淺談煤礦井下電力監控係統的改造研究

簡婷

韦德1946网址 上海嘉定  201801

摘要：當前我國很多煤礦企業(ye) 在市場環境中發展越來越困難，同時隨著煤礦企業(ye) 運作成本的不斷提高，進一步壓縮了煤礦企業(ye) 的利潤空間，使很多煤礦企業(ye) 都很難在複雜的市場環境中生存與(yu) 發展。鑒於(yu) 此，本文主要分析煤礦井下電力監控係統改造。

關(guan) 鍵詞：電力監控係統;煤礦井下;改造;

      隨著科技進步，以及煤礦企業(ye) 的安全改造及現代化建設進程的不斷深入和發展，建設“五優(you) ”礦井，創建數字化礦山，已在國內(nei) 煤炭行業(ye) 悄然展開，為(wei) 保證礦井生產(chan) 調度的可靠性，增設礦井電力保護監控係統，以實現全礦電力調度管理的規範化、科學運作，在當前的環境狀況下，顯得尤為(wei) 重要。

1 概述

1.1、礦區電力係統不能全覆蓋監控

      初期電力自動化監控裝置設計時，井下和地麵變電所的高壓開關(guan) 大部分采取了更換保護裝置或者通信裝置的方式才基本實現了電氣信號監測和部分高開的遙控操作功能，在礦區內(nei) 還有很多新建變電所和改造後的變電所因為(wei) 通信不兼容不能實現監控，還有一些地麵重要負荷（如瓦斯抽放站、立井風機房、壓風機房等）受早期資金和技術限製也不能將數據上傳(chuan) 至電力監控係統，還需要人員24小時值守，隨時準備倒閘操作和日常運行巡視。

1.2、裝置通信容量不足

      煤礦在後續的發展過程中先後新增加了2個(ge) 采區供電和2個(ge) 地麵變電所供電，原有的電力自動化監控裝置預留備用的通信接口就不足支撐接入多餘(yu) 設備；同時原有的監控係統主要采用電纜通信，在通信速率上大為(wei) 100兆/秒，加之所監控的設備數量眾(zhong) 多，在實際運行環境中還受到大型設備電磁幹擾，頻繁出現通信卡頓現象。

1.3、監控裝置所監控電氣參數有限

      當井下發生開關(guan) 短路跳閘故障後，調度監控人員不能夠快速知道井下配電室高壓設備情況以及保護所報的故障信息，對技術人員排除故障，快速分析事故，以及高壓設備自我檢測等功能。

2 煤礦井下電力監控係統組成分析

2.1、係統硬件組成

      係統硬件主要由以下幾部分組成:電力監控分站、高壓配電裝置、低壓組合開關(guan) 、智能保護控製器、防雷器、防爆交換機、工控機、打印機、UPS電源、配件。

      電力監控分站的作用主要有三部分：采集數據、顯示控製、通信傳(chuan) 輸。具體(ti) 來說就是:電力監控分站采集高壓饋電開關(guan) 內(nei) 置的綜保信息，在就地的觸摸屏上顯示出來，然後再接入煤礦網絡，上傳(chuan) 到地麵，接收工控機的控製信號，控製高壓饋電開關(guan) 動作。

      電力監控分站主要由以下幾部分組成:變壓器、電源、備用電池、顯示屏、鍵盤、通信管理機、光端機或光電轉換模塊(至少兩(liang) 光兩(liang) 電)。

2.2、供電監控係統

      供電監控係統主要用於(yu) 煤礦供電係統和運轉設備的監測、控製、管理和安全保護等方麵，實現供電係統和設備的在線參數監測、遠程操作控製、實時事故報警、數據統計分析、運行安全保護、用電計量管理等監控管理功能;提供遙測、遙信、遙調、遙控、遙視、遙播、遙訊、遙試“八遙操控”、事故報警、保護、定位和事故快速解決(jue) 的手段，具有解決(jue) 供電係統越級跳閘、電壓波動跳閘、漏電接地選線、突發停電事故恢複、負荷控製等電力運行難題的實用方案，係統的高精度計量監測、專(zhuan) 業(ye) 圖表分析工具、錄波分析工具和智能專(zhuan) 家係統，是加強供電管理、減少事故、降低損耗、節約電能、提高運行效率和管理水平的新現代化工具，運用係統網絡遠程操作控製和智能程控技術，實現煤礦供電係統和生產(chan) 設備的全麵自動化無人值守智能監控管理。

