煤礦供電自動化系統的開發設計

【摘要】煤礦供電系統的自動化，可以有效的掌控煤礦電網的運行規律，提高供電的安全性和可靠性，避免大面積停電或者越級跳閘等煤礦電網事故的發生。對于提高煤礦電網的運行管理水平，推廣無人值守變電站的應用有很大的幫助。本文簡要闡述了煤礦供電自動化系統的開發設計。

【關鍵詞】煤礦;供電;自動化

引言

煤礦在開采的過程中，對于電能的要求比較高，因此煤礦的供電系統必須滿足可靠性、安全性、合理性、經濟性等要求。煤礦的供電系統中的電源應該使用雙回獨立的線路，禁止電源線路上出現任何負荷;在煤礦電力系統中，應該采取防爆、防觸電以及過電流、過負荷等技術保護措施;此外，電力系統中的電壓偏移應該控制在額定值的5%～7%的范圍內偏差應該避免超過0.2～0.5hz，系統的供電因數必須達到0.9以上。煤礦供電系統的設計還應該考慮到便于操作、節省費用等因素。總體來說，對于煤礦的供電系統來說，想要保持供電系統的可靠性，就應該選擇雙回干線式按線系統，變壓器組的按線方式多選用全橋式，電壓、電流互感器的選擇應該符合系統的要求，系統中應該應用先進的真空斷路器技術，同時，監測保護系統一定要設置的比較完善。

一、煤礦供電系統自動化技術功能

煤礦供電系統中應用自動化技術，增強了煤礦供電系統的應用功能：

（1）自動化技術在煤礦供電系統中的應用，可以隨時的掌握電力系統中的運行狀態;

（2）可以收集和評估煤礦供電系統中不同的接線方案運行狀態和信息，時刻掌握控制對象的所有動態信息;

（3）煤礦供電系統中，應用自動化技術，可以在數據采集和處理的狀態下，借助網絡平臺，把開關量信息、數據、訊號等傳遞到監制系統中，并進行數據的處理，然后更新于數據庫中，成為供電系統中進行各種操作的資料依據;

（4）借助自動化技術，可以通過多種形式，例如圖像、文字、表格等形式呈現出系統的各項安全監控信息，進行合理的判斷煤礦電網系統的整體運行狀態;

（5）檔系統出現運行異常的狀況時，例如斷路器錯位、異常跳閘或者繼電保護模擬量高出整定數值等狀況，系統可以自動完成切換保護動作，并且及時傳送報警信號;

（6）在在供電系統運行狀態下，自動記錄事件動作和狀態，并且能夠完成自動打印，實現存盤儲存，并進行有效的管理;

（7）可以設定操作閉鎖功能，以減少或者杜絕出現人工操作失誤的現象，確保供電系統的正常運行。

二、煤礦供電自動化系統的開發設計

1.煤礦供電系統自動化控制結構。煤礦供電自動化系統中現代自動化技術的應用主要包括四個部分：

現場智能測控單元部分、工業以太網部分、地面集控中心部分、地面集控中心部分。除此之外的分站下屬網絡結構的自動化和運行都是借助RS485信號并聯網絡完成的。詳細的分析情況如下：

（1）系統的現場監控職能主要是監督、控制盒保護供電系統中的設備和線路運行狀態。監控操作的順利完成主要是借助數據的傳遞方式，實現從縣城監控單位都自動化分站的傳輸，同時接收遙控指令。

（2）在工業以太網的部分中，煤礦供電系統自動化控制系統的主站和監控分站之間的連接就是借助自動化技術來完成的，也可以實現相關信息的傳遞。網絡冗余技術在自動化控制系統的設計過程當中使一項十分重要的技術，它可以大大增加網絡通信的可靠性。針對于煤礦井下防爆性要求比較高的特殊工作環境，通常會借助光纖維結構的傳輸介質，例如，光纖線路、電轉換器、太網網關等應用于網絡系統中，以滿足遠距離的傳輸需求。

