煤礦用電力監控系統的設計與實現

阿城繼電器股份有限公司 王春雨

1.前言

隨著社會的發展與科學技術的進步，計算機技術、自動化技術和網絡傳輸技術也迅速的運用于煤礦的生產及安全管理。盡管近年來煤礦供電管理部門在改進井下配電裝備、應用新技術成果的同時，不斷強化人員素質的管理，使煤礦供電系統的可靠性得到了提高，但由于人為因素造成的供電事故時有發生，影響了煤礦的安全生產。因此，對煤礦井下供電系統實施有效的微機監控以及實現變電所無人值守就顯得十分迫切。

在現在的礦井開采中，煤礦供電系統經常出現開關保護誤動的現象，造成井下局部或者更大面積的停電事故。事故發生后，由于缺乏電網的實時監測監控，對事故發生的地點和原因不詳，恢復供電需要很長的時間，很容易影響礦井安全生產。因此，對煤礦電力實現自動化遠程監測監控管理，對供電系統的運行狀態、故障診斷、技術參數以及停送電操作的管理很有必要。

2.網絡布局

系統主要由綜合監控信息管理層、信息處理與監控層、現場控制層組成，可實現快速故障診斷，保證數據的實時性、準確性和控制的可靠性。

自動化技術和網絡技術的迅速發展，使工業以太網和現場總線技術已經在電力自動化系統中得到廣泛應用。本系統采用工業以太網加現場總線的控制網絡結構模式，以太環網到各變電所為主干信道，通過網絡交換機的數據接口將變電所的開關設備的運行參數和狀態，上送到電力監控主站。

3.平臺設計

煤礦用井下電力監控系統平臺基于Windows操作系統，以VC++為開發工具，實現以多任務調度系統管理SCADA系統平臺及平臺上的應用，并調整運行過程中的數據和功能。系統采用功能和數據復制型冗余策略，運行不同計算機或同一臺計算機上的多個進程，通過相互之間的信息交換，由多任務調度系統監視整個系統的運行狀況。

SCADA系統平臺實現了礦井電力系統調度自動化、變電站（變電所）自動化的應用，包括實時數據采集、實時數據庫管理、歷史數據庫管理、畫面制作及顯示、報表制作及打印、告警判別及發布、數據處理及時鐘系統等豐富的功能。該平臺還包括了任務調度系統和遠程診斷及維護系統。

除了關鍵的實時數據庫和圖形技術外，還包括了一些常用的工具軟件，這些工具軟件對系統的使用很有幫助。

SCADA系統平臺的功能主要有：

(1)可實現地面變電所的監控及井下中央變電所、采區變電所及各配電點的電力監控；

(2)視頻圖象網上壓縮傳輸，在各個工作站既能看到所有數據信息，又能同時察到每個攝像點的信號；

根據研究數據,在二甲雙胍與吡格列酮聯合治療下觀察組病患Hb AlC、TG、TC、HDL-C分別降至(5.94±0.26)%、(3.94±0.51)mmol/L、(1.41±0.17)mmol/L、(1.03±0.14)mmol/L,同期明顯優于對照組。在臨床療效上觀察組也更具優勢,證實在兩種對血糖控制均具效果的藥物聯合作用下病患餐后2h血糖與FPG均可得到更顯著控制,可逐漸改善病患糖化血紅蛋白,讓2型糖尿病得到更有效的控制?？傊?吡格列酮聯合二甲雙胍對2型糖尿病的臨床治療相對于藥物單用而言效果更顯著,具有臨床應用價值。

(3)對外接口豐富，與其它系統連接方便，除主流的OPC_Server方式外，同時還保留了DDE、ODBC等方式；

(4)實現“遙測、遙信、遙控、遙調”四遙功能和各種保護功能以及遙視功能；

(5)所有信息在工作站上都可用瀏覽器瀏覽，并實現遠程信息的傳輸和故障診斷功能。

地面變電所采用變電站綜合自動化系統，提供以通信規約（或其它標準規約）為數據協議的標準RS232/RS485/LAN通信接口，通過設在地面的環網交換機將地面變電站綜合自動化系統接入煤礦電力監控系統的后臺計算機，實現遠程監控功能。

