淺析礦井供電監測監控系統技術方案

李　　珂高　恒

（神火集團機電部（河南永城），河南 永城 476600）

淺析礦井供電監測監控系統技術方案

李珂高恒

（神火集團機電部（河南永城），河南 永城 476600）

摘要：礦井的安全發展需要良好的供電系統做保障，某礦井下供電系統具有諸多弊端，影響了其發展。基于此，本文結合該礦供電系統自動化改造的特點，然后提出相應的技術方案，方案遵循經濟性、先進性、可行性和可靠性為原則進行分析研究。新方案的應用使礦井供電系統更加安全地運行，提高了工作效率，也兼容了綜合保護器，并且通過歷史數據能夠很方便地進行檢修工作。

礦井供電；監控系統；技術方案；應用；研究

現在計算機技術在供電系統中的應用比較廣泛，供電系統以后的發展趨勢就是實現供電設備的遠程監控以及自動化管理。因此，某礦研發了KJ316遠程供電監控系統，而且很好地應用到井上下很多變電所里，反映效果也不錯。

但是介于變電所開關綜合保護器的因素，該礦主排水泵和各主要變電所做不到遠程監控，因為涉及到的技術、通信協議還有接口硬件等都不相同，而要把上述關系捋順的話，技術和資金上都有困難。所以，為了使供電系統信息化建設更加完善，實現安全生產，依照某礦具體情況分析，然后合理更新和改進供電系統設備。

一、供電監測監控系統構思和設計分析

通過上面所述，供電監測監控系統應當符合兩方面要求，一方面是該礦本身，另一方面就是和國際通用技術標準吻合，然后構建新型監控信息集成系統，這個系統需要硬件和軟件的模塊化組合。

系統對已形成的KJ66井下環網系統可以直接使用作為傳輸介質。其分站上端連接井下環網系統，和上位機以及環網系統通信的時候用的是TCP/IP方式，通過Rs485、MODBUS和CAN總線，下端能夠和各廠商的智能開關進行通信。這種方案用的設備和技術要確保安全可靠、系統開放、先進實用，同時還要有很強的兼容性和可擴展性。新型的井下供電監測監控信息集成系統有很多優點，比如節省了人力資源，使得電網運行成本降低，事故率減少，節約了事故成本，而且更加安全高效，達到經濟運行的目的，另外，設備采購和維修費用也大大降低，系統的運行成本得到節約。

二、新型系統技術方案研究

1.分析供電系統分站的功能

新型的供電系統分站在整個系統架構中作用不容忽視，不但需要上端與上位機服務器進行通信，而且下端還要與高低壓開關智能設備通信，它在中間做到了承上啟下的橋梁作用。井下的工業環網是根據TCP/IP協議，所以供電系統分站上端也應當通過TCP/IP協議與上位機通信，兩者要保持一致。但是因為供電設備的生產廠商不同，其中的數據傳輸協議和結構就有很大的不同，所以分站在對下端數據傳輸時要遵從主流協議，保持良好的擴展性以及兼容性。供電系統應該對當前使用的主流設備進行支持，做到系統兼容，使供電系統分站的可擴展性提高。

2.供電系統分站具體要求概述

主要從以下3方面分析：

第一，硬件。具有以太網接口是上端應做的，保證可以和井下環網系統進行接入。下端要配置常用的接口，涉及CAN、Rs485等行業，從物理條件上滿足不同廠商之間的智能開關和設備。

第二，軟件。分站包括某礦正在用的相關設備和智能開關數據通信協議約定，確保可以與之正常通信，而且要以數據方面更新和擴展為基礎，通過更新和添加數據通信協議使通信能夠正常化。分站應對不同廠商型號的智能開關和設備進行技術上的支持，要求軟件通過模塊化結構進行工作，系統監視工作通過系統配置功能得以實現，這是由某礦軟件人員依照實際情況配置生成。

第三，透明性。對上位機程序來說，分站對下端的數據傳輸應保持透明，上位機采用通用的方式對分站下端智能開關等設備進行間接檢測和控制。同理，在通信規約有所變動時，分站和下端智能開關設備的通信不會受到影響。

3.井下機電設備監控系統通信分站功能要求分析

分站下端在硬件的技術上要給予支持，包括RS485、CAN總線、以太網等符合要求和標準數據接口規范，通信分站上端應該滿足物理連接要求，比如網線和光纜實線和某礦環形光線網絡的連接，光纜接入要求為使用10/100/1000Mb/s傳輸速率的用光收發設備，該分站定位為網絡智能通信分站，支持大多數的網絡協議，比如TCP/IP、SNMP、DHCP、HTTP、SMTP、ICMP、ARP、UDP等，機器的各項參數設置和運行狀態都適用在地面通過網絡進行工作。

