錢家營煤礦井下電力監控系統的研究

張太浩

摘 要：該文詳細介紹了錢家營礦井下電力監控系統的構建，對電力監控系統各部分硬件組成及系統功能進行了分析。該系統采用嵌入式技術、工業以太網通訊、基于DSP微機綜合保護，實現了井下供電系統實時監控一體化。實現了預防供電系統越級跳閘、大面積掉電，迅速定位供電系統故障，縮短恢復送電時間，井下變電所無人值守，提高了供電系統的可靠性與經濟性。

關鍵詞：電力監控系統 KJ36A系統 CZB1微機智能保護器

中圖分類號：TM6 文獻標識碼：A 文章編號：1674-098X（2014）10（b）-0026-02

隨著社會的發展與科學技術的進步，計算機技術、自動化技術和網絡傳輸技術也迅速的運用于煤礦的生產及安全管理。任何煤礦的安全問題都是重中之重，必須將其放在首位。煤礦井下供電系統的安全更是不容忽視，因此遵循可靠性、實用性和經濟性的原則，參照國內最先進的設計準則，在標準化的平臺上開發出一套功能實用、使用簡單、維護方便、易于擴展的煤礦井下電力自動化遠程監測監控系統。顯得很有必要。

在現在的礦井開采中，井下供電系統經常出現開關保護誤動的現象，造成井下局部或者更大面積的停電事故。事故發生后，由于缺乏電網的實時監測監控，對事故發生的地點和原因不詳，恢復供電需要很長的時間，很容易影響礦井安全生產。因此，對井下電力實現自動化遠程監測監控管理，對供電系統的運行狀態、故障診斷、技術參數以及停送電操作的管理很有必要。

煤礦電力監控系統的發展趨勢是實現對各電力回路的監測監控，保障電網的安全供電，實現事故的預警、記錄與分析故障情況，快速故障定位，開關定值參數的計算及遠程整定，實現變電所的無人值守，實現局級電力調度，最終實現煤礦井上下供電電網的數字化、智能化。

1 系統的構成

錢家營礦井下電力監控系統采用KJ36A電力監控系統。該系統采用三層結構，第一層為監控層；第二層為傳輸層；第三層為現場控制層。系統結構圖見圖1。

（1）系統監控層。

電力監控系統后臺配置二臺電力監控計算機。一臺主機，一臺備用機，采用雙機熱備分方式，保證系統運行安全、可靠。另外在監控室設置一臺網絡服務器，負責將監控數據通過礦井自動化平臺在網絡上發布，接入局域網的計算機都可以通過WEB方式瀏覽監控數據。電力監控系統后臺主機正常工作時，監控主機和備用機之間能進行數據交換，若監控主機工作異常時，操作人員通過備用機立即執行主機功能向各個變電所發送讀取數據指令，并提示用戶當前的故障信息。

（2）系統傳輸層。

該系統采用工業以太環網加現場總線的數據傳輸結構模式。主干信道是通過井筒主干光纖以太環網傳輸到中央及采區變電所，通過網絡交換機數據接口將變電所的開關數據接入主傳輸系統；在變電所內設立電力監控主站，采用總線RS485方式采集變電所內開關設備的運行參數和狀態，實現設備信息的就地集中數據監測和控制的功能，電力監控分站對采集到的設備信息進行組態，集中上傳到地面系統主機。井下變電所內開關設備的運行參數和狀態通過綜合保護單元采集并輸出，變電所的電力參數數據通過以太網傳輸到電力監控系統后臺。系統后臺可以網絡方式將數據傳輸到全礦井綜合自動化平臺，實現數據共享和網絡發布。

