浅谈营盘壕煤矿井下电力监测监控的实施

赵志征

(兖州煤业股份有限公司鄂尔多斯市营盘壕煤炭有限公司，内蒙古 鄂尔多斯 017399)

1 矿井概况

营盘壕矿井位于内蒙古自治区鄂尔多斯市西南部乌审旗境内，纳林河矿区中部。根据矿井开拓开采部署及井下用电负荷分布情况，确定在井底设井下主变电所一座，主变电所担负主排水泵、南翼胶带输送机、北翼胶带输送机、井底车场等井下负荷用电。在21采区、22采区分别设采区变电所，向采区内采掘工作面及采区内其他负荷供电。

2 矿井井下供电系统

中央变电所内设ZBK-G矿用一般型高压真空配电装置33台， 4路进线选用线路光纤纵差型保护南瑞继保 RCS-9613CS。排水泵馈出开关柜配置DPR364MF数字式电动机综合保护装置，其余各馈出开关柜配置南京弘毅DPR362LF线路微机综合保护装置及变压器微机综合保护装置。所内还设有PDD矿用一般型低压配电装置12台，矿用隔爆干式变压器2台。

21、22 采区变电所内设有BJGP9L-10型矿用隔爆高压真空配电装置，KBZ型矿用隔爆型选择性漏电保护低压真空配电装置及KBSG型矿用隔爆干式变压器等。

3 井下变电所电力监测监控系统

营盘壕煤矿采用KJ38煤矿供电监控系统，包括DPS301M主站自动化监控系统、KJ38-F矿用隔爆兼本安型监控分站和MPR300S系列数字式矿用综合保护装置，实现井下电网的实时监控、继电保护和运行管理等功能。该系统还可以接入符合Modbus或CAN总线通信协议的保护器、感应器及摄像机等自动化设备，并且可以集成地面符合类似规范或者CDT/IEC60875/61850等电力通信规范的自动化设备，构成地面和井下一体化的矿用电站自动化系统。

3.1 供电监控系统的特点

（1）系统采用32位浮点运算的数字信号处理器（DSP）芯片作为保护装置的处理器；采用高速采样、平滑滤波采样的方式，每周波24点的采样密度以及频率跟踪技术，保护装置具有很高的测量精度；采用了现场可编程门阵列（FPGA）技术，提高了系统的集成度、运算速度和可靠性。

（2）故障录波及分析功能。录波文件记录各个故障动作的状态和相关的辅助判据以及开入量状态，为事故分析提供可靠依据。

（3）保护装置具备自检及互检功能。保护装置内部各模块智能化设计，实现了装置各模块的全面实时自检。

（4）保护装置采用大屏幕液晶，显示信息量大，液晶显示操作可采用红外遥控方式操作。

（5）具备强大的主站监控功能。基于软总线的分布式运行环境，可分别组成单机系统或多机系统；系统采用双机热备用技术，双机数据自动同步技术，双以太网通信技术；监控信息主动上传，是真正的多主结构。

3.2 供电监控系统结构

KJ38煤矿供电监控系统，采用分层、分布式、模块化的设计思想，系统分成监控层和间隔层两层结构，监控层和间隔层通过以太网或串口通信等方式联接。

KJ38煤矿供电监控系统充分考虑了系统组态的灵活性，可根据现场和用户的不同需要实现不同规模的煤矿供电监控系统模式。

3.3 系统组成

KJ38煤矿供电监控系统组成如表1所示。

3.4 监控层

系统监控层包括DPS301M主站自动化监控系统、井下KJ-38内置的DPR371CME通信服务器。DPS301M主站自动化监控系统完成系统数据采集、数据处理和远程控制等功能；通信服务器完成网络转换、其他智能设备接入以及与远程主站通信功能。

监控层根据实际需求，组成独立主机运行的拓扑结构，包括一台地面主机和两个采区变电所KJ-38内置的主机。如图1所示。

图1 独立主机运行方式

监控层存在多个监控系统，各监控系统独立运行，之间没有信息交互。各个监控主机之间没有主从关系，停掉其中任何一台主机，不影响其他监控主机的运行。

表1 KJ38煤矿供电监控系统组成

3.5 间隔层

间隔层设备按间隔分散式安装配置，各间隔层设备相互独立、分布控制，仅通过通讯网络连接。

营盘壕煤矿井下中央变电所的DPR300F系列间隔层设备采用以太网方式接入监控层网络，21采区和22采区变电所间隔层设备采用CAN Bus总线和Modbus通信协议互联，组成间隔层通信网络。经KJ38-F矿用监控分站与井下以太网系统互联，进而与地面监控层网络互联。

4 安装与调试

4.1 系统安装

（1）KJ38煤矿供电监控系统由矿用综合保护装置、KJ38-F矿用监控分站及DPS301M主站监控系统组成。KJ38煤矿供电监控系统安装包括以上装置和系统的安装。

（2）安装程序。在矿用配电装置中安装MPR300S矿用综合保护装置；在井下变电站安装KJ38-F矿用监控分站，通过CAN Bus总线连接保护装置，形成间隔层监控网络；安装DPS301M主站监控系统，通过以太网连接监控分站，形成监控层网络。网络连接示意如图2所示。

图2 系统连接示意图

淮南万泰接线方式与此类似，使用Modbus协议接线至KJ38-F监控分站。

4.2 系统调试

（1）井下中央变电所DPR300F系列安装完成后通电试验，检查无异常，在后台监控系统中配置好数据库和关联，直接从地面主机通过环网连接，测试遥测、遥信、遥控正常。

（2）MPR300S矿用综合保护装置安装完成后通电试验，检查显示状态应正常，显示项目应完整，对矿用高压配电装置进行分合闸操作和状态指示应正确。

（3）KJ38-F矿用监控分站安装完成后，通过CAN总线连接保护装置，通电试验，检查本地监控系统状态显示应正常；对保护装置进行控制操作和数据上传操作试验，信息应能在本地后台上显示。

（4）使用遥控器对保护装置进行遥控操作显示结果应对应，对监控分站进行遥控分、合闸操作应正确。

（5）使用以太网连接主站监控系统，对软件系统进行调试，检查主站系统画面及参数显示应正确；对MPR300S系列矿用综合保护装置进行控制操作和数据上传操作试验，主站系统显示应正确；使用主站监控系统进行远方遥控操作试验，结果应正确。

（6）淮南万泰保护，由其提供对应规约，在通信服务器中下装程序，并配置好遥测、遥信、遥控等功能，完成后同样进行各项试验，验证功能完整性。

5 井下变电所电力监测监控的实施效果

井下共计3个变电所，正常值班需要6人，实现无人值守后，仅需要2人进行巡检，并且人员无需轮休，可以节约人工6人。

（1）人工费用计算

月平均应发工资0.7万×6人×12月=50.4万

（2）停电影响费用计算

全年10个小时影响计算，系统正常后按每天3.6万t计算，吨煤按280元计算，变电所自动化投入运行后可不计影响时间（立即恢复供电）：

（每天3.6万t/24小时）×10h×吨煤280元=420万元

因此，总计每年可节约资金470.4万元。