侯 勇

(西山煤電(集團)有限責(zé)任公司安監(jiān)局，山西 太原 030053)

1 礦井供電系統(tǒng)概況

（1）礦井地面供電系統(tǒng)概況

斜溝礦10kV開閉所的兩趟10kV電纜引自魏家灘110kV變電所形成雙回路供電。地面2臺S9-500kVA變壓器將10kV高壓變?yōu)?80V低壓向地面負荷供電，井下23臺移動變壓器為采掘設(shè)備提供充足電量。

（2）工作面供電概況

工作面所有負荷由7#聯(lián)絡(luò)巷內(nèi)的移變提供，電源取自13采區(qū)1#變電所7607#高開柜，經(jīng)1250kVA移動變壓器變壓后向工作面設(shè)備供電；移變出線安設(shè)KBZ-400分路開關(guān)，用于實現(xiàn)風(fēng)電閉鎖與瓦斯電閉鎖。局扇電源分別來自13采區(qū)1#變電所1-3、2-3風(fēng)機專用饋開，實現(xiàn)風(fēng)機雙回路供電。見圖1。

2 井下供電監(jiān)控系統(tǒng)的作用

井下供電監(jiān)控系統(tǒng)起著連接地面與井下的橋梁作用，可以將井下監(jiān)測的數(shù)據(jù)實時傳送到地面，通過調(diào)度中心對井下供電系統(tǒng)的實時數(shù)據(jù)進行記錄，可以實時了解和控制井下各電氣設(shè)備的運行狀態(tài)，監(jiān)視井下電氣設(shè)備以及供電系統(tǒng)是否正常運行，在發(fā)生故障時，能夠迅速發(fā)現(xiàn)故障位置，診斷故障類型，而且可以及時作出反應(yīng)，使井下供電系統(tǒng)的管理更加高效，提高整個供電系統(tǒng)的運行管理水平。

圖1 工作面供電系統(tǒng)圖

3 井下供電監(jiān)控系統(tǒng)的功能

3.1 監(jiān)控井下電氣設(shè)備的三大保護

（1）過流保護。即電氣設(shè)備在運行時不允許超過額定電流，否則會燒壞設(shè)備，超過額定電流時設(shè)備自動斷電保護。由于井下環(huán)境特殊（煤塵、瓦斯等的存在），一旦電氣設(shè)備和電纜過流時，就有可能引起設(shè)備起火爆炸，更嚴重時會導(dǎo)致瓦斯和煤塵的爆炸。因此對井下供電監(jiān)控系統(tǒng)要求能夠及時發(fā)現(xiàn)過流故障，并能夠及時切斷電源以達到過流保護的目的。

（2）漏電保護。即用電設(shè)備絕緣受損時發(fā)生短路故障防止人身觸電和設(shè)備起火的保護，一般漏電保護器都安裝在配電箱插座回路與總配電箱電源進線上。因此井下供電監(jiān)控系統(tǒng)應(yīng)與漏電保護器相連接，當(dāng)發(fā)生漏電時能及時報警并傳輸數(shù)據(jù)給地面指揮中心，并可以及時控制處理漏電。

（3）保護接地。即為了防止有可能帶電（電氣設(shè)備金屬外殼）等對人身和設(shè)備安全有威脅的接地。保護接地的意思就是在將正常運行時不帶電，而在電氣設(shè)備損壞時（絕緣受損、電氣設(shè)備帶電的金屬部分）能夠通過導(dǎo)線將電流輸送至地面。

3.2 供電監(jiān)控系統(tǒng)對井下用電設(shè)備故障的反應(yīng)要求

（1）判斷性。一旦井下電氣設(shè)備發(fā)生故障，要求監(jiān)控裝置能夠及時發(fā)現(xiàn)故障部位，檢查出故障類型并可以切斷故障設(shè)備供電，無故障設(shè)備正常運行，使停電范圍盡量縮小，使損失最小化；

（2）敏捷性。一旦井下電氣設(shè)備發(fā)生故障，監(jiān)控裝置能夠迅速反應(yīng)、診斷、處理故障，切斷對故障設(shè)備的供電，使故障影響范圍盡可能減小，從而減輕對設(shè)備的損壞程度，并且要能夠保證無故障部位正常運行，盡可能減少停電時間，最大限度減少損失，避免更嚴重的事故發(fā)生；