（3）現場控制層設計。

現場控制層采用智能型高爆開關，高爆開關采用CZB1型微機智能保護器。該綜合保護器硬件平臺采用DSP+CPLD為核心的方式來設計。通過電流、電壓互感器，零序電流互感器，瓦斯、風電、絕緣監視等閉鎖接點采集參數，輸入CPU模塊，完成保護功能、測控功能、人機對話功能、各種自檢及其他相關邏輯。通過RS485通訊模塊及時將井下電氣設備的電氣參數，運行參數，電量信息，設備工況以及故障信息發送到地面調度中心，同時也能夠接收地面調度主站發出的遙控、定值設定和信號復歸等命令，實現開關遠程操作。

2 系統主要功能

井下電力監控系統主要是通過建立上位機監控系統（KJ36A）實現多功能操作、參數的讀取與命令的發送。而系統搭建的基礎主要靠CZB1智能保護器來完成，因此系統能否實現各種功能，控制高爆開關的運行，直接取決于智能保護器的功能。

（1）KJ36A主要功能。

①五遙聯動功能，實現電力系統的遙信、遙測、遙控、遙視、遙調等“五遙”功能。

②停送電開關掛牌功能，通過系統后臺和電力監控站設置掛牌閉鎖操作，閉鎖開關分合閘操作。

③實時供電狀態監測功能，實時顯示并監測開關設備的運行情況，在一個界面上按順序排列同時顯示各個變電所的每一臺開關的運行情況，用戶通過操作可以直觀的觀察到設備的實時電壓、工作電流及開關分合閘狀態等電力參數。

④預警報警功能，動態的顯示越限、故障報警，工作人員可隨時掌握電網運行狀態，發生越限、故障時，系統能發出聲音報警，同時在報警信息窗口顯示其報警類型、報警狀態、報警時間等。

⑤查詢功能，可分時段對監控設備進行故障記錄查詢，用表格形式列出需查詢時間段的所有報警記錄，包括報警設備、報警參數、報警時間、報警類型、報警內容及值班員等。

⑥異常處理記錄，綜合保護器故障時音響報警；并在事件記錄中記錄故障值。

⑦報表及曲線打印、顯示。

（2）CZB1微機智能保護器功能。

①保護功能，三段式過流保護、反時限保護、電纜絕緣監視保護、漏電保護、過電壓保護、低電壓保護、風電閉鎖和瓦斯閉鎖。

②故障錄波功能，保護器每周波采樣24點，應用快速FFT算法，能準確實時采集電壓和電流信號。實時計算有功功率、無功功率、功率因數，當開關出現過流故障時能通過故障錄波迅速的查處故障時段的錄波參數。

③開關控制功能，新型操作控制回路，自動根據開關負荷適應跳、合閘電流。控制方式可采用無源接點控制方式，有源接點控制方式，增強保護器的適應能力。

④系統通信功能，保護器通過現場總線和以太網與系統連接組成光纖環網的以太網系統，使用現場總線具有響應速度快、節省通訊線的優勢。

3 結論

錢家營礦電力監控系統已經使用將近兩年的時間，井下高爆開關可以實現100%遠程操控，有效的預防了井下大面積掉電，越級跳閘等問題。期間伴隨著系統的使用，建立了很多的開關日常檢修、試驗、上位機維護等制度，采取了很多的防范措施，使KJ36A系統的平臺得到有效的發揮。為了能使系統更加可靠的運行仍需要很多改進，如上位機故障報警信息改進。目前當井下高爆開關出現過流、瓦斯、風電等故障報警時，會在系統界面“實時報警框”和數據庫記錄，但在系統操作界面沒有故障情況顯示。故障內容、故障重要等級、故障是否復位等無法通過操作界面直接反映出來。現有監控中心操作員主要是變電站值班電工，工作繁忙、開關多，一旦井下出現大面積掉電將導致恢復送電時間加長，造成礦井供電安全隱患。因此隨著系統的不斷升級改造，井下電力監控系統必將更加完善可靠。

參考文獻

[1] 王海波，史友仁.煤礦電力監控系統的研究與應用[J].工礦自動化，2009（7）：130-133.

[2] 郭齊.現代礦井安全供電監控系統改造的研究[Z].2012（5）.

