煤礦無人值守電力監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計(jì)分析

吳紅磊

摘要：此系統(tǒng)主要的功能是對礦井供電網(wǎng)絡(luò)和用電設(shè)備的監(jiān)控、停送電管理，同時(shí)對煤礦井下供電系統(tǒng)和高低壓設(shè)備的實(shí)時(shí)不間斷監(jiān)測、地面遠(yuǎn)方操作、運(yùn)行數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析、保護(hù)動(dòng)作記錄、井下各用電單位電度計(jì)量；并通過系統(tǒng)數(shù)據(jù)對比，提前排查出供電系統(tǒng)存在問題，有效防止供電事故的出現(xiàn)。具有煤礦井下電力系統(tǒng)事故性質(zhì)、地點(diǎn)和原因監(jiān)控能力和手段，當(dāng)發(fā)生煤礦發(fā)生瓦斯超限突出等事故時(shí)，系統(tǒng)會(huì)按照瓦斯電閉鎖預(yù)案進(jìn)行遠(yuǎn)程操作，避免安全事故發(fā)生；該系統(tǒng)具有精確計(jì)量、電參數(shù)數(shù)據(jù)處理工具、故障波形分析工具和現(xiàn)代故障診斷系統(tǒng)，是信息化高效礦井井下供電系統(tǒng)現(xiàn)代化管理手段，可實(shí)現(xiàn)煤礦供電網(wǎng)絡(luò)和用電設(shè)備的系統(tǒng)自動(dòng)化監(jiān)控管理。

關(guān)鍵詞：在線監(jiān)測；遠(yuǎn)程控制；數(shù)據(jù)分析；電量管理

1系統(tǒng)概述

2012年平煤股份六礦對現(xiàn)有電力系統(tǒng)進(jìn)行了一次比較徹底的改造，此次改造涉及面廣、影響范圍大，是在原有工業(yè)環(huán)網(wǎng)基礎(chǔ)上，對所有涉及的井下變電所內(nèi)高、低壓開關(guān)進(jìn)行改造，采用以太網(wǎng)傳輸至地面監(jiān)控中心，實(shí)現(xiàn)地面對井下遠(yuǎn)方供電系統(tǒng)監(jiān)測控制，此次要求對山南地面變電所、二水平中央變電所、戊二皮上變電所、戊二下山變電所4個(gè)變電所進(jìn)行全面技改和升級(jí)。

此次建設(shè)內(nèi)容包括：將山南地面變電所、二水平中央變電所、戊二皮上變電所、戊二下山變電所數(shù)據(jù)信息接入目前使用的電力監(jiān)控管理系統(tǒng)；實(shí)現(xiàn)對上述變電所的視頻監(jiān)控；實(shí)現(xiàn)對上述變電所的環(huán)境監(jiān)控，包括對變電所內(nèi)出入人員、變電所環(huán)境溫度、變壓器溫度、變電所內(nèi)煙霧等的在線監(jiān)測。

2原有供電系統(tǒng)概述

我礦井下高壓開關(guān)共計(jì)198臺(tái)，其中131臺(tái)為電動(dòng)操作機(jī)構(gòu)，53臺(tái)為手動(dòng)操作機(jī)構(gòu)，但內(nèi)置保護(hù)器可靠性低、性能落后，且各種規(guī)格型號(hào)繁多，本次系統(tǒng)將所有井下高爆開關(guān)內(nèi)保護(hù)器全部改造為具有網(wǎng)絡(luò)通訊功能的新型保護(hù)裝置，具備實(shí)現(xiàn)供電自動(dòng)化的條件。井下低壓開關(guān)共計(jì)306臺(tái)，低壓開關(guān)內(nèi)置保護(hù)器可靠性低、性能落后，且各種規(guī)格型號(hào)繁多，本次系統(tǒng)將所有井下低壓開關(guān)內(nèi)保護(hù)器全部更換，更換為新型保護(hù)裝置，具備實(shí)現(xiàn)供電自動(dòng)化的條件。其中44臺(tái)為手動(dòng)操作機(jī)構(gòu)，無法實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)控操作，需進(jìn)行開關(guān)更換，開關(guān)具備條件后，更換為新型保護(hù)裝置。照明綜保不具備電動(dòng)合閘機(jī)構(gòu)，待礦更換成智能型開關(guān)后，進(jìn)行更換新型保護(hù)裝置。建立集圖像采集、控制為一體的多媒體監(jiān)控系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)對各個(gè)變電所進(jìn)行圖像監(jiān)控和攝錄，通過本系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)對各個(gè)重要場所或部位進(jìn)行全面監(jiān)視。