（3）實時性?？梢詫崟r顯示設(shè)備的運行情況，發(fā)生故障時能夠及時顯示故障的類型以及發(fā)生的部位。

4 井下供電監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計

監(jiān)控系統(tǒng)由地面主站、井下分站和井下數(shù)據(jù)分站組成。

4.1 地面主站

地面主站是整個監(jiān)控系統(tǒng)的大腦，是整個監(jiān)控系統(tǒng)實現(xiàn)發(fā)出命令、存儲數(shù)據(jù)、監(jiān)控系統(tǒng)等功能的最主要部位。地面主站由主機服務(wù)站、數(shù)據(jù)處理器、監(jiān)控工作站組成。主機服務(wù)器分為硬件與軟件兩部分。通訊服務(wù)器、數(shù)據(jù)服務(wù)器、監(jiān)控工作站構(gòu)成硬件的主站系統(tǒng)。通訊服務(wù)器是三臺PC機，可以完成井下與地面監(jiān)控信息的數(shù)據(jù)傳送、供電線路監(jiān)視、存儲處理部分數(shù)據(jù)等工作；數(shù)據(jù)服務(wù)器主要功能為儲存歷史數(shù)據(jù)，同時數(shù)據(jù)服務(wù)器也兼作web服務(wù)器；監(jiān)控工作站主要功能為監(jiān)控井下供電設(shè)備以及供電線路的運行情況。主機服務(wù)站是通過服務(wù)器用以太網(wǎng)與井下監(jiān)控分站相連接（見圖2）。系統(tǒng)軟件和應(yīng)用軟件組成主站系統(tǒng)軟件，是根據(jù)井下供電監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計規(guī)程設(shè)計出一個可以對整個井下供電系統(tǒng)監(jiān)測、記錄、分析、控制的軟件。操作系統(tǒng)采用Wndows 7，本數(shù)據(jù)系統(tǒng)采用mysql數(shù)據(jù)庫。

圖2 主機服務(wù)站結(jié)構(gòu)圖

4.2 井下分站

井下分站是監(jiān)控系統(tǒng)在電氣設(shè)備處的直接裝置，由高性能的工業(yè)嵌入式通訊服務(wù)器、后備的工作電源、光纖接續(xù)盒、工業(yè)光纖以太網(wǎng)交換機等組成。可以使用多種通訊方式。軟件內(nèi)部為實時監(jiān)控、記錄操作系統(tǒng)，并添加了多種外掛式軟件模塊以進行功能擴充。配有防爆型LED顯示器，能夠顯示井下各電氣設(shè)備的運行情況。其主要作用是監(jiān)控井下高壓開關(guān)，發(fā)生故障可以及時通知地面主站，此外還可以記錄故障、傳輸數(shù)據(jù)、存儲數(shù)據(jù)、實時監(jiān)控，通過光纖與地面監(jiān)控中心實現(xiàn)通訊。見圖3。

4.3 井下數(shù)據(jù)分站

井下監(jiān)控系統(tǒng)起著對井下電氣設(shè)備監(jiān)控、控制的功能，井下數(shù)據(jù)分站是井下供電監(jiān)控系統(tǒng)的主要組成部分之一，起著實現(xiàn)集中監(jiān)控、使所有監(jiān)控裝置同步進行、斷電時數(shù)據(jù)能夠自動保存、實時監(jiān)控各種數(shù)據(jù)操作、交換井下監(jiān)控裝置與地面調(diào)度中心指令的數(shù)據(jù)、實現(xiàn)規(guī)約轉(zhuǎn)換等功能，是實現(xiàn)煤礦自動化的關(guān)鍵技術(shù)，與井下監(jiān)控分站起著相輔相成的作用。通訊分站的結(jié)構(gòu)站由防爆外殼、高性能工業(yè)通訊服務(wù)器、開關(guān)電源、不間斷后備電源、光纖以太網(wǎng)交換機等構(gòu)成。見圖4。

圖3 井下分站監(jiān)控系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖

圖4 井下數(shù)據(jù)分站外形圖

5 結(jié)語

本文以斜溝礦井下供電系統(tǒng)改造為背景，依據(jù)整體設(shè)計思路，同時綜合考慮井下供電環(huán)境等多重因素，設(shè)計出由地面監(jiān)控主站、井下監(jiān)控分站、通訊分站三部分組成的井下供電監(jiān)控系統(tǒng)，包括相應(yīng)的軟件，實現(xiàn)對井下電氣設(shè)備的實時監(jiān)控與控制。經(jīng)過現(xiàn)場實踐表明，應(yīng)用該監(jiān)控系統(tǒng)可以使井下供電系統(tǒng)更加安全、可靠，為礦井帶來巨大的經(jīng)濟效益，并為以后的類似礦井供電監(jiān)控系統(tǒng)改進提供思路。