侯 勇
(西山煤電(集團(tuán))有限責(zé)任公司安監(jiān)局,山西 太原 030053)
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(tái)S9-500kVA變壓器將10kV高壓變?yōu)?80V低壓向地面負(fù)荷供電,井下23臺(tái)移動(dòng)變壓器為采掘設(shè)備提供充足電量。
工作面所有負(fù)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(dòng)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(shí)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(jī)專用饋開,實(shí)現(xiàn)風(fēng)機(jī)雙回路供電。見圖1。
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(shí)時(shí)傳送到地面,通過調(diào)度中心對井下供電系統(tǒng)的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)進(jìn)行記錄,可以實(shí)時(shí)了解和控制井下各電氣設(shè)備的運(yùn)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(yùn)行,在發(fā)生故障時(shí),能夠迅速發(fā)現(xiàn)故障位置,診斷故障類型,而且可以及時(shí)作出反應(yīng),使井下供電系統(tǒng)的管理更加高效,提高整個(gè)供電系統(tǒng)的運(yùn)行管理水平。
圖1 工作面供電系統(tǒng)圖
(1)過流保護(hù)。即電氣設(shè)備在運(yùn)行時(shí)不允許超過額定電流,否則會(huì)燒壞設(shè)備,超過額定電流時(shí)設(shè)備自動(dòng)斷電保護(hù)。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(shí),就有可能引起設(shè)備起火爆炸,更嚴(yán)重時(shí)會(huì)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(shí)發(fā)現(xiàn)過流故障,并能夠及時(shí)切斷電源以達(dá)到過流保護(hù)的目的。
(2)漏電保護(hù)。即用電設(shè)備絕緣受損時(shí)發(fā)生短路故障防止人身觸電和設(shè)備起火的保護(hù),一般漏電保護(hù)器都安裝在配電箱插座回路與總配電箱電源進(jìn)線上。因此井下供電監(jiān)控系統(tǒng)應(yīng)與漏電保護(hù)器相連接,當(dāng)發(fā)生漏電時(shí)能及時(shí)報(bào)警并傳輸數(shù)據(jù)給地面指揮中心,并可以及時(shí)控制處理漏電。
(3)保護(hù)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(hù)接地的意思就是在將正常運(yùn)行時(shí)不帶電,而在電氣設(shè)備損壞時(shí)(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。
(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(shí)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(yùn)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(yùn)行,盡可能減少停電時(shí)間,最大限度減少損失,避免更嚴(yán)重的事故發(fā)生;
(3)實(shí)時(shí)性??梢詫?shí)時(shí)顯示設(shè)備的運(yùn)行情況,發(fā)生故障時(shí)能夠及時(shí)顯示故障的類型以及發(fā)生的部位。
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。
地面主站是整個(gè)監(jiān)控系統(tǒng)的大腦,是整個(gè)監(jiān)控系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)發(fā)出命令、存儲(chǔ)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(jī)服務(wù)站、數(shù)據(jù)處理器、監(jiān)控工作站組成。主機(jī)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(tái)PC機(jī),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(chǔ)處理部分?jǐn)?shù)據(jù)等工作;數(shù)據(jù)服務(wù)器主要功能為儲(chǔ)存歷史數(shù)據(jù),同時(shí)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(yùn)行情況。主機(jī)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(jì)規(guī)程設(shè)計(jì)出一個(gè)可以對整個(gè)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(jī)服務(wù)站結(jié)構(gòu)圖
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(jī)等組成??梢允褂枚喾N通訊方式。軟件內(nèi)部為實(shí)時(shí)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(jìn)行功能擴(kuò)充。配有防爆型LED顯示器,能夠顯示井下各電氣設(shè)備的運(yùn)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(shí)通知地面主站,此外還可以記錄故障、傳輸數(shù)據(jù)、存儲(chǔ)數(shù)據(jù)、實(shí)時(shí)監(jiān)控,通過光纖與地面監(jiān)控中心實(shí)現(xiàn)通訊。見圖3。
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(shí)現(xiàn)集中監(jiān)控、使所有監(jiān)控裝置同步進(jìn)行、斷電時(shí)數(shù)據(jù)能夠自動(dòng)保存、實(shí)時(shí)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(shí)現(xiàn)規(guī)約轉(zhuǎn)換等功能,是實(shí)現(xiàn)煤礦自動(dòng)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(jī)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
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(jì)思路,同時(shí)綜合考慮井下供電環(huán)境等多重因素,設(shè)計(jì)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(shí)現(xiàn)對井下電氣設(shè)備的實(shí)時(shí)監(jiān)控與控制。經(jīng)過現(xiàn)場實(shí)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(jì)效益,并為以后的類似礦井供電監(jiān)控系統(tǒng)改進(jìn)提供思路。