張劍慧

(山西晉城無煙煤礦業(yè)集團有限責任公司，山西 晉城 048006)

近年來，國家在重點行業(yè)相繼開展“機械化換人、自動化減人”的科技強安行動，煤礦作為高危行業(yè)，是國家科技強安行動的重點行業(yè)。煤礦科技強安行動的方向，就是自動化、智能化、無人化。作為煤礦的動力來源和基礎網(wǎng)絡，井下供電系統(tǒng)的安全、智能、穩(wěn)定是推進煤礦科技強安行動的重要基礎，將煤礦井下供電系統(tǒng)改造成為無人值守的自動化系統(tǒng)，不但可以減少崗位人員，還可以提高煤礦供電系統(tǒng)的安全與穩(wěn)定，為整個煤礦的安全生產(chǎn)奠定必要的技術支撐，全面提高煤礦的裝備水平。

1 KJ360礦用電力監(jiān)控系統(tǒng)的構成

KJ360礦用電力監(jiān)控系統(tǒng)分為設備層、變電層、通訊平臺層、地面監(jiān)控層。設備層主要由煤礦井下各變電所內高壓開關的綜合保護和低壓電器的保護模塊構成，主要功能是對開關運行數(shù)據(jù)的采集與計算，并在必要時完成保護動作的執(zhí)行以及將開關的運行數(shù)據(jù)傳輸至變電層。變電層由分布在變電所內的監(jiān)控分站構成，主要功能是完成與上層監(jiān)控主站的通信。通訊平臺由分站內部集成的以太網(wǎng)交換機構成，主要功能是構成一個光纖以太環(huán)網(wǎng)，為數(shù)據(jù)的傳輸提供平臺。地面監(jiān)控層主要由分布在調度指揮中心與機電管理部門、運行工區(qū)等地的監(jiān)控主站構成，同時還包括一套專門設計的組態(tài)系統(tǒng)，主要功能是對整個供電系統(tǒng)進行監(jiān)測、控制、統(tǒng)計和分析。

2 KJ360礦用電力監(jiān)控系統(tǒng)的主要功能

KJ360礦用電網(wǎng)監(jiān)控系統(tǒng)有4個主要功能：對運行數(shù)據(jù)進行采集、對井下開關進行遙控、對開關的保護功能進行檢測和所有數(shù)據(jù)的實時記錄與報警。數(shù)據(jù)采集功能主要體現(xiàn)在系統(tǒng)可以對電力線路的電壓、電流等參數(shù)以及斷路器、刀閘的開合狀態(tài)、保護裝置的運行信號等，實時監(jiān)測、采集、整理，上傳至主機。遙控功能主要體現(xiàn)在系統(tǒng)能夠對井下變電所的開關和啟動器實現(xiàn)遠程分合閘，并具有本地控制和遠方遙控兩種模式，由就地控制器硬件閉鎖，防止誤操作。檢測保護功能主要體現(xiàn)在系統(tǒng)可以對井下變電所的開關和啟動器分合閘、過流過壓等保護功能是否正常進行檢測及測試，如出現(xiàn)異常則進行報警并儲存。實時記錄與報警功能主要體現(xiàn)在系統(tǒng)可以對歷史數(shù)據(jù)記錄在系統(tǒng)自帶的磁盤中，并形成曲線以供查詢。

3 井下供電遠程監(jiān)控自動化系統(tǒng)的建設方案

3.1 系統(tǒng)的總體構成

某礦井下有中央變電所、南翼變電所等5個主要變電所。建設供電遠程監(jiān)控自動化系統(tǒng)，先要將各個變電所內的開關和啟動器的數(shù)據(jù)采集到一起，上傳至變電所內的監(jiān)控分站中，構成各自的子系統(tǒng)；各個監(jiān)控分站通過光纖連接到一起，構成環(huán)網(wǎng)，再通過交換機，與地面監(jiān)控主站進行通信。系統(tǒng)總體構成見圖1.