三、新型供電系統功能和特點研究

1.系統軟件功能

第一，遠程操作遙測功能。地面工控機通過下達分、合閘的命令，能夠在遠處控制變電所高、低壓開關柜的分、合閘。高壓開關整定權通過地面遠程設置，屬于井下現場或地面調度中心，通過用電負荷分析，地面中心站可以實現對井下綜保中的參數進行調整。遙測功能能接收并顯示綜保中的各種數據值，例如過載延時、漏電延時整定值、負載電流值、故障信息、采集電能、峰谷值等等。

第二，控制功能。這里面分3部分：（1）一鍵恢復功能。一旦大面積停電的現象發生，一鍵恢復功能可以實現母線段高低壓的自動合閘，同時對母線段快速開工送電。（2）定值分析校驗和保護整定功能。地面集控室能夠在遠方對系統內高低壓供電設備保護整定進行修改和校定，內容有整定人和整定時間、保護設備類型以及名稱和參數等。（3）保護定值校驗。其一檢查定值參數是否合理，其二校驗總開關和分支開關之間的定值參數，并為技術人員作出參考性評價。

第三，報警功能。這里包括越限報警和開關變位報警。越限報警指系統監測的運行參數超過既定值后，發出報警。開關變位分事故跳閘變位和正常操作變位。兩者的報警輸出方式不一樣。開關變位是，顯示器自動跳出分站畫面，而開關故障時，系統提示報警，并報出是什么原因的故障。

第四，計算和存儲記憶功能。系統軟件不但可以計算各種數據值，比如全天負荷平均值、電量總和、電網功率總和、最小值和最大值等，而且具有一定的存儲功能，例如對24h的總負荷變化情況進行顯示、觀察數據參數變化趨勢等。另外，還有具有事故記憶功能，比如事故發生后，會自動把故障前后的一段時間的相關數據值記錄下來，便于分析使用。

第五，顯示功能。系統軟件可以全中文顯示電網電壓數值和負載電流數值，對自檢故障和保護動作原因進行自動顯示，同時也顯示整定值的很多信息，例如數據曲線、負荷、功率圖、地理圖、電壓、電流棒圖等，顯示過程中都是滾動的，動態顯示系統運行情況以及開采的運行參數。

第六，密碼輸入確認功能。地面操作人員工作時需要輸入用戶名和密碼，不僅地面監控室能對井下設備設置密碼，而且檢修時也需要工作人員輸入密碼方可操作。在進行開關操作時，系統自動提示流程，此時需要兩人均在主控室，而且分別輸兩人的用戶名和密碼才行。

第七，報表和操作票打印功能。操作記錄各種報表時系統軟件可以自動打印操作票，而且自動生成檢修流程，低壓設備檢修時需要上級設備停電，令檢修設備是無電的狀態，同時把影響停、送電的范圍在控制機上顯示出來，需注意的是，這里也得有密碼錄入才可以操作。

第八，其他功能。此功能防止地面設置有故障影響控制設備正常運行，而且要為系統崩潰后做應急方案，比如涉及到如何處理主通信線路或者分支線路的故障，如何處理井下分站故障，還有如何處理地面控制機出現故障等情況。

2.系統特點分析

其特點概括為以下幾點。（1）操作平臺性能好，功能強。（2）傳輸速率高而且信息量大。（3）系統平臺能夠實時監測和操作各變電所開關運行狀態。（4）系統適應性好，對多支路供電網路都滿足。（5）實時性以及用戶操作能夠的便捷和友好性。（6）通信介質選擇比較方便，可以根據系統需要選用。

3.應用效果分析

某礦地面變電所和井下中央變電所都應用了該系統，所得效果良好，第一，保障了供電系統運行時更加安全穩定。第二，提高了工作效率。第三，減少了事故率的發生。第四，為檢修工作提供依據。第五，方面管理和維護工作。第六，方便用戶和管理者了解設備整體工作狀態。

[1]黃成玉，張全柱.新型礦井供電自動化遠程監測監控系統的設計與實現[J].電氣應用，2012（4）：84-88.

[2]王磊，郭江濤，劉廣印.礦井供電系統遠程監控技術研究[J].科技視界，2012（17）：252-253.

TN98

A