煤矿用电力监控系统的设计与实现

阿城继电器股份有限公司 王春雨

1.前言

随着社会的发展与科学技术的进步，计算机技术、自动化技术和网络传输技术也迅速的运用于煤矿的生产及安全管理。尽管近年来煤矿供电管理部门在改进井下配电装备、应用新技术成果的同时，不断强化人员素质的管理，使煤矿供电系统的可靠性得到了提高，但由于人为因素造成的供电事故时有发生，影响了煤矿的安全生产。因此，对煤矿井下供电系统实施有效的微机监控以及实现变电所无人值守就显得十分迫切。

在现在的矿井开采中，煤矿供电系统经常出现开关保护误动的现象，造成井下局部或者更大面积的停电事故。事故发生后，由于缺乏电网的实时监测监控，对事故发生的地点和原因不详，恢复供电需要很长的时间，很容易影响矿井安全生产。因此，对煤矿电力实现自动化远程监测监控管理，对供电系统的运行状态、故障诊断、技术参数以及停送电操作的管理很有必要。

2.网络布局

系统主要由综合监控信息管理层、信息处理与监控层、现场控制层组成，可实现快速故障诊断，保证数据的实时性、准确性和控制的可靠性。

自动化技术和网络技术的迅速发展，使工业以太网和现场总线技术已经在电力自动化系统中得到广泛应用。本系统采用工业以太网加现场总线的控制网络结构模式，以太环网到各变电所为主干信道，通过网络交换机的数据接口将变电所的开关设备的运行参数和状态，上送到电力监控主站。

3.平台设计

煤矿用井下电力监控系统平台基于Windows操作系统，以VC++为开发工具，实现以多任务调度系统管理SCADA系统平台及平台上的应用，并调整运行过程中的数据和功能。系统采用功能和数据复制型冗余策略，运行不同计算机或同一台计算机上的多个进程，通过相互之间的信息交换，由多任务调度系统监视整个系统的运行状况。

SCADA系统平台实现了矿井电力系统调度自动化、变电站（变电所）自动化的应用，包括实时数据采集、实时数据库管理、历史数据库管理、画面制作及显示、报表制作及打印、告警判别及发布、数据处理及时钟系统等丰富的功能。该平台还包括了任务调度系统和远程诊断及维护系统。

除了关键的实时数据库和图形技术外，还包括了一些常用的工具软件，这些工具软件对系统的使用很有帮助。

SCADA系统平台的功能主要有：

(1)可实现地面变电所的监控及井下中央变电所、采区变电所及各配电点的电力监控；

(2)视频图象网上压缩传输，在各个工作站既能看到所有数据信息，又能同时察到每个摄像点的信号；

根据研究数据,在二甲双胍与吡格列酮联合治疗下观察组病患Hb AlC、TG、TC、HDL-C分别降至(5.94±0.26)%、(3.94±0.51)mmol/L、(1.41±0.17)mmol/L、(1.03±0.14)mmol/L,同期明显优于对照组。在临床疗效上观察组也更具优势,证实在两种对血糖控制均具效果的药物联合作用下病患餐后2h血糖与FPG均可得到更显著控制,可逐渐改善病患糖化血红蛋白,让2型糖尿病得到更有效的控制。总之,吡格列酮联合二甲双胍对2型糖尿病的临床治疗相对于药物单用而言效果更显著,具有临床应用价值。

(3)对外接口丰富，与其它系统连接方便，除主流的OPC_Server方式外，同时还保留了DDE、ODBC等方式；

(4)实现“遥测、遥信、遥控、遥调”四遥功能和各种保护功能以及遥视功能；

(5)所有信息在工作站上都可用浏览器浏览，并实现远程信息的传输和故障诊断功能。

地面变电所采用变电站综合自动化系统，提供以通信规约（或其它标准规约）为数据协议的标准RS232/RS485/LAN通信接口，通过设在地面的环网交换机将地面变电站综合自动化系统接入煤矿电力监控系统的后台计算机，实现远程监控功能。

井下变电所内开关设备的运行参数和状态通过开关综合保护单元采集并输出，电力监控站和开关综合保护单元之间采用RS485/CAN通信（隔爆设备信号的输出需通过安全隔离器作本安隔离处理），变电所的电力参数由电力监控站通过设在各个变电所的环网交换机接入井下以太网，采集的数据通过以太网传输到煤矿电力监控系统的后台计算机。

4.系统实现功能

(1)实时监测变电所各开关输出线路电压、电流、有功功率、无功功率、功率因数、电度以及开关分闸/合闸状态等电力参数，并将监测数据上传到地面管理中心进行信号显示、存储、网络发布。

(2)在地面供电管理部门的监控计算机上可对井下开关综保报警或动作整定参数值等遥调信号进行在线修改。

(3)可定时采集开关断路器位置、刀闸位置、各种保护动作等信号，对事件进行顺序记录。

(4)在地面供电管理部门或变电所监控站可遥控开关的分闸和合闸。

(5)实时数据显示报警事件记录，具有不同的告警权限和告警方式。

(6)可对井下各变电所环境和设备进行远程视频监视，并可在监控主机上进行视频图像嵌入显示、人员非法进入、火灾等报警视频联动显示以及图像数字化硬盘记录及查询。

(7)电网运行设备发生故障时，自动记录继电保护、控制装置和断路器动作的时间和状态，实现图表、曲线、事故追忆的数据采样和保存功能。

(8)当发生越级跳闸、供电故障等非正常事件时，系统监控主机能发出声音报警，同时在报警信息窗口显示其报警类型、报警状态、报警时间等。

(9)丰富的图形编辑及显示功能，在画面上可以根据设备的具体情况直接控制设备，对保护设备进行查询、调整和复归操作等。

(10)具有报表制作、显示、打印功能，可统计和计算数据。

(11)提供GPRS时钟或计算机时钟对时，包括对监控站、微机保护装置等的统一对时，便于判断电网开关越级跳闸等故障，并具有故障录波分析功能。

(12)使用网络浏览器，通过局域网或拨号网络完成系统数据保存功能，包括画面、报表、系统运行信息的查看。系统接口、协议丰富，易于异构系统的互联互通集成，实现与全矿井综合自动化系统的无缝连接。系统扩展性好，本系统以变电所为单位，变电所的增加只需将数据通道接入主传输通道。

(13)通过网络实现系统远程诊断、复制更改用户系统的配置文件和系统数据等功能。

(14)系统监控主机双机热备，确保系统可靠运行。

(15)系统软件自监视功能。

5.结语

煤矿电力监控系统利用网络技术使电网调度人员可迅速而准确地获得各变电所运行的实时信息，完整地掌握变电所的实时运行状态，及时发现电力设备运行中的故障，并作出相应的决策和处理，同时可以使值班管理人员根据设备运行情况进行负荷分析、合理调度、远控合分闸、避峰填谷，以减少和避免误操作、误判断，缩短事故停电时间。该系统具有可靠性高、抗干扰能力强、实时性好及维护简单等特点，为数字化矿山的建设和普及推广做出了贡献。

[1]中华人民共和国煤炭行业标准MT/T1114—2011煤矿供电监控系统通用技术条件.

[2]中华人民共和国煤炭行业标准MT/T1008—2006煤矿安全生产监控系统软件通用技术要求.

[3]煤矿电气图专用图形符号MT/T570—1996.