摘 要：該文詳細介紹了錢家營礦井下電力監控系統的構建，對電力監控系統各部分硬件組成及系統功能進行了分析。該系統采用嵌入式技術、工業以太網通訊、基于DSP微機綜合保護，實現了井下供電系統實時監控一體化。實現了預防供電系統越級跳閘、大面積掉電，迅速定位供電系統故障，縮短恢復送電時間，井下變電所無人值守，提高了供電系統的可靠性與經濟性。

關鍵詞：電力監控系統 KJ36A系統 CZB1微機智能保護器

中圖分類號：TM6 文獻標識碼：A 文章編號：1674-098X（2014）10（b）-0026-02

隨著社會的發展與科學技術的進步，計算機技術、自動化技術和網絡傳輸技術也迅速的運用于煤礦的生產及安全管理。任何煤礦的安全問題都是重中之重，必須將其放在首位。煤礦井下供電系統的安全更是不容忽視，因此遵循可靠性、實用性和經濟性的原則，參照國內最先進的設計準則，在標準化的平臺上開發出一套功能實用、使用簡單、維護方便、易于擴展的煤礦井下電力自動化遠程監測監控系統。顯得很有必要。

在現在的礦井開采中，井下供電系統經常出現開關保護誤動的現象，造成井下局部或者更大面積的停電事故。事故發生后，由于缺乏電網的實時監測監控，對事故發生的地點和原因不詳，恢復供電需要很長的時間，很容易影響礦井安全生產。因此，對井下電力實現自動化遠程監測監控管理，對供電系統的運行狀態、故障診斷、技術參數以及停送電操作的管理很有必要。

煤礦電力監控系統的發展趨勢是實現對各電力回路的監測監控，保障電網的安全供電，實現事故的預警、記錄與分析故障情況，快速故障定位，開關定值參數的計算及遠程整定，實現變電所的無人值守，實現局級電力調度，最終實現煤礦井上下供電電網的數字化、智能化。

1 系統的構成

錢家營礦井下電力監控系統采用KJ36A電力監控系統。該系統采用三層結構，第一層為監控層；第二層為傳輸層；第三層為現場控制層。系統結構圖見圖1。

（1）系統監控層。

電力監控系統后臺配置二臺電力監控計算機。一臺主機，一臺備用機，采用雙機熱備分方式，保證系統運行安全、可靠。另外在監控室設置一臺網絡服務器，負責將監控數據通過礦井自動化平臺在網絡上發布，接入局域網的計算機都可以通過WEB方式瀏覽監控數據。電力監控系統后臺主機正常工作時，監控主機和備用機之間能進行數據交換，若監控主機工作異常時，操作人員通過備用機立即執行主機功能向各個變電所發送讀取數據指令，并提示用戶當前的故障信息。

（2）系統傳輸層。

該系統采用工業以太環網加現場總線的數據傳輸結構模式。主干信道是通過井筒主干光纖以太環網傳輸到中央及采區變電所，通過網絡交換機數據接口將變電所的開關數據接入主傳輸系統；在變電所內設立電力監控主站，采用總線RS485方式采集變電所內開關設備的運行參數和狀態，實現設備信息的就地集中數據監測和控制的功能，電力監控分站對采集到的設備信息進行組態，集中上傳到地面系統主機。井下變電所內開關設備的運行參數和狀態通過綜合保護單元采集并輸出，變電所的電力參數數據通過以太網傳輸到電力監控系統后臺。系統后臺可以網絡方式將數據傳輸到全礦井綜合自動化平臺，實現數據共享和網絡發布。

