李　　珂高　恒

（神火集團機電部（河南永城），河南 永城 476600）

淺析礦井供電監(jiān)測監(jiān)控系統(tǒng)技術(shù)方案

李珂高恒

（神火集團機電部（河南永城），河南 永城 476600）

摘要：礦井的安全發(fā)展需要良好的供電系統(tǒng)做保障，某礦井下供電系統(tǒng)具有諸多弊端，影響了其發(fā)展?；诖耍疚慕Y(jié)合該礦供電系統(tǒng)自動化改造的特點，然后提出相應(yīng)的技術(shù)方案，方案遵循經(jīng)濟性、先進性、可行性和可靠性為原則進行分析研究。新方案的應(yīng)用使礦井供電系統(tǒng)更加安全地運行，提高了工作效率，也兼容了綜合保護器，并且通過歷史數(shù)據(jù)能夠很方便地進行檢修工作。

礦井供電；監(jiān)控系統(tǒng)；技術(shù)方案；應(yīng)用；研究

現(xiàn)在計算機技術(shù)在供電系統(tǒng)中的應(yīng)用比較廣泛，供電系統(tǒng)以后的發(fā)展趨勢就是實現(xiàn)供電設(shè)備的遠程監(jiān)控以及自動化管理。因此，某礦研發(fā)了KJ316遠程供電監(jiān)控系統(tǒng)，而且很好地應(yīng)用到井上下很多變電所里，反映效果也不錯。

但是介于變電所開關(guān)綜合保護器的因素，該礦主排水泵和各主要變電所做不到遠程監(jiān)控，因為涉及到的技術(shù)、通信協(xié)議還有接口硬件等都不相同，而要把上述關(guān)系捋順的話，技術(shù)和資金上都有困難。所以，為了使供電系統(tǒng)信息化建設(shè)更加完善，實現(xiàn)安全生產(chǎn)，依照某礦具體情況分析，然后合理更新和改進供電系統(tǒng)設(shè)備。

一、供電監(jiān)測監(jiān)控系統(tǒng)構(gòu)思和設(shè)計分析

通過上面所述，供電監(jiān)測監(jiān)控系統(tǒng)應(yīng)當符合兩方面要求，一方面是該礦本身，另一方面就是和國際通用技術(shù)標準吻合，然后構(gòu)建新型監(jiān)控信息集成系統(tǒng)，這個系統(tǒng)需要硬件和軟件的模塊化組合。

系統(tǒng)對已形成的KJ66井下環(huán)網(wǎng)系統(tǒng)可以直接使用作為傳輸介質(zhì)。其分站上端連接井下環(huán)網(wǎng)系統(tǒng)，和上位機以及環(huán)網(wǎng)系統(tǒng)通信的時候用的是TCP/IP方式，通過Rs485、MODBUS和CAN總線，下端能夠和各廠商的智能開關(guān)進行通信。這種方案用的設(shè)備和技術(shù)要確保安全可靠、系統(tǒng)開放、先進實用，同時還要有很強的兼容性和可擴展性。新型的井下供電監(jiān)測監(jiān)控信息集成系統(tǒng)有很多優(yōu)點，比如節(jié)省了人力資源，使得電網(wǎng)運行成本降低，事故率減少，節(jié)約了事故成本，而且更加安全高效，達到經(jīng)濟運行的目的，另外，設(shè)備采購和維修費用也大大降低，系統(tǒng)的運行成本得到節(jié)約。

二、新型系統(tǒng)技術(shù)方案研究

1.分析供電系統(tǒng)分站的功能

新型的供電系統(tǒng)分站在整個系統(tǒng)架構(gòu)中作用不容忽視，不但需要上端與上位機服務(wù)器進行通信，而且下端還要與高低壓開關(guān)智能設(shè)備通信，它在中間做到了承上啟下的橋梁作用。井下的工業(yè)環(huán)網(wǎng)是根據(jù)TCP/IP協(xié)議，所以供電系統(tǒng)分站上端也應(yīng)當通過TCP/IP協(xié)議與上位機通信，兩者要保持一致。但是因為供電設(shè)備的生產(chǎn)廠商不同，其中的數(shù)據(jù)傳輸協(xié)議和結(jié)構(gòu)就有很大的不同，所以分站在對下端數(shù)據(jù)傳輸時要遵從主流協(xié)議，保持良好的擴展性以及兼容性。供電系統(tǒng)應(yīng)該對當前使用的主流設(shè)備進行支持，做到系統(tǒng)兼容，使供電系統(tǒng)分站的可擴展性提高。

