煤矿地面供电系统及其自动化研究

贾海燕

（潞安集团余吾煤业公司供电科， 山西 长治 046000）

引言

潞安集团余吾煤业公司由于原有的地面供电系统年限久远，比较落后，现如今完全不能满足安全生产的各项要求，同时发现变压器以及供电线路都已经出现了严重的老化现象，致使供电系统出现了许多亟待解决的安全问题，因此必须要对地面供电系统进行全面升级，适应现代化生产的要求。

1 煤矿地面自动化供电系统

煤矿地面自动化供电系统指的是煤矿生产所用的电气设备要被计算机网络技术搭建的平台实现全部自动化控制，对供电设备和工作环境的所有信息进行实时监控。现代化信息技术、网络计算机技术以及计算技术等多种技术被包含在煤矿地面供电系统中，在这些现代化技术的辅助下，建立各种功能于一体的自动化控制系统，对煤矿生产供电的各个环节进行实时监测、管理以及控制，并且对供电系统所有的电气设备和供电线路实现远程网络监控，这样不仅可以不断改善煤矿供电设备的工作，而且还可以确保煤矿整体供电网络的安全性，对于保证并提高煤炭生产效率有着至关重要的作用[1]。

2 煤矿地面供电系统的自动化设计

在煤矿井上供电系统中，各个环节供电的要求各不相同，而且配电的分路很多，如此复杂的供电系统在工作中每时每刻都要反馈很多需要处理的信息，所以还要在控制系统中建立处理各种信息的数据库，并且把各种信息分类，便于系统的管理。之前的电气开关绝大多数都是以继电器为基础进行控制，这种开关如果要对某一条线路进行控制就会操作很复杂并且可靠性不好，因此要用以PLC为基础的控制开关代替以继电器为基础的开关。PLC技术的优势明显，它使用计算机编程语言以弱电系统为基础去控制强电系统，不但可以增强供电系统的可靠性，还可以便捷地控制开关。依据煤矿的供电规章制度，要认真规划地面供电系统，以各种现代化技术的构件控制系统，再把必要的硬件设备配备好，使供电系统更加完善。

煤矿地面供电自动化系统是一种很新颖的自动化控制系统，它主要通过使用计算机网络的技术和联网控制在井上就控制了井下的供电的电气设备，由此全面实现煤矿供电的自动化管理。鉴于计算机的网络技术具有很强的智能性，要自动控制供电设备并进行实时监控，都需要设定好程序以及指令，然后把多种先进的技术融合在一起，实现系统供电的一体化操作。煤矿的地面供电自动化系统在帮助煤矿节约供电成本的同时，还能及时监控供电线路中的电缆、供电设备、电流输出的情况，使煤矿供电更加安全。

3 设计完善的软件系统结构

实时数据库是整个煤矿地面供电自动化系统软件结构的核心组成部分，它由以下几个部分组成。第一部分是设计组态数据库。在供电系统中某些特别的配置信息主要由组态数据记录下来，在设计时不但要考虑整个系统的功能，还要结合现在已经成熟的技术降低成本，要用ADO软件对全部的数据源进行统一的访问，用关系数据库把组态信息记录下来，从而建立起实时数据库。第二部分设计事件库，在生产时地面供电系统中总会发生不可预料的情况，因此归于事件数据库的设计一定要考虑该库是否可以及时处理突发的重要事件，如果地面供电系统发生故障并且报警，一定要及时恢复系统的正常运行。第三部分是设计优先级库，为了选择实时数据库里面的数据优先级状态就要用到优先级库，从而提供依据给系统中的数据调度，优先级库在设计时为了确保供电系统时间的统一，必须要设定时间。第四部分是设计历史数据库，为了减少系统磁盘I/O工作时的负担，避免供电系统的历史数据的遗失就要储存历史数因此用到历史数据库，设计数据库要使用历史数据缓冲技术，设计缓冲区要依据数据库数据的存储情况和系统内存的大小，在设计过程中运用数据压缩技术，来规避磁盘的容量太大致使系统崩溃，保证系统的历史数据可以正确地存储并且备份。第五部分是设计内存实时数据库，包含设计内存数据库索引、访问接口、时间戳和历史缓冲区，由于它是系统数据实现交互的至关重要的数据库，因此要结合实时数据的有关属性去设计I/O驱动为动态软件机构系统去完成实时数据和其他电气设备的通讯以及数据交换提供了桥梁和纽带，实现了对供电系统的实时监控。实时数据库和I/O驱动系统始终保持一种各自独立的关系，与此同时一定要保证实时数据库具有可靠性和实时性。在设计I/O驱动时一定把硬件设备结构统一抽象出来，因为在供电系统中不同的设备相对应不同的通讯方式[2-3]。

4 现代化关键技术和先进设备的引进

在煤矿地面供电系统自动化设计过程中使用环网交换机，要选择井下隔爆型交换机，其标准要符合工业以太网。在建立煤矿地面自动化供电系统时的决定性设备是隔爆环网交换机，它具有以下这些优良的性能：输电范围比较广、可以保护过压的电流、检修和安装方便、准确及时地发现故障位置并且发出警报、设置简单易懂，这样才可以应对煤矿井下恶劣的工作环境，适应潮湿、高温、粉尘大等情况，能够实时监控井下各趟供电线路的情况，保证其稳定且安全地工作，同时可以使供电系统和井上设备很好地连接，使井上的自动化供电系统能够自动控制并且实现实时监测。

为了完成煤矿地面供电系统对供电线路中的电气设备和每个供电分路的监测，需要把各个分路的检测信息进行汇总处理，然后需要通过光线或者网络统一传送到控制平台，这时必须要在煤矿地面供电系统自动化设计中使用综合接入网关，使煤矿井下控制系统的传感器可以相互连接，井下供电控制系统的封闭状况得到改变必须要设置综合网关接入。选择嵌入式控制器、ARM9内核和Wind River实时多任务的操作系统Vx WORKS来设计综合接入网关系统，使用通信协议的层次模型去兼容通用TCPPIP的互联网协议，为了完成不同的总线和系统之间的数据可以透明传输，必须建立网络的通讯隧道，从而设计完成综合接入网关系统。与此同时，要事先把不同的数据划分优先级，去满足煤炭的工业网络对供电控制实时性的严格要求[4-5]。

5 结语

潞安集团余吾煤业公司为了企业可以朝更好的方向发展改造了原来比较落后的地面供电系统，确保了全矿井的生产安全，减少了很多的安全隐患。把数据库、智能-人工信息判别、网络技术以及计算机PLC控制技术等先进的软件技术构件作为基础控制供电系统，使系统的安全性又上一个台阶。建立煤矿地面自动化供电系统软硬件主要以MRTDBS实时数据库、I/O驱动接口以及和VB编程语言控制软件等为基础。这些技术的综合应用是煤矿供电系统的一个重大飞跃，是煤矿实现现代化矿井的必经之路。