒng)接線方案下,各相關控制對象的實時運行狀態(tài)進行跟蹤記錄并評估。

1.3 全面地實現(xiàn)信息收集與處理

礦井供電系統(tǒng)的自動化控制,能夠在數(shù)據(jù)采集與數(shù)據(jù)處理狀態(tài)下,對煤礦供電系統(tǒng)運行過程中所涉及到的開關量信息、外部數(shù)據(jù)訊號數(shù)據(jù)等進行全面的采集,并在網(wǎng)絡平臺作用下,將這部分信息傳遞至監(jiān)督控制系統(tǒng)當中進行信息數(shù)據(jù)處理。

1.4 通過多種形式進行系統(tǒng)監(jiān)控

礦井供電系統(tǒng)的自動化控制,可以實現(xiàn)多種形式的系統(tǒng)監(jiān)控,關于監(jiān)控的內容可以呈現(xiàn)出圖文、圖像,甚至表格等多種形式。

1.5 自動切換為保護動作

礦井供電系統(tǒng)的自動化控制,可以實現(xiàn)自動切換。如果系統(tǒng)在正常運行的情況,一旦出現(xiàn)異常情況,系統(tǒng)會自動進行報警。所謂的異常情況,包括跳閘、斷路器錯位等,在這種異常情況下,為了保護好整個礦井的供電系統(tǒng)平衡與穩(wěn)定,供電系統(tǒng)的自動化控制可以實現(xiàn)保護動作的自動切換,保證整個供電系統(tǒng)處在合理保護的狀態(tài)下運行。

1.6 有效存儲記憶全部動作

礦井供電系統(tǒng)的自動化控制,可以實現(xiàn)全部動作的有效記憶與存儲。供電系統(tǒng)的自動化控制,可以實現(xiàn)全部動作的記錄,只要操作人員將系統(tǒng)設置為事件記錄狀態(tài),那么整個供電系統(tǒng)的所有動作,都將被系統(tǒng)中存儲記憶功能有效地保存下來。

1.7 實現(xiàn)全部功能閉鎖設定

礦井供電系統(tǒng)的自動化控制,可以實現(xiàn)對供電系統(tǒng)的全部功能進行閉鎖設定。操作人員若將供電系統(tǒng)設定操作閉鎖狀態(tài),那么供電系統(tǒng)的自動化控制就可以實現(xiàn)對供電系統(tǒng)的所有功能進行閉鎖設定。

2 礦井供電系統(tǒng)自動化控制的結構分析

在現(xiàn)行的礦井供電系統(tǒng)的自動化控制的技術條件支持下,礦井供電自動化系統(tǒng)的結構主要分為以下四個部分。

2.1 地面集控中心

地面集控中心是礦井供電系統(tǒng)的自動化控制的“中樞神經(jīng)”,可以實現(xiàn)對整個供電系統(tǒng)的監(jiān)控與管理,也是整個供電系統(tǒng)的信息集控中心。一般而言,地面集控中心部分將會直接設定在煤礦生產(chǎn)指揮控制中心當中,在系統(tǒng)主站的支持下,實現(xiàn)對煤礦生產(chǎn)作業(yè)現(xiàn)場相關高壓饋電設備的集中性監(jiān)視與控制。通常情況下,地面集控中心是操作人員的工作場所,操作人員通過計算機自動化控制的相關功能,對整個供電系統(tǒng)進行人為的監(jiān)視與觀測,一般來說,在地面集控中心,會配置兩臺獨立運行的工控機、監(jiān)督控制軟件已經(jīng)UPS電源裝置。

2.2 工業(yè)以太網(wǎng)部分

礦井供電系統(tǒng)的自動化控制中的工業(yè)以太網(wǎng)部分主要的作用是實現(xiàn)監(jiān)控總站和分站之間的連接作用。在地面集控中心的監(jiān)控總站與其他監(jiān)控分站之間,需要工業(yè)以太網(wǎng)部分進行連接設置,以便于總分站之間的信息傳輸。在礦井供電系統(tǒng)的自動化控制中,運用到的信息處理技術一般為網(wǎng)絡冗余技術,之所以選定這項技術,主要是運用了這項技術中的安全穩(wěn)定性,從而保障監(jiān)控總站與分站之間信息的有效傳輸,便利于監(jiān)控中心及時匯總信息,對整個供電系統(tǒng)進行全面檢測,并做好信息的處理與判定工作。從組織結構的角度上來看,礦井供電系統(tǒng)的自動化控制的工業(yè)以太網(wǎng)部分主要配置了光纖線路、光電轉換器設備、以太網(wǎng)網(wǎng)關等。

2.3 自動化監(jiān)控分站部分

礦井供電系統(tǒng)的自動化控制中的自動化監(jiān)控分站部分,主要實現(xiàn)對礦井供電系統(tǒng)分站的監(jiān)測與管理,并與總站之間通過工業(yè)以太網(wǎng)部分進行信息數(shù)據(jù)傳輸。自動化監(jiān)控分站部分會對收集到的信息數(shù)據(jù)加以處理分析,然后再通過工業(yè)以太網(wǎng)部分傳遞給總站。另外自動化監(jiān)控分站接受總站的指揮與調度,對于總站發(fā)出的指令,由自動化監(jiān)控分站進行解讀,并作出下一步的舉措。通過這樣的方式,可以實現(xiàn)礦井供電系統(tǒng)的自動化控制的遠程操作。從組織結構上來說,自動化監(jiān)控分站主要配置了嵌入式計算機設備、通信協(xié)議轉化器設備、相關的外圍設備與裝置。

