KJ360無人值守礦用電力監控系統的研究與應用

徐博鴻

（陜西有色榆林煤業有限公司，陜西 榆林 719000）

引言

隨著煤礦開采自動化、智能化、無人化進程的推進，煤礦供電系統逐步向無人值守方向轉變。煤礦供電系統的自動化水平的不斷提高，不但可以減少煤礦供電崗位工作人員，并且能夠實現供電系統的安全可靠。杭來灣煤礦在無人值守礦用電力監控系統建設方面的工作不斷推進，本文以研究無人值守礦用電力監控系統為出發點，重點分析了該系統的組成以及各個子系統的功能，該系統的主要組成部分包括地面主站監控調度模塊、KJ360-F礦用監控分站模塊和ZBT-11高開保護器、ZBT-11c型防越級跳閘綜合保護器。

1 KJ360礦用電力監控系統

KJ360礦用電力監控系統主要包括三部分：地面主站監控調度模塊、KJ360-F礦用監控分站模塊和ZBT-11高開保護器。變電所綜合保護器與監控分站模塊的連接方式為雙絞線模式，各個監控分站模塊與總監控網端進行融合，通過光纖以太網進行數據的傳輸和聯系，與監控調度模塊有機結合組成監控系統。其構成示意圖如圖1所示。

2 地面主站監控調度模塊

地面調度模塊包括通訊服務器、數據匯總分析服務器、實時監控工作站。系統硬件既支持單機系統，也可支持多級系統。系統運算軟件采用B/C/S三層體系結構，采用C++語言編寫，是一個專業的電力組態與監控軟件，數據庫支持Sybase、Oracle、DB2、SQL系統，除實時監控功能外，還支持視頻聯動、定值遠程設定、錄波分析、電能管理、負載效率分析、故障自動定位等功能，如圖2所示。

3 KJ360-F礦用監控分站模塊

KJ360-F礦用監控分站模塊是各個子系統數據收集和分析的中樞，主要負責保護裝置與地面調度模塊的數據交換工作，分站模塊實現子系統數據的集中匯集，并檢測分析各個子系統的運行狀態，與綜合保護器共同實現單相接地選線功能。監控分站的組成部件包括工作電源（防爆型）、通訊服務器，其中通訊服務器采用嵌入式，具有支持多波特率、多規約的特點，該服務器可以接入PLC、攝像頭、探測器等多個終端服務塊。

1）額定供電電壓為AC127 V，工頻50 Hz；整機功率不大于55 W。

2）與ZBT-11系列高開離開綜合保護器的本安型傳輸口接口數據：8個RS485/RS232（可選擇）；傳輸方式：主從、半雙工、RS485；傳輸信號最高開路電壓峰峰值：不大于10 V；傳輸信號最大工作電壓峰峰值：不大于10 V；傳輸信號最大工作電流峰峰值：不大于4 mA；直流電阻不大于12.8Ω/km。

3）與地面中心站光傳輸口傳輸方式：半雙工單模光纖波長1 310 nm；發射功率：大于等于-13 dBm；接收靈敏度：不大于-28 dBM；最大傳輸距離為20 km（光纖衰減0.4db/km）；備用電池工作時間：不小于4h。

4）支持路由、橋接模式網絡構架。視頻接口：兩路模擬視頻信號輸入，壓縮編碼后經以太網傳輸到地面；礦用電力系統分站相當于：一臺通訊服務器、一臺當地監控后臺、一臺漏選裝置、一臺錄播處理器、一臺以太光纖交換設備、一臺不間斷電源。

監控分站的主要功能介紹：一是先進的遙控通信功能。在地面中心站即可實現高低壓開關的控制，并實時監測高低開關的開合狀態。出現故障時，自動發送預警信號；故障處理后，地面中心站即可實現預警動作的復位。并且保護定值的調整工作可通過遙控進行操作。二是完備的監控功能。對系統運行的數據進行實時監測，檢測的參數內容包括供電系統的電流、電壓、有/無功功率、有/無功電量、設備運行功率因數、絕緣性能頻率等。三是顯示內容具體詳細。顯示設備用電負荷信息、天/周/月/年的用電量統計信息，可實時打印供電系統的路波圖和各種用電信息曲線圖。四是聯網方式靈活多樣。支持點對點、多點輻射通信并網方式，具備寬帶融合、無線網絡融合、Intel網多種融合方式，可實現用電信息與礦務局電力調度的通信和聯絡。五是能效管理功能。通過能源預測、指標管理以控制預算實現歷史報表分析；通過分階梯、時段計費以及提高節能意識采取有效措施避峰就谷；通過設備運行能效分析、預警已實時維護保養，早起發現故障，避免事故；通過能效分析，明確礦山企業能效成本構成，使管理者直觀掌握能源成本比重以及發展趨勢，順應國家節能減排政策，降低企業能源消耗成本，提高經濟效益。

4 ZBT-11高開保護器

ZBT-11高開保護器為礦用高開綜合保護器，采用數字化控制技術，具備計量、監控、通訊、保護預警、控制保護動作的功能，具有精度高、穩定可靠的特點，采取雙CPU結構實現保護定值的連續可靠，其與光纖環網的連接如圖3所示。

該保護器安裝在PJG/PBG礦用隔爆型高壓開關內，采用數字化處理技術。保護性能可靠，設置了速斷保護、限時速斷保護、過載保護三種模式，三種模式的保護電流和時間分別獨立設置，確保了上下級的配合協調保護，避免越級跳閘現象。

5 ZBT-11c型防越級跳閘綜合保護器

ZBT-11c型防越級跳閘綜合保護器適用于煤礦井下供電系統電網，要求其中性點不直接接地或中性點經消弧線圈補償接地，安裝于高壓磁力啟動器開關內，實現對高壓開關的檢測、控制、保護，其構成如圖4所示。該保護器實現了縱差保護、零時延智能后備保護以及母線差動保護裝置，能夠實現故障區域的零秒速斷。設定縱差保護動作時間小于35 ms，智能后備保護延時時間為0 ms；通訊線路的數據傳輸最大耗時小于5 ms。

6 智能電力監控系統應用

該系統愛在杭來灣煤礦應用以來，煤礦變電所的越級跳閘難題徹底解決，同時極大地改善了漏電保護選擇問題，并且該系統具備的零延時智能保護功能和高精度漏電保護功能實現了電網的安全穩定運行。

7 結語

KJ360無人值守電力監控系統配置了地面主站監控調度模塊、KJ360-F礦用監控分站模塊和ZBT-11高開保護器、ZBT-11c型防越級跳閘綜合保護器四大主要組成部分，該系統實現了越級跳閘難題的根治，同時實現供電系統在減員增效的前提下的安全穩定運行。