3自動(dòng)控制系統(tǒng)架構(gòu)

地面遠(yuǎn)程控制中心：在調(diào)度室設(shè)置礦井供電系統(tǒng)調(diào)度中心，對煤礦井下供電系統(tǒng)運(yùn)行情況進(jìn)行遠(yuǎn)程監(jiān)測和控制，實(shí)時(shí)儲(chǔ)存高低壓設(shè)備綜合保護(hù)器的全部數(shù)據(jù)，具有四遙功能。設(shè)備包括監(jiān)控主機(jī)、備用主機(jī)、操作員站、打印機(jī)、UPS、工業(yè)光纖交換機(jī)、機(jī)柜及相關(guān)輔助材等。

通訊平臺(tái)接入：根據(jù)我礦交換機(jī)所在位置均在變電所內(nèi)，分別在本變電所內(nèi)設(shè)置礦用本安型KJ326-F1數(shù)據(jù)傳輸分站和不間斷本安電源箱，分站提供多個(gè)以太網(wǎng)光口和以太網(wǎng)電口，分站與交換機(jī)之間采用礦用阻燃護(hù)套網(wǎng)線通過以太網(wǎng)電口傳輸。通訊分站下行直接接保護(hù)裝置，具有本安型CAN和RS485接口，新保護(hù)裝置具有本安型CAN和RS485接口。

工業(yè)千兆以太網(wǎng)：地面服務(wù)器有一臺(tái)交換機(jī)、礦井光纖主通訊環(huán)網(wǎng)、經(jīng)過100/1000M工業(yè)以太網(wǎng)，將井下變電所監(jiān)控分站的實(shí)時(shí)監(jiān)測監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)上傳至地面服務(wù)器，地面服務(wù)器控制命令經(jīng)過環(huán)網(wǎng)發(fā)送至井下變電所監(jiān)控分站，實(shí)現(xiàn)地面與井下供電數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)互換。電力監(jiān)控系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖1所示。

4系統(tǒng)功能

（1）確保供電的可靠性，有效防止短路引起的越級(jí)跳閘問題。

（2）實(shí)現(xiàn)井下供電系統(tǒng)的四遙功能、具有監(jiān)測、故障波型記錄、故障點(diǎn)位置確定等功能。

（3）系統(tǒng)可實(shí)現(xiàn)高低壓用電設(shè)備保護(hù)裝置聯(lián)網(wǎng)，實(shí)現(xiàn)各項(xiàng)電參數(shù)保護(hù)功能，確保高壓供電不發(fā)生越級(jí)跳。

（4）實(shí)現(xiàn)礦井供電網(wǎng)絡(luò)，供電設(shè)備參數(shù)在線監(jiān)視、狀態(tài)記錄、故障報(bào)警。

（5）實(shí)現(xiàn)供電網(wǎng)絡(luò)重要線路的遠(yuǎn)方停送電操作、設(shè)定整體操作。

（6）實(shí)現(xiàn)井下供電系統(tǒng)電量遠(yuǎn)方統(tǒng)計(jì)、分級(jí)、分類計(jì)量。

（7）實(shí)現(xiàn)煤礦供電網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行狀況和參數(shù)、運(yùn)行歷史曲線不間斷監(jiān)視。

（8）實(shí)現(xiàn)對礦井供電設(shè)備運(yùn)行數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)采集、分析。

（9）實(shí)現(xiàn)供電網(wǎng)絡(luò)參數(shù)及數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)授權(quán)和分級(jí)用戶共享。

（10）采用紅外線對保護(hù)器參數(shù)進(jìn)行調(diào)整，供電設(shè)備可不停機(jī)運(yùn)行。在礦井惡劣環(huán)境下確保綜合裝置運(yùn)行正常。計(jì)量精度高，達(dá)到國家相關(guān)高級(jí)別計(jì)量標(biāo)準(zhǔn)要求。

5軟件集成平臺(tái)