      電力監控係統建立在1 000 M冗餘(yu) 工業(ye) 以太環網、高速電力監控現場總線、CAN/ＲS485工業(ye) 現場總線、無線通信構成的多層分布式煤礦寬帶工業(ye) 網絡平台上，配有各種電力監控應用軟件，是集監控、顯示、保護、控製、采集等多種功能的監控係統，根據需要可在不同網絡層接入不同通訊接口的各種監控裝置和各種設備、環境監控係統，兼容各種接口設備。同時提供標準數據接口，實現與(yu) 礦井自動化信息平台無縫連接，為(wei) 信息平台提供供電數據，實現一體(ti) 化的全礦井安全生產(chan) 監控和自動化、信息化係統。

      係統將供電係統監控、變電所環境監控及I、IP廣播、視頻等多源異質數據有機融合，實現電力監控、視頻、語音、廣播聯動，建立了一套綜合性多媒體(ti) 數字化電力監控管理係統，監控的內(nei) 容和範圍更寬、更全麵，使管理和操控人員在全麵的多媒體(ti) 信息化環境中身臨(lin) 其境般的實現更加可靠的遠程管理和操控。

3 煤礦井下電力監控係統改造

3.1、電力監控係統監控主站升級

      在礦井調度室電力監控中心更換安裝了6台工業(ye) 級監控服務器，4台工業(ye) 級電力監控上位機，為(wei) 了防止在今後使用過程中減少電腦病毒入侵的可能性，保障監控係統軟件係統上的運行安全可靠，采用了linux中文版操作係統，同時升級安裝了6台千兆網絡交換服務器、6台光纖網絡交換服務器，1套獨立無間斷電源係統、1套綜合信息發布係統。

3.2、電力監控係統監控分站優(you) 化

      在井下和地麵的各個(ge) 變電所的電力監控係統分站的改造上，在每個(ge) 變電所數據傳(chuan) 輸分站裝置內(nei) 都新配備了了防爆型千兆光纖交換服務器，對於(yu) 新建的變電所，直接將保護接入光纖交換機進行通信，將原來監控係統的百兆通信傳(chuan) 輸升級為(wei) 千兆傳(chuan) 輸，源頭上避免的傳(chuan) 輸卡頓、信號丟(diu) 包、數據延遲等情況，並且在各分站之間實現了環網。在保障監控分站供電電源上使用了KDW0.3/660A型雙回路無間斷電源裝置，確保在全礦井失電等情況下的監控係統正常運行。

3.3、自動化控製係統的內(nei) 部功能設計

      在進行電力監控係統設計的時候，應該關(guan) 注係統的功能模塊設計，能夠實現相應的功能。1）係統應該具有井下電力係統的四遙功能，同時可以快速定位故障發生節點、故障類型、故障信息記錄等內(nei) 容。2）係統應該能夠實現各個(ge) 保護裝置與(yu) 設備的聯網運作，同時結合不同設備的特點來進行參數保護與(yu) 控製，實現對各個(ge) 設備的自動化控製，並實現對電力設備的在線監測等功能。3）係統應該能夠對各個(ge) 電力設備的運作現狀進行實時監測，並能夠出具各類數據信息的曆史曲線與(yu) 圖表數據，使這部分的內(nei) 容更加直觀。而在這類數據信息的權限設置上，應該根據用戶類型的不同進行分級用戶共享。第四，係統還應該能夠使用紅外線來對各個(ge) 保護器的參數進行綜合調整，同時供電設備也應該實現不停機運作，能夠較好地契合井下惡劣環境，實現各個(ge) 設備的正常運作。第五，應該做好係統界麵設計，提供相對和諧的人際互動界麵，同時能夠自由切換各個(ge) 子係統以及其他模塊，顯著提高係統的運作效果。