2.4 現(xiàn)場智能測控單元部分

礦井供電系統(tǒng)的自動化控制中現(xiàn)場智能測控單元部分,主要是針對自動化監(jiān)控分站發(fā)出的指令對現(xiàn)場及下屬相關設備進行動態(tài)的監(jiān)測、控制和保護?，F(xiàn)場智能測控單元部分所產(chǎn)生的信息,會通過數(shù)據(jù)的形式向上一級單元傳遞。通過現(xiàn)場智能測控單元部分,可以接收自動化監(jiān)控分站的遙控指令,保障對各項控制操作動作能夠得到有效的執(zhí)行。

3 礦井供電系統(tǒng)自動化控制設計方案

礦井供電系統(tǒng)的自動化控制水平的提升,需要不斷的提升各個階段的設計結構。

3.1 綜合自動化系統(tǒng)功能的優(yōu)化

在礦井供電系統(tǒng)的自動化控制過程中,綜合自動化系統(tǒng)功能的程序應用菜單為樹狀結構,這樣便于計算機操作人員利用菜單,及時找到整個系統(tǒng)的不同控制畫面,所有系統(tǒng)之原始數(shù)據(jù)都是通過實時進行收集得到的,系統(tǒng)應用程序可隨變電站的擴建或運行需要而靈活地進行擴充和修改。在系統(tǒng)主站的客戶端程序設計過程中,可以先設計一個OPC客戶端程序,負責與系統(tǒng)分站的數(shù)據(jù)進行傳輸,在數(shù)據(jù)傳輸過程中,可將數(shù)據(jù)直接導入數(shù)據(jù)庫中,然后再設計出數(shù)據(jù)顯示界面和操作界面,通過多種形式來呈現(xiàn)整個系統(tǒng)的運行狀態(tài)。

3.2 監(jiān)控分站軟件程序的設計

監(jiān)控分站的優(yōu)化設計,主要應該側重在其軟件設計上。在分站使用的軟件程序中,其中分站與現(xiàn)場測控單元的通信程序應該采用串行通信控件設計,其主要采用的通信空間是ActiveX。而分站與主站的數(shù)據(jù)通信可采用先通的OPC技術。在采用OPC軟件接口時進行數(shù)據(jù)通信,需要設計OPCServer。

3.3 自動化監(jiān)控分站的優(yōu)化

礦井供電系統(tǒng)的自動化控制水平的提升,有個突出的問題是亟待解決的,那就是不斷優(yōu)化自動化監(jiān)控分站的設計方式。從自動化監(jiān)控分站的組織結構上來講,它的構成需要嵌入式計算機裝備還有其他外圍設備等。自動化監(jiān)控分站需要對現(xiàn)場監(jiān)控單位中的相關數(shù)據(jù)與信息進行循環(huán)性的采集與處理,并將這部分數(shù)據(jù)轉化成OPC服務器可識別的數(shù)據(jù)格式,只有將數(shù)據(jù)格式進行合理有效的轉換,才能讓地面集控中心的總站有效地接受信息,并實現(xiàn)信息的傳遞。另外自動化監(jiān)控分站還應該不斷優(yōu)化操作系統(tǒng),選定穩(wěn)定性強、安全性好的操作系統(tǒng),這樣可以提升信息采集的安全性和快速性,也能有效地保證信息及時地在自動化監(jiān)控分站與地面集控中心的總站之間進行有效地傳遞。

4 結語

煤礦在我國第一產(chǎn)業(yè)中占有非常重要的位置,為國民經(jīng)濟的發(fā)展和能源安全提供了非?？煽康幕A與后盾,在礦井作業(yè)中實現(xiàn)供電系統(tǒng)的自動化控制,可以有效的保障礦井作業(yè)的供電系統(tǒng)安全和穩(wěn)定,盡可能地減少大面積停電對礦井生產(chǎn)帶來的負面影響。同時還可以提升礦井作業(yè)的生產(chǎn)效率,大大對減少人為操作因素對供電系統(tǒng)的負面影響。

[1] 盧喜山,張祖濤,李衛(wèi)濤 等.煤礦供電系統(tǒng)基于縱聯(lián)差動保護原理的防越級跳閘技術研究[J].煤礦機械,2011,32(4):71-73.

[2] 任東.煤礦供電系統(tǒng)中繼電保護現(xiàn)狀及改進措施研究[J],北京電力高等?？茖W校學報(自然科學版),2011,28(10):11.

[3] 楊姍姍,高湛,潘貞存 等.煤礦供電系統(tǒng)繼電保護的優(yōu)化整定方案[C].中國高等學校電力系統(tǒng)及其自動化專業(yè)第二十三屆學術年會論文匯編,2007.

[4] 李炳才,陳珂,黃宗杰,金泉.一種新型的煤礦安全監(jiān)測綜合信息系統(tǒng)結構[J].工礦自動化,2005年06期.

[5] 黃成玉,張全柱.新型礦井供電自動化遠程監(jiān)測監(jiān)控系統(tǒng)的設計與實現(xiàn)[J].電氣應用,2012年04期.