礦井地面變電所電力集中自動化系統研究

徐波

(河南能源化工集團鶴煤公司十礦機運科,河南 鶴壁 458000)

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礦井地面變電所電力集中自動化系統研究

徐波

(河南能源化工集團鶴煤公司十礦機運科,河南 鶴壁 458000)

根據礦井供電網絡實際特點，設計了一種地面變電所電力集中自動化系統，該系統能實時監測電網運行參數，實現對礦區地面4個35kV變電所的集中調度，能有效保障礦區電網安全、經濟、可靠運行。

礦井；變電所；集中自動化

1 引言

電力變電所集中自動化系統，是使用以電子計算機為中心的信息采集、傳送和處理的先進技術手段，來保證電網的安全、可靠和經濟運行。實現變電所集中自動化，能有效提高企業生產經濟效益。

本文根據某礦供電網絡的實際特點，設計了該礦地面變電所電力集中自動化系統。設計的系統對礦區地面4個35kV變電所進行實時監控和集中調度，對于礦井安全供電具有重大意義。

2 概況

某礦是大型現代化生產礦井，有4座35kV變電所，供電系統較復雜，負荷分布廣、用電量大。

根據礦區4個35kV變電所分布、規模等特點，設計建立一個小型的地面變電所集中自動化系統，可實時監測變電所的運行參數，并根據需要能實現遠程控制功能。并可通過轉發以OPC接口方式向礦井綜合自動化平臺提供電壓、電流等電網運行參數。

3 礦井地面變電所集中自動化系統

該礦地面變電所集中自動化系統主要由監控管理層、監控子站層和通訊網絡三部分構成。監控管理層(集控中心)設在工業廣場35kV變電所內，采用大容量計算機組成，按主、備方式運行，實時監視整個監控子站層各電力設備的參數。

監控子站層主要實現相關數據的實時采集，采集裝置通過現場總線與通信管理機相連，然后通過通信網絡層(冗余光纖工業以太網)的工業以太網交換機與監控管理層進行數據通信。該系統設4個子站，分別是工業廣場、62風井、崔蒙、東崔4個35kV變電所。4個子站均擁有模擬雙通道與主站通信。對于每個子站，采用主備信號的通信方式，由同一臺通訊管理機同時傳送兩路信號，從而提高通信的可靠性。

建立的系統能實現信息資源的共享，礦區各級領導能通過網絡掌握礦區電網實時運行工況，實現對礦區地面4個35kV變電所的集中調度。

3.1 系統設置

3.1.1 硬件部分

該礦地面變電所集中自動化系統結構簡圖如圖1所示。集控中心系統由前置機、服務器、監控中心工作站等主要設備組成。

前置機。前置機負責與各子站系統的連接作用，系統設置有一臺主前置機和一臺備前置機，主備前置機可通過通信管理機同時處理所有子站的數據信息，但備前置機僅在主前置機工作異常時才發送數據，主前置機恢復工作后備前置機自動切換回備用狀態。

服務器。采用雙機配置原則，兩臺互為熱備用工作方式，為子站層數據收集、處理、存儲及發送的中心。是站內自動化系統的主要人機界面，用于圖形及報表顯示、事件記錄及報警狀態顯示和查詢，設備狀態和參數的查詢，操作指導，操作控制命令的解釋和下達等，實現全所設備的運行監視和操作控制。當一臺主機故障時，另一臺能執行全部功能。

圖1 地面變電所集中自動化系統結構簡圖

監控中心工作站。可全方位了解各變電所的現場情況，實現遙控、遙調操作。

系統配置有打印機、音箱，可以打印報表和實時告警信息，完成語音報警功能。

可與MIS及其他系統進行數據交換方式。通過地面監控系統的WEB服務器，用戶可通過網絡瀏覽器，瀏覽電力監控系統歷史和實時數據的查看，包括畫面、報表、系統運行信息等。

3.1.2 軟件部分

該礦地面變電所集中自動化系統軟件結構如圖2所示。

該礦集控中心軟件系統的設計采用軟件工程的思想方法，各軟件模塊按功能劃分，自成一體，接口簡捷明了。

軟件系統主要包括以下功能模塊：

(1)前置通信系統

主要完成接收監控子站數據，進行規約解釋；數據處理；在線測控，包括在線修改參數、擴充子站、上/下發模擬數據/命令；具備監視、檢測、統計、主備通道判優切換等功能。

(2)數據庫系統

系統以標準的商用數據庫系統SQL Server for NT為數據庫平臺，在它的基礎上再開發一個實時數據庫管理系統，管理內存實時數據庫作為解決方案。

圖2 地面變電所集中自動化系統軟件結構

(3)報表系統

報表系統按功能上主要分為五個部分：設計制作報表、瀏覽報表 、編輯報表、設置定時、打印報表。

系統還具有圖形界面系統、網絡服務系統(分服務器端和客戶端)、控制命令傳遞系統、數據采樣合理時數據庫管理系統、數據庫檢索系統、其他管理應用系統等功能。

3.2 系統實現功能

系統主要功能是完成實時數據采集、處理、監視與控制。其中包括多種規約的RTU實時信息的介入和處理；實時和歷史數據庫的生成；實時反映變電所的電氣運行工況。

(1)數據采集功能

系統實時采集各監控子站等采集裝置所上傳的電壓、電流、有功功率、無功功率、功率因數、電度、開關合分閘狀態、通信狀態、保護器定值等參數；同時，實現遙控、遙調操作。

(2)數據處理功能(雙前置機、雙服務器自動切換)

SCADA系統采集數據后，立即進行數據處理。

系統還具有RTU通道自切換功能、具有數據統計、計算和采樣、控制和調節功能、事件順序記錄、畫面顯示及人機交互操作、遠程診斷系統等功能。

3.3 系統可靠性

為增加系統運行的可靠性，系統在前置機、服務器、通信網絡方面均采用雙機熱備用運行模式，實現了雙機雙網結構，并且各功能模塊獨立，系統的可靠性較高，能滿足系統對調度自動化的需求。

4 結語

地面變電所集中自動化系統已在該礦區得到成功實施應用，建立的系統能實現監測數據、監視故障、遠程控制等多種功能，提高了生產效率，能有效保障礦區電網安全可靠運行。

系統通過在該礦的成功實施應用，具有較大的經濟效益和社會效益：

(1)能減少誤操作事故的發生，并隨時做到及時發現變電所內異常情況，并及時通知有關部門處理。

(2)建立的系統能大大改善運行條件，提高供電質量，有效延長用電設備壽命。

(3)能提高電網管理水平。系統可以實現遠程監控，可精簡人員，節約開支，達到減人增效的目的。

項目的全面推廣實施應用對于全面提升煤礦供電現代化和科學管理水平，具有積極的重要意義。

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Study on Electric Centralized Automation System on Ground Substation of Coal Mine

XUBo

(Electrical and Transport Branch of the Tenth Coal Mine of Henna Energy and Chemical Industry Group,Hebi 458000,China)

Aimed at the characteristic of the electric network of the Wangzhuang coal mine，designed the centralized automation system of the coal mine，the system can acquisition and treat the running informaiton of the electric network，can reflect the running status of the four 35kV substation，can effectively guarantee the operation of the electric network safety,econmy and reliably.

coal mine；substation；centralized automation system

1004-289X(2015)04-0059-03

TM63

B

2015-02-02

徐波(1972,2)，男，江蘇阜寧人，工程師，河南能源化工集團鶴煤公司十礦機運科科長，長期從事井下供電安全與保護技術方面的研究。