煤礦地面供電系統及其自動化研究

賈海燕

（潞安集團余吾煤業公司供電科， 山西 長治 046000）

引言

潞安集團余吾煤業公司由于原有的地面供電系統年限久遠，比較落后，現如今完全不能滿足安全生產的各項要求，同時發現變壓器以及供電線路都已經出現了嚴重的老化現象，致使供電系統出現了許多亟待解決的安全問題，因此必須要對地面供電系統進行全面升級，適應現代化生產的要求。

1 煤礦地面自動化供電系統

煤礦地面自動化供電系統指的是煤礦生產所用的電氣設備要被計算機網絡技術搭建的平臺實現全部自動化控制，對供電設備和工作環境的所有信息進行實時監控。現代化信息技術、網絡計算機技術以及計算技術等多種技術被包含在煤礦地面供電系統中，在這些現代化技術的輔助下，建立各種功能于一體的自動化控制系統，對煤礦生產供電的各個環節進行實時監測、管理以及控制，并且對供電系統所有的電氣設備和供電線路實現遠程網絡監控，這樣不僅可以不斷改善煤礦供電設備的工作，而且還可以確保煤礦整體供電網絡的安全性，對于保證并提高煤炭生產效率有著至關重要的作用[1]。

2 煤礦地面供電系統的自動化設計

在煤礦井上供電系統中，各個環節供電的要求各不相同，而且配電的分路很多，如此復雜的供電系統在工作中每時每刻都要反饋很多需要處理的信息，所以還要在控制系統中建立處理各種信息的數據庫，并且把各種信息分類，便于系統的管理。之前的電氣開關絕大多數都是以繼電器為基礎進行控制，這種開關如果要對某一條線路進行控制就會操作很復雜并且可靠性不好，因此要用以PLC為基礎的控制開關代替以繼電器為基礎的開關。PLC技術的優勢明顯，它使用計算機編程語言以弱電系統為基礎去控制強電系統，不但可以增強供電系統的可靠性，還可以便捷地控制開關。依據煤礦的供電規章制度，要認真規劃地面供電系統，以各種現代化技術的構件控制系統，再把必要的硬件設備配備好，使供電系統更加完善。

煤礦地面供電自動化系統是一種很新穎的自動化控制系統，它主要通過使用計算機網絡的技術和聯網控制在井上就控制了井下的供電的電氣設備，由此全面實現煤礦供電的自動化管理。鑒于計算機的網絡技術具有很強的智能性，要自動控制供電設備并進行實時監控，都需要設定好程序以及指令，然后把多種先進的技術融合在一起，實現系統供電的一體化操作。煤礦的地面供電自動化系統在幫助煤礦節約供電成本的同時，還能及時監控供電線路中的電纜、供電設備、電流輸出的情況，使煤礦供電更加安全。

3 設計完善的軟件系統結構

實時數據庫是整個煤礦地面供電自動化系統軟件結構的核心組成部分，它由以下幾個部分組成。第一部分是設計組態數據庫。在供電系統中某些特別的配置信息主要由組態數據記錄下來，在設計時不但要考慮整個系統的功能，還要結合現在已經成熟的技術降低成本，要用ADO軟件對全部的數據源進行統一的訪問，用關系數據庫把組態信息記錄下來，從而建立起實時數據庫。第二部分設計事件庫，在生產時地面供電系統中總會發生不可預料的情況，因此歸于事件數據庫的設計一定要考慮該庫是否可以及時處理突發的重要事件，如果地面供電系統發生故障并且報警，一定要及時恢復系統的正常運行。第三部分是設計優先級庫，為了選擇實時數據庫里面的數據優先級狀態就要用到優先級庫，從而提供依據給系統中的數據調度，優先級庫在設計時為了確保供電系統時間的統一，必須要設定時間。第四部分是設計歷史數據庫，為了減少系統磁盤I/O工作時的負擔，避免供電系統的歷史數據的遺失就要儲存歷史數因此用到歷史數據庫，設計數據庫要使用歷史數據緩沖技術，設計緩沖區要依據數據庫數據的存儲情況和系統內存的大小，在設計過程中運用數據壓縮技術，來規避磁盤的容量太大致使系統崩潰，保證系統的歷史數據可以正確地存儲并且備份。第五部分是設計內存實時數據庫，包含設計內存數據庫索引、訪問接口、時間戳和歷史緩沖區，由于它是系統數據實現交互的至關重要的數據庫，因此要結合實時數據的有關屬性去設計I/O驅動為動態軟件機構系統去完成實時數據和其他電氣設備的通訊以及數據交換提供了橋梁和紐帶，實現了對供電系統的實時監控。實時數據庫和I/O驅動系統始終保持一種各自獨立的關系，與此同時一定要保證實時數據庫具有可靠性和實時性。在設計I/O驅動時一定把硬件設備結構統一抽象出來，因為在供電系統中不同的設備相對應不同的通訊方式[2-3]。

4 現代化關鍵技術和先進設備的引進

在煤礦地面供電系統自動化設計過程中使用環網交換機，要選擇井下隔爆型交換機，其標準要符合工業以太網。在建立煤礦地面自動化供電系統時的決定性設備是隔爆環網交換機，它具有以下這些優良的性能：輸電范圍比較廣、可以保護過壓的電流、檢修和安裝方便、準確及時地發現故障位置并且發出警報、設置簡單易懂，這樣才可以應對煤礦井下惡劣的工作環境，適應潮濕、高溫、粉塵大等情況，能夠實時監控井下各趟供電線路的情況，保證其穩定且安全地工作，同時可以使供電系統和井上設備很好地連接，使井上的自動化供電系統能夠自動控制并且實現實時監測。

為了完成煤礦地面供電系統對供電線路中的電氣設備和每個供電分路的監測，需要把各個分路的檢測信息進行匯總處理，然后需要通過光線或者網絡統一傳送到控制平臺，這時必須要在煤礦地面供電系統自動化設計中使用綜合接入網關，使煤礦井下控制系統的傳感器可以相互連接，井下供電控制系統的封閉狀況得到改變必須要設置綜合網關接入。選擇嵌入式控制器、ARM9內核和Wind River實時多任務的操作系統Vx WORKS來設計綜合接入網關系統，使用通信協議的層次模型去兼容通用TCPPIP的互聯網協議，為了完成不同的總線和系統之間的數據可以透明傳輸，必須建立網絡的通訊隧道，從而設計完成綜合接入網關系統。與此同時，要事先把不同的數據劃分優先級，去滿足煤炭的工業網絡對供電控制實時性的嚴格要求[4-5]。

5 結語

潞安集團余吾煤業公司為了企業可以朝更好的方向發展改造了原來比較落后的地面供電系統，確保了全礦井的生產安全，減少了很多的安全隱患。把數據庫、智能-人工信息判別、網絡技術以及計算機PLC控制技術等先進的軟件技術構件作為基礎控制供電系統，使系統的安全性又上一個臺階。建立煤礦地面自動化供電系統軟硬件主要以MRTDBS實時數據庫、I/O驅動接口以及和VB編程語言控制軟件等為基礎。這些技術的綜合應用是煤礦供電系統的一個重大飛躍，是煤礦實現現代化礦井的必經之路。