3.4、電力監控係統單元節點改造

      每一個(ge) 高爆開關(guan) 都增加了DMP-5102B型智能終端，智能終端能夠就地采集開關(guan) 的位置信息、電氣信號量以及溫度信息，同時還能夠與(yu) 綜保裝置進行通信將綜保的保護動作事件信息打包以光纖傳(chuan) 輸的方式傳(chuan) 至監控分站。

3.5、遠程遙控、遙測和視頻聯動應用

      新增加的智能終端能夠就地采集電氣數據的同時，把各個(ge) 開關(guan) 斷路器的控製回路也接入各個(ge) 智能終端，這樣操作人員就能夠在調度室遠程控製各個(ge) 變電所開關(guan) 的斷路器分合閘，同時在各個(ge) 變電所的安裝了海康威視的自動跟蹤球型攝像頭，在遠程操作時將攝像頭對準開關(guan) ，觀察遠程操作時開關(guan) 的變位情況和運行情況，同時還能對人員現場操作時的情況進行監督和遠程監護。

4 安科瑞電力監控係統產(chan) 品介紹與(yu) 選型

4.1概述

      Acrel-2000Z電力監控係統是韦德1946网址根據電力係統自動化及無人值守的要求，針對35kV及以下電壓等級研發出的一套分層分布式變電站監控管理係統。該係統是應用電力自動化技術、計算機技術和信息傳(chuan) 輸技術，集保護、監測、控製、通信等多功能於(yu) 一體(ti) 的開放式、網絡化、單元化、組態化的係統，適用於(yu) 35kV及以下電壓等級的城網、農(nong) 網變電站和用戶變電站，可實現對變電站方位的控製和管理，滿足變電站無人或少人值守的需求，為(wei) 變電站安全、穩定、經濟運行提供了堅實的保障。

4.2應用場所

辦公建築（商務辦公、國家辦公建築等）

商業(ye) 建築（商場、金融機構建築等）

旅遊建築（賓館飯店、娛樂(le) 場所等）

科教文衛建築（文化、教育、科研、醫療衛生、體(ti) 育建築）

通信建築（郵電、通信、廣播、電視、數據中心等）

交通運輸建築（機場、車站、碼頭建築等）

廠礦企業(ye) 建築（石油、化工、水泥、煤炭、鋼鐵等）

新能源建築（光伏發電、風能發電等）

4.3係統結構

      Acrel-2000Z電力監控係統釆用分層分布式設計，可分為(wei) 三層：站控管理層、網絡通信層和現場設備層，組網方式可為(wei) 標 準網絡結構、光纖星型網絡結構、光纖環網網絡結構，根據用戶用電規模、用電設備分布和占地麵積等多方麵的信息綜合考慮組網方式。

4.4設備選型

5 結束語

總之，此次煤礦電力自動化監控係統的升級改造實現了井下變電所的無人值守，做到了減人提效，極大的提升了礦井供電網的自動化水平，對煤礦供電係統的集中化、安全化提供了平台支撐。

參考文獻

周耀.煤礦井下電力監控係統改造研究.

趙大磊.煤礦井下電力監控係統的應用研究[J].

安科瑞電力監控與(yu) 保護類產(chan) 品選型手冊(ce) ,2022.07.

安科瑞企業(ye) 微電網設計與(yu) 應用手冊(ce) ，2022.05.

作者簡介：

簡婷，女，本科，現就職於(yu) 韦德1946网址，主要研究方向為(wei) 微機保護測控裝置和電力監控係統的研發與(yu) 應用。