井下采區變電所無人值守監控系統設計

摘? ? 要：在從構成和設計原則兩個方面對煤礦井下采區變電所無人值守監控系統進行介紹和分析的基礎上，深入探究無人值守監控系統的應用，詳細分析其應用功能和應用價值，以期為無人值守監控系統的應用提供借鑒，提高煤礦的管理水平。

關鍵詞：煤礦; 采區變電所;無人值守;監控系統

一、煤礦井下采區變電所無人值守監控系統設計原則

（一）煤礦井下采區變電所無人值守監控系統實質上是電網調度自動化中的子系統。因此，無人值守監控系統必須要符合電網調度自動化的整體設計要求，并在具體設計過程中，能夠在將成本控制在一定額度的同時，遵守高質、安全的信息傳輸和資源共享的原則;

（二）在設計煤礦井下采區變電所無人值守監控系統具體功能時，可以遵守下放原則，即將一切能夠在間隔層進行的功能都下放到間隔層，省略傳輸到網絡和監控主機的環節，節省再次傳輸的時間，提高工作效率;

（三）無人值守監控系統的目的是將煤礦井下采區變電所有人值守的工作模式轉變為無人值守，所以為了保證系統的安全性，必須要推行遙視警戒技術的實施，避免盜竊、浸水等問題的發生。

二、煤礦井下采區變電所無人值守監控系統的硬件設計

（一）模擬量交流采集電路的設計

1 互感器的選擇

為了提高煤礦井下采區變電所無人值守監控系統的精度，微機保護部分和測量部分的模擬量輸入通道選擇了分開設計的形式，其中微機保護部分選了P級電壓電流互感器，以更好地滿足微機保護的快速性。測量部分選擇了精度高的電壓電流互感器，其精度可以達到0.1 級。對漏電保護中三相線路的零序電流和零序電壓選擇了零序電流互感器與零序電壓互感器。

2 A/D 轉換器的選取

煤礦井下采區變電所無人值守監控系統中選擇了DSP（數字信號處理）內嵌A/D 轉換器，其精度為12位，具有12.5 MS/s 的轉換速率，能夠成功接入16 通道模擬量。圖1描述的是模擬量交流采集電路。

（二）開關量輸入輸出回路設計

在煤礦井下采區變電所無人值守監控系統中，開關量輸入模塊的主要任務是完成對現場線路中隔離開關和斷路器運行狀態的采集，并將采集到的數據傳輸至監控中心。而開關量輸出模塊則是收集地面監控中心的遙控指令，并對相應回路的跳閘或合閘進行控制。開關量輸入輸出模塊設計過程中選擇了光電耦合器，其可以降低來自于大電流、現場高電壓對微機系統造成的電磁干擾。

（三）其他模塊

1 電源模塊

電源模塊選擇了帶失壓延時功能的寬電壓輸入、高可靠性開關電源的供電方式， 在正常工作狀態下由控制變壓器引入。

2 顯示模塊

顯示模塊可以完成保護裝置的鍵盤處理、信息顯示和人機交互、紅外遙控接收等功能。顯示窗口選擇了4.3英寸的漢字液晶顯示器，同時配備了燈光指示信息，其不僅可以使人機界面清晰易懂，而且還可以更直觀地呈現出保護裝置的運行信息。同時，顯示模塊可以借助按鈕、鍵盤和紅外遙控器來完成一系列操作，使操作方便、可靠、安全。

三、煤礦井下采區變電所無人值守監控系統的軟件設計

煤礦井下采區變電所無人值守監控軟件系統選擇C語言進行編程，由主程序和一系列功能模塊子程序構成模塊化結構設計。功能模塊子程序包括了測控部分計算模塊、系統初始化模塊、顯示模塊、人機接口模塊、故障處理模塊、中斷服務模塊、串行通信中斷模塊等。主程序既可以完成裝置自檢和系統初始化等任務，還可以完成電流、功率、電壓等因數的計算和液晶顯示、溫度測量及鍵盤掃描等操作。由于欠壓和過壓保護并未對時間提出較高的要求，因此也可以借助主程序完成。采樣中斷模塊需要完成對模擬量的采集，并且每個通道的采集都需要分別保存差分數據和原始數據。采樣中斷程序中每完成一個采樣周期都需要調用一次故障檢測模塊，以確保系統安全、高效運行。

四、煤礦井下采區變電所無人值守監控系統的應用

（一）煤礦井下采區變電所無人值守監控系統的應用功能

1 保護功能

煤礦井下采區變電所無人值守監控系統不僅可以實現電流瞬時速斷和限時速斷，而且能夠最大程度地避免漏電，并通過自動重合閘對系統和設備進行保護，實現過電流保護和電機保護;

2 報警功能

煤礦井下采區變電所無人值守監控系統對電流進行了設置，一旦電流超過限制額度就會自動報警。另外，無人值守監控系統還會對斷路器和瓦斯進行監控和監測，如果斷路器發生故障或瓦斯超過限定額度，該無人值守監控系統也會發出警報，提醒地面監控中心及時處理問題和故障[2];

（二）煤礦井下采區變電所無人值守監控系統的應用

1 應用該無人值監控系統之后，煤礦值班人員可以根據實際情況使用地面監控主機對生產進行調控和管理，設備維修人員也能夠依據相應的故障報警對故障予以針對性的解決， 最主要的是管理層可以憑借無人值守監控系統提供的詳細數據和各種信息提高決策的合理性和科學性;

2 煤礦井下采區變電所無人值守監控系統的應用可以有效促進煤礦生開采和運輸的有序進行，降低由于操作失誤而導致事故發生的幾率，據現階段調查研究可以得出，該無人值守監控系統可以降低六成-八成的事故;

3 無人值守監控系統中使用的優質工業控制機不僅可以增強煤礦井下采區變電所的可靠性，保證變電所的安全，提升變電所解決問題和事故的能力，而且能夠彌補低壓開關存在的顯示方面和記憶存儲方面的不足;

五、結語

煤礦井下采區變電所無人值守監控系統的應用不僅能夠提高管理質量和管理效率，而且能夠大大增加可靠性和安全性。所以必須促進無人值守監控系統的普及和推廣，促使煤礦井下采區變電所的革新，從而實現更大的經濟效益和社會效益。

參考文獻：

[1] 高薇.變電所無人值守化改造實施與思考[J].黑龍江科技信息，2017（36）：22.

[2] 劉文，王瑞海，奐光潤，等.新橋煤礦井下供電監控系統設計與應用[J].中州煤炭，2014（2）：74-76.

作者簡介：陳鑫（1987-），男，現在河南能源義煤公司義安礦業機電運輸科從事煤礦機電運輸和信息化管理工作。