Riyear-PowerNet配電監(jiān)控系統(tǒng)在礦山中的設(shè)計(jì)及應(yīng)用

高 振，肖 華，錢大偉

1.山東安信機(jī)械制造有限公司，山東泰安 271619

2.肥城礦業(yè)集團(tuán)公司電力公司，山東泰安 271608

1 概述

山東安信機(jī)械制造有限公司結(jié)合常熟開關(guān)制造有限公司產(chǎn)品針對(duì)肥城礦業(yè)集團(tuán)有限責(zé)任公司白莊煤礦的供電系統(tǒng)設(shè)計(jì)了Riyear-PowerNet 配電監(jiān)控系統(tǒng)。該系統(tǒng)是以現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)為基礎(chǔ)，配合各種可通信智能配電元件，將現(xiàn)場(chǎng)的低壓配電系統(tǒng)和計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)緊密結(jié)合，集遙測(cè)、遙信、遙控、遙調(diào)等功能于一體，大大提高了配電系統(tǒng)的智能化水平，是老式傳統(tǒng)配電系統(tǒng)的理想升級(jí)替代解決方案。

2 方案設(shè)計(jì)

2.1 相關(guān)設(shè)備的選型設(shè)計(jì)

1）系統(tǒng)設(shè)備

系統(tǒng)采用常數(shù)開關(guān)制造有限公司生產(chǎn)的可通信塑殼及框架式斷路器。2 個(gè)進(jìn)線端各采用1 臺(tái)CW2/H 可通信萬能框架式斷路器。其余出線端可通信設(shè)備均為CM2Z/T(帶電操)塑殼式斷路器。總計(jì)2 臺(tái)CW2/H，22 臺(tái)CM2Z/T。考慮到RS-485 總線的特點(diǎn)和數(shù)據(jù)采集的循環(huán)周期，把該系統(tǒng)分成2 個(gè)通信回路，2 條回路分別有13、11 臺(tái)可通信設(shè)備。

2）控制電源和通信電源

控制電源和通信電源均從電源柜本身輸出。考慮到電源柜可能停電的情況下，要始終保持可通信斷路器的正常通信以及保證必要的相關(guān)功能，必須提供一組與主回路無關(guān)的輔助電源，所以本系統(tǒng)采用UPS 電源作為備用電源通過轉(zhuǎn)換提供24V 穩(wěn)壓直流通信電源給CM2Z/T 塑殼式斷路器。

3）通信線

柜內(nèi)通信線采用4 芯屏蔽雙絞軟線纜，同時(shí)保證有一定的備用線路。通信線在柜內(nèi)采用轉(zhuǎn)接器進(jìn)行連接，每面柜子中的通信線都匯總到轉(zhuǎn)接器上，方便現(xiàn)場(chǎng)安裝時(shí)柜子和柜子之間的連接。通信線的布線遠(yuǎn)離主供電回路，避免干擾，預(yù)留專用的與主回路隔離的小室進(jìn)行布線。

4）通信線轉(zhuǎn)接器

柜子與柜子的通信線之間采用通信轉(zhuǎn)接器進(jìn)行過渡，抽屜回路配備可靠的二次接插件對(duì)通信線和相關(guān)輔助電源進(jìn)行過渡連接。

5）監(jiān)控用工控機(jī)、PCI 串口卡

為可靠性考慮，采用RS-485 串口通信。監(jiān)控采用工控機(jī)，確保24 小時(shí)開機(jī)的長(zhǎng)時(shí)間穩(wěn)定性。采用研華PCI 串口卡（4串口）1 塊，從而連接2 個(gè)通信回路。

2.2 網(wǎng)絡(luò)布線設(shè)計(jì)