（3）現場控制層設計。

現場控制層采用智能型高爆開關，高爆開關采用CZB1型微機智能保護器。該綜合保護器硬件平臺采用DSP+CPLD為核心的方式來設計。通過電流、電壓互感器，零序電流互感器，瓦斯、風電、絕緣監視等閉鎖接點采集參數，輸入CPU模塊，完成保護功能、測控功能、人機對話功能、各種自檢及其他相關邏輯。通過RS485通訊模塊及時將井下電氣設備的電氣參數，運行參數，電量信息，設備工況以及故障信息發送到地面調度中心，同時也能夠接收地面調度主站發出的遙控、定值設定和信號復歸等命令，實現開關遠程操作。

2 系統主要功能

井下電力監控系統主要是通過建立上位機監控系統（KJ36A）實現多功能操作、參數的讀取與命令的發送。而系統搭建的基礎主要靠CZB1智能保護器來完成，因此系統能否實現各種功能，控制高爆開關的運行，直接取決于智能保護器的功能。

（1）KJ36A主要功能。

①五遙聯動功能，實現電力系統的遙信、遙測、遙控、遙視、遙調等“五遙”功能。

②停送電開關掛牌功能，通過系統后臺和電力監控站設置掛牌閉鎖操作，閉鎖開關分合閘操作。

③實時供電狀態監測功能，實時顯示并監測開關設備的運行情況，在一個界面上按順序排列同時顯示各個變電所的每一臺開關的運行情況，用戶通過操作可以直觀的觀察到設備的實時電壓、工作電流及開關分合閘狀態等電力參數。

④預警報警功能，動態的顯示越限、故障報警，工作人員可隨時掌握電網運行狀態，發生越限、故障時，系統能發出聲音報警，同時在報警信息窗口顯示其報警類型、報警狀態、報警時間等。

⑤查詢功能，可分時段對監控設備進行故障記錄查詢，用表格形式列出需查詢時間段的所有報警記錄，包括報警設備、報警參數、報警時間、報警類型、報警內容及值班員等。

⑥異常處理記錄，綜合保護器故障時音響報警；并在事件記錄中記錄故障值。

⑦報表及曲線打印、顯示。

（2）CZB1微機智能保護器功能。

①保護功能，三段式過流保護、反時限保護、電纜絕緣監視保護、漏電保護、過電壓保護、低電壓保護、風電閉鎖和瓦斯閉鎖。

②故障錄波功能，保護器每周波采樣24點，應用快速FFT算法，能準確實時采集電壓和電流信號。實時計算有功功率、無功功率、功率因數，當開關出現過流故障時能通過故障錄波迅速的查處故障時段的錄波參數。

③開關控制功能，新型操作控制回路，自動根據開關負荷適應跳、合閘電流。控制方式可采用無源接點控制方式，有源接點控制方式，增強保護器的適應能力。

④系統通信功能，保護器通過現場總線和以太網與系統連接組成光纖環網的以太網系統，使用現場總線具有響應速度快、節省通訊線的優勢。

3 結論

錢家營礦電力監控系統已經使用將近兩年的時間，井下高爆開關可以實現100%遠程操控，有效的預防了井下大面積掉電，越級跳閘等問題。期間伴隨著系統的使用，建立了很多的開關日常檢修、試驗、上位機維護等制度，采取了很多的防范措施，使KJ36A系統的平臺得到有效的發揮。為了能使系統更加可靠的運行仍需要很多改進，如上位機故障報警信息改進。目前當井下高爆開關出現過流、瓦斯、風電等故障報警時，會在系統界面“實時報警框”和數據庫記錄，但在系統操作界面沒有故障情況顯示。故障內容、故障重要等級、故障是否復位等無法通過操作界面直接反映出來。現有監控中心操作員主要是變電站值班電工，工作繁忙、開關多，一旦井下出現大面積掉電將導致恢復送電時間加長，造成礦井供電安全隱患。因此隨著系統的不斷升級改造，井下電力監控系統必將更加完善可靠。

參考文獻

[1] 王海波，史友仁.煤礦電力監控系統的研究與應用[J].工礦自動化，2009（7）：130-133.

[2] 郭齊.現代礦井安全供電監控系統改造的研究[Z].2012（5）.