（1）監(jiān)控系統(tǒng)平臺(tái)使用Windows XP系統(tǒng)，同時(shí)實(shí)現(xiàn)多個(gè)功能方式，系統(tǒng)采用最可靠的網(wǎng)絡(luò)防護(hù)功能（硬件防火墻、殺毒軟件），采用不可逆的系統(tǒng)數(shù)據(jù)廣播功能，確保系統(tǒng)在任意狀況下都不會(huì)被外部網(wǎng)絡(luò)入侵。

（2）主界面友好人際機(jī)界面，不間斷提供井下供電系統(tǒng)的狀況和各種參數(shù)。

（3）主界面與子系統(tǒng)可自由切換，各個(gè)子功能都有實(shí)時(shí)顯示、圖型畫面、自診斷畫面。

（4）各個(gè)子系統(tǒng)都有不間斷數(shù)據(jù)及曲線、運(yùn)行狀態(tài)儲(chǔ)存、故障儲(chǔ)存等功能。

（5）采用動(dòng)畫圖像、警示窗口、聲光報(bào)警將各種故障及非正常信息及時(shí)傳遞給地面操作人員。

（6）為防止誤操作，進(jìn)行遠(yuǎn)程設(shè)備操作時(shí)須進(jìn)行授權(quán)確認(rèn)，系統(tǒng)對操作過程進(jìn)行全程對比一旦發(fā)現(xiàn)不一致可限制操作，有效防止誤操作和違章操作，同時(shí)報(bào)警。

（7）系統(tǒng)具有監(jiān)控參數(shù)、事故數(shù)據(jù)、設(shè)置參數(shù)、統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)、技術(shù)數(shù)據(jù)等數(shù)據(jù)庫，可實(shí)時(shí)查看，任意時(shí)刻、類型的參數(shù)及數(shù)據(jù)。

（8）系統(tǒng)可由使用者更改監(jiān)控畫面的參數(shù)布局，更改井下供電監(jiān)控對象與地面監(jiān)控畫面圖形的鏈接。

（9）系統(tǒng)對于不同的操作者設(shè)置不同的權(quán)限，并對操作過程全程記錄。

（10）系統(tǒng)具有完善的工具可根據(jù)用戶需求生成各種類型的圖形和曲線，便于對供電系統(tǒng)運(yùn)行狀況進(jìn)行分析判斷。

（11）對于需要長期保存的重要數(shù)據(jù)，系統(tǒng)可提供接口將數(shù)據(jù)導(dǎo)出刻盤。

（12）系統(tǒng)具有自診斷功能，每個(gè)子功能均有自我診斷界面，可自行給出故障的位置，并根據(jù)運(yùn)行狀態(tài)給出相應(yīng)的操作方案。

（13）監(jiān)測參數(shù)和數(shù)據(jù)可通過煤礦局域網(wǎng)傳送到其他管理者，實(shí)現(xiàn)網(wǎng)上數(shù)據(jù)互換及共享，并對不同的用戶授予不同的權(quán)限。

（14）接入六礦綜合自動(dòng)化系統(tǒng)中，能夠在礦局域網(wǎng)內(nèi)各個(gè)辦公室隨時(shí)查看。

6結(jié)語

此電力監(jiān)控系統(tǒng)的使用在中平能化集團(tuán)六礦是首家，現(xiàn)場運(yùn)行結(jié)果表明，該系統(tǒng)可以適合各個(gè)煤礦的需要，該設(shè)備完全可以通用。中國平煤神馬能源化工集團(tuán)有限責(zé)任公司六礦電力監(jiān)控系統(tǒng)首次安裝試運(yùn)行一年來安全可靠，并且完全滿足中國平煤神馬能源化工集團(tuán)有限責(zé)任公司六礦綜合自動(dòng)化、信息化遠(yuǎn)程控制的需求，為此電力監(jiān)控系統(tǒng)在中國平煤神馬能源化工集團(tuán)有限責(zé)任公司六礦應(yīng)用成功后可向全公司推廣減少中國平煤神馬能源化工集團(tuán)有限責(zé)任公司的生產(chǎn)成本、提高生產(chǎn)能力、早日實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化、信息化控制的目標(biāo)。現(xiàn)在我們煤炭行業(yè)正隨著科技的發(fā)展，而不斷通過自動(dòng)化、信息化提高工作效率和經(jīng)濟(jì)效益，為此電力監(jiān)控系統(tǒng)的應(yīng)用前景十分廣泛。