2.供電系統(tǒng)分站具體要求概述

主要從以下3方面分析：

第一，硬件。具有以太網(wǎng)接口是上端應(yīng)做的，保證可以和井下環(huán)網(wǎng)系統(tǒng)進行接入。下端要配置常用的接口，涉及CAN、Rs485等行業(yè)，從物理條件上滿足不同廠商之間的智能開關(guān)和設(shè)備。

第二，軟件。分站包括某礦正在用的相關(guān)設(shè)備和智能開關(guān)數(shù)據(jù)通信協(xié)議約定，確?？梢耘c之正常通信，而且要以數(shù)據(jù)方面更新和擴展為基礎(chǔ)，通過更新和添加數(shù)據(jù)通信協(xié)議使通信能夠正?；?。分站應(yīng)對不同廠商型號的智能開關(guān)和設(shè)備進行技術(shù)上的支持，要求軟件通過模塊化結(jié)構(gòu)進行工作，系統(tǒng)監(jiān)視工作通過系統(tǒng)配置功能得以實現(xiàn)，這是由某礦軟件人員依照實際情況配置生成。

第三，透明性。對上位機程序來說，分站對下端的數(shù)據(jù)傳輸應(yīng)保持透明，上位機采用通用的方式對分站下端智能開關(guān)等設(shè)備進行間接檢測和控制。同理，在通信規(guī)約有所變動時，分站和下端智能開關(guān)設(shè)備的通信不會受到影響。

3.井下機電設(shè)備監(jiān)控系統(tǒng)通信分站功能要求分析

分站下端在硬件的技術(shù)上要給予支持，包括RS485、CAN總線、以太網(wǎng)等符合要求和標準數(shù)據(jù)接口規(guī)范，通信分站上端應(yīng)該滿足物理連接要求，比如網(wǎng)線和光纜實線和某礦環(huán)形光線網(wǎng)絡(luò)的連接，光纜接入要求為使用10/100/1000Mb/s傳輸速率的用光收發(fā)設(shè)備，該分站定位為網(wǎng)絡(luò)智能通信分站，支持大多數(shù)的網(wǎng)絡(luò)協(xié)議，比如TCP/IP、SNMP、DHCP、HTTP、SMTP、ICMP、ARP、UDP等，機器的各項參數(shù)設(shè)置和運行狀態(tài)都適用在地面通過網(wǎng)絡(luò)進行工作。

三、新型供電系統(tǒng)功能和特點研究

1.系統(tǒng)軟件功能

第一，遠程操作遙測功能。地面工控機通過下達分、合閘的命令，能夠在遠處控制變電所高、低壓開關(guān)柜的分、合閘。高壓開關(guān)整定權(quán)通過地面遠程設(shè)置，屬于井下現(xiàn)場或地面調(diào)度中心，通過用電負荷分析，地面中心站可以實現(xiàn)對井下綜保中的參數(shù)進行調(diào)整。遙測功能能接收并顯示綜保中的各種數(shù)據(jù)值，例如過載延時、漏電延時整定值、負載電流值、故障信息、采集電能、峰谷值等等。

第二，控制功能。這里面分3部分：（1）一鍵恢復功能。一旦大面積停電的現(xiàn)象發(fā)生，一鍵恢復功能可以實現(xiàn)母線段高低壓的自動合閘，同時對母線段快速開工送電。（2）定值分析校驗和保護整定功能。地面集控室能夠在遠方對系統(tǒng)內(nèi)高低壓供電設(shè)備保護整定進行修改和校定，內(nèi)容有整定人和整定時間、保護設(shè)備類型以及名稱和參數(shù)等。（3）保護定值校驗。其一檢查定值參數(shù)是否合理，其二校驗總開關(guān)和分支開關(guān)之間的定值參數(shù)，并為技術(shù)人員作出參考性評價。