摘 要：該文詳細介紹了錢家營礦井下電力監控系統的構建，對電力監控系統各部分硬件組成及系統功能進行了分析。該系統采用嵌入式技術、工業以太網通訊、基于DSP微機綜合保護，實現了井下供電系統實時監控一體化。實現了預防供電系統越級跳閘、大面積掉電，迅速定位供電系統故障，縮短恢復送電時間，井下變電所無人值守，提高了供電系統的可靠性與經濟性。

關鍵詞：電力監控系統 KJ36A系統 CZB1微機智能保護器

中圖分類號：TM6 文獻標識碼：A 文章編號：1674-098X（2014）10（b）-0026-02

隨著社會的發展與科學技術的進步，計算機技術、自動化技術和網絡傳輸技術也迅速的運用于煤礦的生產及安全管理。任何煤礦的安全問題都是重中之重，必須將其放在首位。煤礦井下供電系統的安全更是不容忽視，因此遵循可靠性、實用性和經濟性的原則，參照國內最先進的設計準則，在標準化的平臺上開發出一套功能實用、使用簡單、維護方便、易于擴展的煤礦井下電力自動化遠程監測監控系統。顯得很有必要。

在現在的礦井開采中，井下供電系統經常出現開關保護誤動的現象，造成井下局部或者更大面積的停電事故。事故發生后，由于缺乏電網的實時監測監控，對事故發生的地點和原因不詳，恢復供電需要很長的時間，很容易影響礦井安全生產。因此，對井下電力實現自動化遠程監測監控管理，對供電系統的運行狀態、故障診斷、技術參數以及停送電操作的管理很有必要。

煤礦電力監控系統的發展趨勢是實現對各電力回路的監測監控，保障電網的安全供電，實現事故的預警、記錄與分析故障情況，快速故障定位，開關定值參數的計算及遠程整定，實現變電所的無人值守，實現局級電力調度，最終實現煤礦井上下供電電網的數字化、智能化。

1 系統的構成

錢家營礦井下電力監控系統采用KJ36A電力監控系統。該系統采用三層結構，第一層為監控層；第二層為傳輸層；第三層為現場控制層。系統結構圖見圖1。

（1）系統監控層。

電力監控系統后臺配置二臺電力監控計算機。一臺主機，一臺備用機，采用雙機熱備分方式，保證系統運行安全、可靠。另外在監控室設置一臺網絡服務器，負責將監控數據通過礦井自動化平臺在網絡上發布，接入局域網的計算機都可以通過WEB方式瀏覽監控數據。電力監控系統后臺主機正常工作時，監控主機和備用機之間能進行數據交換，若監控主機工作異常時，操作人員通過備用機立即執行主機功能向各個變電所發送讀取數據指令，并提示用戶當前的故障信息。

（2）系統傳輸層。

該系統采用工業以太環網加現場總線的數據傳輸結構模式。主干信道是通過井筒主干光纖以太環網傳輸到中央及采區變電所，通過網絡交換機數據接口將變電所的開關數據接入主傳輸系統；在變電所內設立電力監控主站，采用總線RS485方式采集變電所內開關設備的運行參數和狀態，實現設備信息的就地集中數據監測和控制的功能，電力監控分站對采集到的設備信息進行組態，集中上傳到地面系統主機。井下變電所內開關設備的運行參數和狀態通過綜合保護單元采集并輸出，變電所的電力參數數據通過以太網傳輸到電力監控系統后臺。系統后臺可以網絡方式將數據傳輸到全礦井綜合自動化平臺，實現數據共享和網絡發布。

