淺析礦井供電監(jiān)測(cè)監(jiān)控系統(tǒng)技術(shù)方案

李　　珂高　恒

（神火集團(tuán)機(jī)電部（河南永城），河南 永城 476600）

淺析礦井供電監(jiān)測(cè)監(jiān)控系統(tǒng)技術(shù)方案

李珂高恒

（神火集團(tuán)機(jī)電部（河南永城），河南 永城 476600）

摘要：礦井的安全發(fā)展需要良好的供電系統(tǒng)做保障，某礦井下供電系統(tǒng)具有諸多弊端，影響了其發(fā)展?；诖耍疚慕Y(jié)合該礦供電系統(tǒng)自動(dòng)化改造的特點(diǎn)，然后提出相應(yīng)的技術(shù)方案，方案遵循經(jīng)濟(jì)性、先進(jìn)性、可行性和可靠性為原則進(jìn)行分析研究。新方案的應(yīng)用使礦井供電系統(tǒng)更加安全地運(yùn)行，提高了工作效率，也兼容了綜合保護(hù)器，并且通過(guò)歷史數(shù)據(jù)能夠很方便地進(jìn)行檢修工作。

礦井供電；監(jiān)控系統(tǒng)；技術(shù)方案；應(yīng)用；研究

現(xiàn)在計(jì)算機(jī)技術(shù)在供電系統(tǒng)中的應(yīng)用比較廣泛，供電系統(tǒng)以后的發(fā)展趨勢(shì)就是實(shí)現(xiàn)供電設(shè)備的遠(yuǎn)程監(jiān)控以及自動(dòng)化管理。因此，某礦研發(fā)了KJ316遠(yuǎn)程供電監(jiān)控系統(tǒng)，而且很好地應(yīng)用到井上下很多變電所里，反映效果也不錯(cuò)。

但是介于變電所開(kāi)關(guān)綜合保護(hù)器的因素，該礦主排水泵和各主要變電所做不到遠(yuǎn)程監(jiān)控，因?yàn)樯婕暗降募夹g(shù)、通信協(xié)議還有接口硬件等都不相同，而要把上述關(guān)系捋順的話，技術(shù)和資金上都有困難。所以，為了使供電系統(tǒng)信息化建設(shè)更加完善，實(shí)現(xiàn)安全生產(chǎn)，依照某礦具體情況分析，然后合理更新和改進(jìn)供電系統(tǒng)設(shè)備。

一、供電監(jiān)測(cè)監(jiān)控系統(tǒng)構(gòu)思和設(shè)計(jì)分析

通過(guò)上面所述，供電監(jiān)測(cè)監(jiān)控系統(tǒng)應(yīng)當(dāng)符合兩方面要求，一方面是該礦本身，另一方面就是和國(guó)際通用技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)吻合，然后構(gòu)建新型監(jiān)控信息集成系統(tǒng)，這個(gè)系統(tǒng)需要硬件和軟件的模塊化組合。

系統(tǒng)對(duì)已形成的KJ66井下環(huán)網(wǎng)系統(tǒng)可以直接使用作為傳輸介質(zhì)。其分站上端連接井下環(huán)網(wǎng)系統(tǒng)，和上位機(jī)以及環(huán)網(wǎng)系統(tǒng)通信的時(shí)候用的是TCP/IP方式，通過(guò)Rs485、MODBUS和CAN總線，下端能夠和各廠商的智能開(kāi)關(guān)進(jìn)行通信。這種方案用的設(shè)備和技術(shù)要確保安全可靠、系統(tǒng)開(kāi)放、先進(jìn)實(shí)用，同時(shí)還要有很強(qiáng)的兼容性和可擴(kuò)展性。新型的井下供電監(jiān)測(cè)監(jiān)控信息集成系統(tǒng)有很多優(yōu)點(diǎn)，比如節(jié)省了人力資源，使得電網(wǎng)運(yùn)行成本降低，事故率減少，節(jié)約了事故成本，而且更加安全高效，達(dá)到經(jīng)濟(jì)運(yùn)行的目的，另外，設(shè)備采購(gòu)和維修費(fèi)用也大大降低，系統(tǒng)的運(yùn)行成本得到節(jié)約。

二、新型系統(tǒng)技術(shù)方案研究

1.分析供電系統(tǒng)分站的功能

新型的供電系統(tǒng)分站在整個(gè)系統(tǒng)架構(gòu)中作用不容忽視，不但需要上端與上位機(jī)服務(wù)器進(jìn)行通信，而且下端還要與高低壓開(kāi)關(guān)智能設(shè)備通信，它在中間做到了承上啟下的橋梁作用。井下的工業(yè)環(huán)網(wǎng)是根據(jù)TCP/IP協(xié)議，所以供電系統(tǒng)分站上端也應(yīng)當(dāng)通過(guò)TCP/IP協(xié)議與上位機(jī)通信，兩者要保持一致。但是因?yàn)楣╇娫O(shè)備的生產(chǎn)廠商不同，其中的數(shù)據(jù)傳輸協(xié)議和結(jié)構(gòu)就有很大的不同，所以分站在對(duì)下端數(shù)據(jù)傳輸時(shí)要遵從主流協(xié)議，保持良好的擴(kuò)展性以及兼容性。供電系統(tǒng)應(yīng)該對(duì)當(dāng)前使用的主流設(shè)備進(jìn)行支持，做到系統(tǒng)兼容，使供電系統(tǒng)分站的可擴(kuò)展性提高。