井下變電所內開關設備的運行參數和狀態通過開關綜合保護單元采集并輸出，電力監控站和開關綜合保護單元之間采用RS485/CAN通信（隔爆設備信號的輸出需通過安全隔離器作本安隔離處理），變電所的電力參數由電力監控站通過設在各個變電所的環網交換機接入井下以太網，采集的數據通過以太網傳輸到煤礦電力監控系統的后臺計算機。

4.系統實現功能

(1)實時監測變電所各開關輸出線路電壓、電流、有功功率、無功功率、功率因數、電度以及開關分閘/合閘狀態等電力參數，并將監測數據上傳到地面管理中心進行信號顯示、存儲、網絡發布。

(2)在地面供電管理部門的監控計算機上可對井下開關綜保報警或動作整定參數值等遙調信號進行在線修改。

(3)可定時采集開關斷路器位置、刀閘位置、各種保護動作等信號，對事件進行順序記錄。

(4)在地面供電管理部門或變電所監控站可遙控開關的分閘和合閘。

(5)實時數據顯示報警事件記錄，具有不同的告警權限和告警方式。

(6)可對井下各變電所環境和設備進行遠程視頻監視，并可在監控主機上進行視頻圖像嵌入顯示、人員非法進入、火災等報警視頻聯動顯示以及圖像數字化硬盤記錄及查詢。

(7)電網運行設備發生故障時，自動記錄繼電保護、控制裝置和斷路器動作的時間和狀態，實現圖表、曲線、事故追憶的數據采樣和保存功能。

(8)當發生越級跳閘、供電故障等非正常事件時，系統監控主機能發出聲音報警，同時在報警信息窗口顯示其報警類型、報警狀態、報警時間等。

(9)豐富的圖形編輯及顯示功能，在畫面上可以根據設備的具體情況直接控制設備，對保護設備進行查詢、調整和復歸操作等。

(10)具有報表制作、顯示、打印功能，可統計和計算數據。

(11)提供GPRS時鐘或計算機時鐘對時，包括對監控站、微機保護裝置等的統一對時，便于判斷電網開關越級跳閘等故障，并具有故障錄波分析功能。

(12)使用網絡瀏覽器，通過局域網或撥號網絡完成系統數據保存功能，包括畫面、報表、系統運行信息的查看。系統接口、協議豐富，易于異構系統的互聯互通集成，實現與全礦井綜合自動化系統的無縫連接。系統擴展性好，本系統以變電所為單位，變電所的增加只需將數據通道接入主傳輸通道。

(13)通過網絡實現系統遠程診斷、復制更改用戶系統的配置文件和系統數據等功能。

(14)系統監控主機雙機熱備，確保系統可靠運行。

(15)系統軟件自監視功能。

5.結語

煤礦電力監控系統利用網絡技術使電網調度人員可迅速而準確地獲得各變電所運行的實時信息，完整地掌握變電所的實時運行狀態，及時發現電力設備運行中的故障，并作出相應的決策和處理，同時可以使值班管理人員根據設備運行情況進行負荷分析、合理調度、遠控合分閘、避峰填谷，以減少和避免誤操作、誤判斷，縮短事故停電時間。該系統具有可靠性高、抗干擾能力強、實時性好及維護簡單等特點，為數字化礦山的建設和普及推廣做出了貢獻。

[1]中華人民共和國煤炭行業標準MT/T1114—2011煤礦供電監控系統通用技術條件.

[2]中華人民共和國煤炭行業標準MT/T1008—2006煤礦安全生產監控系統軟件通用技術要求.

[3]煤礦電氣圖專用圖形符號MT/T570—1996.