第三，報警功能。這里包括越限報警和開關(guān)變位報警。越限報警指系統(tǒng)監(jiān)測的運行參數(shù)超過既定值后，發(fā)出報警。開關(guān)變位分事故跳閘變位和正常操作變位。兩者的報警輸出方式不一樣。開關(guān)變位是，顯示器自動跳出分站畫面，而開關(guān)故障時，系統(tǒng)提示報警，并報出是什么原因的故障。

第四，計算和存儲記憶功能。系統(tǒng)軟件不但可以計算各種數(shù)據(jù)值，比如全天負荷平均值、電量總和、電網(wǎng)功率總和、最小值和最大值等，而且具有一定的存儲功能，例如對24h的總負荷變化情況進行顯示、觀察數(shù)據(jù)參數(shù)變化趨勢等。另外，還有具有事故記憶功能，比如事故發(fā)生后，會自動把故障前后的一段時間的相關(guān)數(shù)據(jù)值記錄下來，便于分析使用。

第五，顯示功能。系統(tǒng)軟件可以全中文顯示電網(wǎng)電壓數(shù)值和負載電流數(shù)值，對自檢故障和保護動作原因進行自動顯示，同時也顯示整定值的很多信息，例如數(shù)據(jù)曲線、負荷、功率圖、地理圖、電壓、電流棒圖等，顯示過程中都是滾動的，動態(tài)顯示系統(tǒng)運行情況以及開采的運行參數(shù)。

第六，密碼輸入確認功能。地面操作人員工作時需要輸入用戶名和密碼，不僅地面監(jiān)控室能對井下設(shè)備設(shè)置密碼，而且檢修時也需要工作人員輸入密碼方可操作。在進行開關(guān)操作時，系統(tǒng)自動提示流程，此時需要兩人均在主控室，而且分別輸兩人的用戶名和密碼才行。

第七，報表和操作票打印功能。操作記錄各種報表時系統(tǒng)軟件可以自動打印操作票，而且自動生成檢修流程，低壓設(shè)備檢修時需要上級設(shè)備停電，令檢修設(shè)備是無電的狀態(tài)，同時把影響停、送電的范圍在控制機上顯示出來，需注意的是，這里也得有密碼錄入才可以操作。

第八，其他功能。此功能防止地面設(shè)置有故障影響控制設(shè)備正常運行，而且要為系統(tǒng)崩潰后做應(yīng)急方案，比如涉及到如何處理主通信線路或者分支線路的故障，如何處理井下分站故障，還有如何處理地面控制機出現(xiàn)故障等情況。

2.系統(tǒng)特點分析

其特點概括為以下幾點。（1）操作平臺性能好，功能強。（2）傳輸速率高而且信息量大。（3）系統(tǒng)平臺能夠?qū)崟r監(jiān)測和操作各變電所開關(guān)運行狀態(tài)。（4）系統(tǒng)適應(yīng)性好，對多支路供電網(wǎng)路都滿足。（5）實時性以及用戶操作能夠的便捷和友好性。（6）通信介質(zhì)選擇比較方便，可以根據(jù)系統(tǒng)需要選用。

3.應(yīng)用效果分析

某礦地面變電所和井下中央變電所都應(yīng)用了該系統(tǒng)，所得效果良好，第一，保障了供電系統(tǒng)運行時更加安全穩(wěn)定。第二，提高了工作效率。第三，減少了事故率的發(fā)生。第四，為檢修工作提供依據(jù)。第五，方面管理和維護工作。第六，方便用戶和管理者了解設(shè)備整體工作狀態(tài)。

[1]黃成玉，張全柱.新型礦井供電自動化遠程監(jiān)測監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計與實現(xiàn)[J].電氣應(yīng)用，2012（4）：84-88.

[2]王磊，郭江濤，劉廣印.礦井供電系統(tǒng)遠程監(jiān)控技術(shù)研究[J].科技視界，2012（17）：252-253.

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