2.供電系統(tǒng)分站具體要求概述

主要從以下3方面分析：

第一，硬件。具有以太網(wǎng)接口是上端應(yīng)做的，保證可以和井下環(huán)網(wǎng)系統(tǒng)進(jìn)行接入。下端要配置常用的接口，涉及CAN、Rs485等行業(yè)，從物理?xiàng)l件上滿足不同廠商之間的智能開(kāi)關(guān)和設(shè)備。

第二，軟件。分站包括某礦正在用的相關(guān)設(shè)備和智能開(kāi)關(guān)數(shù)據(jù)通信協(xié)議約定，確?？梢耘c之正常通信，而且要以數(shù)據(jù)方面更新和擴(kuò)展為基礎(chǔ)，通過(guò)更新和添加數(shù)據(jù)通信協(xié)議使通信能夠正?；７终緫?yīng)對(duì)不同廠商型號(hào)的智能開(kāi)關(guān)和設(shè)備進(jìn)行技術(shù)上的支持，要求軟件通過(guò)模塊化結(jié)構(gòu)進(jìn)行工作，系統(tǒng)監(jiān)視工作通過(guò)系統(tǒng)配置功能得以實(shí)現(xiàn)，這是由某礦軟件人員依照實(shí)際情況配置生成。

第三，透明性。對(duì)上位機(jī)程序來(lái)說(shuō)，分站對(duì)下端的數(shù)據(jù)傳輸應(yīng)保持透明，上位機(jī)采用通用的方式對(duì)分站下端智能開(kāi)關(guān)等設(shè)備進(jìn)行間接檢測(cè)和控制。同理，在通信規(guī)約有所變動(dòng)時(shí)，分站和下端智能開(kāi)關(guān)設(shè)備的通信不會(huì)受到影響。

3.井下機(jī)電設(shè)備監(jiān)控系統(tǒng)通信分站功能要求分析

分站下端在硬件的技術(shù)上要給予支持，包括RS485、CAN總線、以太網(wǎng)等符合要求和標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)接口規(guī)范，通信分站上端應(yīng)該滿足物理連接要求，比如網(wǎng)線和光纜實(shí)線和某礦環(huán)形光線網(wǎng)絡(luò)的連接，光纜接入要求為使用10/100/1000Mb/s傳輸速率的用光收發(fā)設(shè)備，該分站定位為網(wǎng)絡(luò)智能通信分站，支持大多數(shù)的網(wǎng)絡(luò)協(xié)議，比如TCP/IP、SNMP、DHCP、HTTP、SMTP、ICMP、ARP、UDP等，機(jī)器的各項(xiàng)參數(shù)設(shè)置和運(yùn)行狀態(tài)都適用在地面通過(guò)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行工作。

三、新型供電系統(tǒng)功能和特點(diǎn)研究

1.系統(tǒng)軟件功能

第一，遠(yuǎn)程操作遙測(cè)功能。地面工控機(jī)通過(guò)下達(dá)分、合閘的命令，能夠在遠(yuǎn)處控制變電所高、低壓開(kāi)關(guān)柜的分、合閘。高壓開(kāi)關(guān)整定權(quán)通過(guò)地面遠(yuǎn)程設(shè)置，屬于井下現(xiàn)場(chǎng)或地面調(diào)度中心，通過(guò)用電負(fù)荷分析，地面中心站可以實(shí)現(xiàn)對(duì)井下綜保中的參數(shù)進(jìn)行調(diào)整。遙測(cè)功能能接收并顯示綜保中的各種數(shù)據(jù)值，例如過(guò)載延時(shí)、漏電延時(shí)整定值、負(fù)載電流值、故障信息、采集電能、峰谷值等等。

第二，控制功能。這里面分3部分：（1）一鍵恢復(fù)功能。一旦大面積停電的現(xiàn)象發(fā)生，一鍵恢復(fù)功能可以實(shí)現(xiàn)母線段高低壓的自動(dòng)合閘，同時(shí)對(duì)母線段快速開(kāi)工送電。（2）定值分析校驗(yàn)和保護(hù)整定功能。地面集控室能夠在遠(yuǎn)方對(duì)系統(tǒng)內(nèi)高低壓供電設(shè)備保護(hù)整定進(jìn)行修改和校定，內(nèi)容有整定人和整定時(shí)間、保護(hù)設(shè)備類型以及名稱和參數(shù)等。（3）保護(hù)定值校驗(yàn)。其一檢查定值參數(shù)是否合理，其二校驗(yàn)總開(kāi)關(guān)和分支開(kāi)關(guān)之間的定值參數(shù)，并為技術(shù)人員作出參考性評(píng)價(jià)。