圖1 煤礦電網(wǎng)監(jiān)控系統(tǒng)構成圖

3.2 井下變電所的建設及選型

井下變電所的供電監(jiān)控系統(tǒng)部分由高壓系統(tǒng)、低壓系統(tǒng)、視頻監(jiān)控系統(tǒng)和一個監(jiān)控分站構成。高壓隔爆開關內的綜合保護裝置及低壓開關內的綜合保護器，分別通過485通信網(wǎng)絡將數(shù)據(jù)傳入監(jiān)控分站。另外，每個變電所還需安裝2臺本安型攝像儀，監(jiān)控變電所的運行情況，將視頻信號編碼后與分站一起，接入光纖環(huán)網(wǎng)。

該系統(tǒng)的監(jiān)控分站，其主要作用是設備層與監(jiān)控層的通信中轉，同時它還構成了變電所的子系統(tǒng)。在整個電力監(jiān)控系統(tǒng)中起著承上啟下的關鍵作用。選用山源公司的KJ360-F監(jiān)測系統(tǒng)，它可以適應煤礦井下的嚴苛環(huán)境，是專門研制的防爆型通信設備，由開關電源、UPS、通信服務器及以太網(wǎng)交換機構成。其示意圖見圖2.

圖2 KJ360-F內部結構示意圖

由圖2可知，KJ360-F內置了以太網(wǎng)交換機及光電轉換模塊，有2對光纜接口，既方便點對點的連接，也能構成雙環(huán)自愈的光纖一臺環(huán)網(wǎng)，也可以借用外部的以太網(wǎng)傳輸數(shù)據(jù)，而不需要增加額外的設備。除此之外，它還帶有規(guī)約轉換的功能，外接一個規(guī)約轉換模塊，將第三方智能設備的數(shù)據(jù)采集過來，通過第三方開放的數(shù)據(jù)傳輸協(xié)議解碼數(shù)據(jù)，并按照統(tǒng)一的數(shù)據(jù)傳輸協(xié)議重新編碼，就可以整合第三方的智能設備，方便礦井在不更換保護的基礎上，實現(xiàn)數(shù)據(jù)的互通。

3.3 地面監(jiān)控中心的建設

地面主站構成示意圖見圖3。由圖3可知，地面監(jiān)控中心由硬件與軟件兩部分組成。硬件包括電腦主機、監(jiān)控工作站、UPS電源、打印機等設備，主要由數(shù)據(jù)服務器、通信服務器、監(jiān)控工作站構成。數(shù)據(jù)服務器和通信服務器安設在調度指揮中心的監(jiān)測機房，其中數(shù)據(jù)服務器主要用來存儲系統(tǒng)中的歷史數(shù)據(jù)和對數(shù)據(jù)進行處理，實現(xiàn)日常的報警等功能。通信服務器主要用來完成數(shù)據(jù)服務器與各終端和工作站的通信交流、通信規(guī)約的互相轉換，以及一些數(shù)據(jù)格式化的工作。監(jiān)控工作站可以設立在調度中心、機電科、運行工區(qū)等不同的地方，通過對不同的工作人員授予不同的工作權限，為不同的管理人員服務。

圖3 地面主站構成示意圖

4 結 語

井下供電遠程監(jiān)控自動化系統(tǒng)建成以后，除對井下變電所高低壓電氣設備實現(xiàn)了基本的遙測、遙信、遙控、定值遙調功能外，還能對電網(wǎng)進行故障自動定位、自動判斷故障區(qū)段、自動給出恢復供電預案，并具備一鍵式快速恢復供電功能，提高了供電系統(tǒng)的管理水平。

除此之外，此系統(tǒng)實現(xiàn)了對高低壓開關、照明綜保、移動變壓器等設備的遙測、遙信、遙調等功能，并實現(xiàn)了對變電所的遠程視頻監(jiān)視，使得地面對井下變電所的監(jiān)控像在變電所本地一樣，為實現(xiàn)井下變電所無人值守創(chuàng)造了條件，提高了煤礦信息化、自動化管理水平。