（3）現場控制層設計。

現場控制層采用智能型高爆開關，高爆開關采用CZB1型微機智能保護器。該綜合保護器硬件平臺采用DSP+CPLD為核心的方式來設計。通過電流、電壓互感器，零序電流互感器，瓦斯、風電、絕緣監視等閉鎖接點采集參數，輸入CPU模塊，完成保護功能、測控功能、人機對話功能、各種自檢及其他相關邏輯。通過RS485通訊模塊及時將井下電氣設備的電氣參數，運行參數，電量信息，設備工況以及故障信息發送到地面調度中心，同時也能夠接收地面調度主站發出的遙控、定值設定和信號復歸等命令，實現開關遠程操作。

2 系統主要功能

井下電力監控系統主要是通過建立上位機監控系統（KJ36A）實現多功能操作、參數的讀取與命令的發送。而系統搭建的基礎主要靠CZB1智能保護器來完成，因此系統能否實現各種功能，控制高爆開關的運行，直接取決于智能保護器的功能。

（1）KJ36A主要功能。

①五遙聯動功能，實現電力系統的遙信、遙測、遙控、遙視、遙調等“五遙”功能。

②停送電開關掛牌功能，通過系統后臺和電力監控站設置掛牌閉鎖操作，閉鎖開關分合閘操作。

③實時供電狀態監測功能，實時顯示并監測開關設備的運行情況，在一個界面上按順序排列同時顯示各個變電所的每一臺開關的運行情況，用戶通過操作可以直觀的觀察到設備的實時電壓、工作電流及開關分合閘狀態等電力參數。

④預警報警功能，動態的顯示越限、故障報警，工作人員可隨時掌握電網運行狀態，發生越限、故障時，系統能發出聲音報警，同時在報警信息窗口顯示其報警類型、報警狀態、報警時間等。

⑤查詢功能，可分時段對監控設備進行故障記錄查詢，用表格形式列出需查詢時間段的所有報警記錄，包括報警設備、報警參數、報警時間、報警類型、報警內容及值班員等。

⑥異常處理記錄，綜合保護器故障時音響報警；并在事件記錄中記錄故障值。

⑦報表及曲線打印、顯示。

（2）CZB1微機智能保護器功能。

①保護功能，三段式過流保護、反時限保護、電纜絕緣監視保護、漏電保護、過電壓保護、低電壓保護、風電閉鎖和瓦斯閉鎖。

②故障錄波功能，保護器每周波采樣24點，應用快速FFT算法，能準確實時采集電壓和電流信號。實時計算有功功率、無功功率、功率因數，當開關出現過流故障時能通過故障錄波迅速的查處故障時段的錄波參數。

③開關控制功能，新型操作控制回路，自動根據開關負荷適應跳、合閘電流。控制方式可采用無源接點控制方式，有源接點控制方式，增強保護器的適應能力。

④系統通信功能，保護器通過現場總線和以太網與系統連接組成光纖環網的以太網系統，使用現場總線具有響應速度快、節省通訊線的優勢。

3 結論

錢家營礦電力監控系統已經使用將近兩年的時間，井下高爆開關可以實現100%遠程操控，有效的預防了井下大面積掉電，越級跳閘等問題。期間伴隨著系統的使用，建立了很多的開關日常檢修、試驗、上位機維護等制度，采取了很多的防范措施，使KJ36A系統的平臺得到有效的發揮。為了能使系統更加可靠的運行仍需要很多改進，如上位機故障報警信息改進。目前當井下高爆開關出現過流、瓦斯、風電等故障報警時，會在系統界面“實時報警框”和數據庫記錄，但在系統操作界面沒有故障情況顯示。故障內容、故障重要等級、故障是否復位等無法通過操作界面直接反映出來。現有監控中心操作員主要是變電站值班電工，工作繁忙、開關多，一旦井下出現大面積掉電將導致恢復送電時間加長，造成礦井供電安全隱患。因此隨著系統的不斷升級改造，井下電力監控系統必將更加完善可靠。

參考文獻

[1] 王海波，史友仁.煤礦電力監控系統的研究與應用[J].工礦自動化，2009（7）：130-133.

[2] 郭齊.現代礦井安全供電監控系統改造的研究[Z].2012（5）.