（3）在地面集控中心部分中，自動化技術在煤礦生產指揮中心的應用，主要是借助系統主站，實現集中監視和控制管理煤礦生產作業現場中的高壓饋電設備的目的。這些高壓饋電設備包括監督控制軟件、 獨立運行的工控機、UPS電源裝置等。

（4）在自動化監控分站中，自動化技術的主要作用就是對現場監控單元和循環地兩部分之間的數據和信息進行傳遞，并且把所有經過自動化監控分站處理之后的信息或者數據再次傳遞給系統主站。主站系統發出的命令應該由紫定華分站接收，然后傳遞給與數據信息相關的現場監控單元，利用這種方式可以實現遠程操作。在這個過程中，發揮著主要作用的的器件主要有嵌入式計算機設備、外圍設備和裝置、通信協議轉化器等宿設備裝置。

2.煤礦供電自動化系統的控制設計。煤礦供電自動化系統中的分站設計主要包括硬件設計和軟件設計，硬件設計的組要組件有嵌入式計算機系統、通信協議轉換器、光電轉換器和一些外圍設備組成，其工作原理就是能夠對現場的監控單元進行循環的采集數據，并把數據轉化成與OPC服務器相匹配的格式，然后通過工以太網和OPC數據傳輸機制再傳給主站，并對主站發出的控制命令進行及時接收，并遙控指揮現場監控單位進行操作。煤礦供電自動化系統中的軟件設計分站操作主要采用的系統是嵌入式WindowsXP、監控軟件利用VC++6.0工具、Active X通信控件、OPC動態連接庫WTOPCSvr 等，分站監控程序進行循環地交換數據主要是通過COM 口與多個現場測控單元，通過以太網口可以將采集到的數據傳遞給主站。可以采用ActiveX串行的方式設計分站與現場測控單元的通信程序，可以參考有關串行通信的參考文獻，進行具體的設計。OPC 技術主要應用于分站和主站之間的數據通信，使不同的程序應用和不同的設備之間的接口標準化，簡化數據之間互相交換的環節，使同設備的數據集成起來更加便捷。一般情況下在OPC軟件接口進行數據通信的過程中，都會設計OPCServer，OPCServer的設計主要是VC++6.O工具和OPC動態連接庫WTOPCSvr進行的。本自動化系統中選用的WindowsXPSP2作為主站的操作系統，選擇iFix組態軟件作為監控軟件。

三、煤礦自動化供電系統的運行效果

煤礦供電系統自動化的實現，可以把煤礦上所有的與變電站相關的實時信息及時的傳送至煤礦的供電系統主站，便于對礦井供電系統內的全部運行信息進行前方為掌控，借助視屏可以轉卻的了解井下各變電所現場情況，一旦出現事故，可以為綜合判斷和處理提供準確的依據，提高了系統的工作效率和處理事故的能力。系統中的高壓隔爆開關微機保護器，能夠調整限定值、定時設定電流保護，進而有效的實現井上井下的保護配合，避免發生由于越級跳閘而造成的大面積停電;系統中的漏電保護可以及時的檢測到事故發生段，減少處理事故的時間，提高處理事故的效率;系統中的低電保護設置具有延時的功能，可以減少由于系統電壓波動造成的開關失誤，還可以對高低開關進行授權設置、在線調整、修改、驗證保護值等，減少停電次數;在系統中安裝專用IP電話，可以在供電系統發生事故時，保持通信暢通，提高處理事故的效率，及時的回復用電。

四、總結

總之，煤礦供電自動化系統的設計，首先需要設計出一個用來與系統分站進行數據傳輸的OPC客戶端，具有接收數據及存儲、更新數據庫的功能，還需要設計一個用來顯示和操作數據界面的系統，能夠借助圖片和動畫的形式顯示整個供電系統的工作動態。通過自動化的電網改造，提高了煤礦的供電系統的現代化管理水平，保障了礦井的生產用電安全。

參考文獻

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