低壓側(cè)進(jìn)線采用智能型框架斷路器CW2/H，具備四遙功能，可以將斷路器的工作狀態(tài)、各項(xiàng)參數(shù)傳送給上位機(jī)，并且可以通過上位機(jī)命令來進(jìn)行遠(yuǎn)程合分閘操作。低壓側(cè)出線采用CM2Z/T 也具備四遙功能，能通過上位機(jī)完全讀取和控制該回路參數(shù)。

整個(gè)系統(tǒng)由一個(gè)上位機(jī)監(jiān)控站通過RS-485 總線直接連接現(xiàn)場(chǎng)的開關(guān)設(shè)備。RS-485 每條通信總線的連接距離為1200 米，并且可以通過加裝中繼器延長(zhǎng)通信距離。

Riyear-PowerNet 配電監(jiān)控組態(tài)軟件可為上層監(jiān)控軟件提供多種接口，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)間的互聯(lián)互通功能：

1）提供標(biāo)準(zhǔn)OPC 服務(wù)器功能，其他監(jiān)控軟件如支持OPC客戶端即可直接連接Riyear-PowerNet 配電監(jiān)控組態(tài)軟件，進(jìn)行數(shù)據(jù)交換；

2）提供Modbus TCP 服務(wù)器功能，Riyear-PowerNet 配電監(jiān)控組態(tài)軟件能將變量發(fā)布到Modbus TCP 服務(wù)器中，其他監(jiān)控軟件可通過標(biāo)準(zhǔn)的Modbus TCP 數(shù)據(jù)規(guī)約進(jìn)行數(shù)據(jù)交換；

3）Riyear-PowerNet 配電監(jiān)控組態(tài)軟件提供標(biāo)準(zhǔn)ODBC 數(shù)據(jù)庫(kù)接口功能，可直接對(duì)本地、遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行訪問和修改；

4）提供專用TCP 數(shù)據(jù)規(guī)約，其他系統(tǒng)可根據(jù)礦方需求內(nèi)容進(jìn)行數(shù)據(jù)的訪問。

網(wǎng)絡(luò)布線結(jié)構(gòu)如下圖所示：

2.3 監(jiān)控系統(tǒng)項(xiàng)目表

其中研華原裝工業(yè)計(jì)算機(jī)的具體配置如下：

3 實(shí)施效果

Riyear-PowerNet 配電監(jiān)控系統(tǒng)在白莊煤礦實(shí)施并應(yīng)用后，實(shí)現(xiàn)了以下的功能：

用戶可以即時(shí)察看現(xiàn)場(chǎng)配電系統(tǒng)的各種運(yùn)行狀態(tài)和電氣參數(shù)，數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)更新；

可以在監(jiān)控主機(jī)對(duì)現(xiàn)場(chǎng)的回路進(jìn)行遠(yuǎn)程操作（可設(shè)置操作員權(quán)限）；

3）如果現(xiàn)場(chǎng)發(fā)生報(bào)警或者故障，系統(tǒng)可以通過多種方式（如圖形閃爍、報(bào)警語(yǔ)音等）將當(dāng)前狀況和故障原因通知值班人員，幫助維修人員快速前往現(xiàn)場(chǎng)并排除故障；

4）系統(tǒng)可以對(duì)各種報(bào)警、故障以及操作進(jìn)行記錄，并可通過標(biāo)準(zhǔn)ODBC 接口存儲(chǔ)到數(shù)據(jù)庫(kù)中以便查閱。

白莊煤礦使用一年多以來，運(yùn)行穩(wěn)定，監(jiān)控效果顯著，受到了礦方和現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)控人員的一致肯定。該系統(tǒng)的設(shè)計(jì)并成功應(yīng)用是煤礦配電監(jiān)控領(lǐng)域中一個(gè)非常奪目的亮點(diǎn)。

[1]高鐘毓.機(jī)電一體化系統(tǒng)設(shè)計(jì).機(jī)械工業(yè)出版社，2000.

[2]宮淑貞，王冬青，徐世許.可編程控制器原理及應(yīng)用.人民郵電出版社，2002.