第三，報(bào)警功能。這里包括越限報(bào)警和開(kāi)關(guān)變位報(bào)警。越限報(bào)警指系統(tǒng)監(jiān)測(cè)的運(yùn)行參數(shù)超過(guò)既定值后，發(fā)出報(bào)警。開(kāi)關(guān)變位分事故跳閘變位和正常操作變位。兩者的報(bào)警輸出方式不一樣。開(kāi)關(guān)變位是，顯示器自動(dòng)跳出分站畫(huà)面，而開(kāi)關(guān)故障時(shí)，系統(tǒng)提示報(bào)警，并報(bào)出是什么原因的故障。

第四，計(jì)算和存儲(chǔ)記憶功能。系統(tǒng)軟件不但可以計(jì)算各種數(shù)據(jù)值，比如全天負(fù)荷平均值、電量總和、電網(wǎng)功率總和、最小值和最大值等，而且具有一定的存儲(chǔ)功能，例如對(duì)24h的總負(fù)荷變化情況進(jìn)行顯示、觀察數(shù)據(jù)參數(shù)變化趨勢(shì)等。另外，還有具有事故記憶功能，比如事故發(fā)生后，會(huì)自動(dòng)把故障前后的一段時(shí)間的相關(guān)數(shù)據(jù)值記錄下來(lái)，便于分析使用。

第五，顯示功能。系統(tǒng)軟件可以全中文顯示電網(wǎng)電壓數(shù)值和負(fù)載電流數(shù)值，對(duì)自檢故障和保護(hù)動(dòng)作原因進(jìn)行自動(dòng)顯示，同時(shí)也顯示整定值的很多信息，例如數(shù)據(jù)曲線、負(fù)荷、功率圖、地理圖、電壓、電流棒圖等，顯示過(guò)程中都是滾動(dòng)的，動(dòng)態(tài)顯示系統(tǒng)運(yùn)行情況以及開(kāi)采的運(yùn)行參數(shù)。

第六，密碼輸入確認(rèn)功能。地面操作人員工作時(shí)需要輸入用戶名和密碼，不僅地面監(jiān)控室能對(duì)井下設(shè)備設(shè)置密碼，而且檢修時(shí)也需要工作人員輸入密碼方可操作。在進(jìn)行開(kāi)關(guān)操作時(shí)，系統(tǒng)自動(dòng)提示流程，此時(shí)需要兩人均在主控室，而且分別輸兩人的用戶名和密碼才行。

第七，報(bào)表和操作票打印功能。操作記錄各種報(bào)表時(shí)系統(tǒng)軟件可以自動(dòng)打印操作票，而且自動(dòng)生成檢修流程，低壓設(shè)備檢修時(shí)需要上級(jí)設(shè)備停電，令檢修設(shè)備是無(wú)電的狀態(tài)，同時(shí)把影響停、送電的范圍在控制機(jī)上顯示出來(lái)，需注意的是，這里也得有密碼錄入才可以操作。

第八，其他功能。此功能防止地面設(shè)置有故障影響控制設(shè)備正常運(yùn)行，而且要為系統(tǒng)崩潰后做應(yīng)急方案，比如涉及到如何處理主通信線路或者分支線路的故障，如何處理井下分站故障，還有如何處理地面控制機(jī)出現(xiàn)故障等情況。

2.系統(tǒng)特點(diǎn)分析

其特點(diǎn)概括為以下幾點(diǎn)。（1）操作平臺(tái)性能好，功能強(qiáng)。（2）傳輸速率高而且信息量大。（3）系統(tǒng)平臺(tái)能夠?qū)崟r(shí)監(jiān)測(cè)和操作各變電所開(kāi)關(guān)運(yùn)行狀態(tài)。（4）系統(tǒng)適應(yīng)性好，對(duì)多支路供電網(wǎng)路都滿足。（5）實(shí)時(shí)性以及用戶操作能夠的便捷和友好性。（6）通信介質(zhì)選擇比較方便，可以根據(jù)系統(tǒng)需要選用。

3.應(yīng)用效果分析

某礦地面變電所和井下中央變電所都應(yīng)用了該系統(tǒng)，所得效果良好，第一，保障了供電系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)更加安全穩(wěn)定。第二，提高了工作效率。第三，減少了事故率的發(fā)生。第四，為檢修工作提供依據(jù)。第五，方面管理和維護(hù)工作。第六，方便用戶和管理者了解設(shè)備整體工作狀態(tài)。

[1]黃成玉，張全柱.新型礦井供電自動(dòng)化遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[J].電氣應(yīng)用，2012（4）：84-88.

[2]王磊，郭江濤，劉廣印.礦井供電系統(tǒng)遠(yuǎn)程監(jiān)控技術(shù)研究[J].科技視界，2012（17）：252-253.

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