關(guān)于礦井地面電力綜合自動化系統(tǒng)的研究與產(chǎn)品選型

摘要：煤礦供電系統(tǒng)是煤礦生產(chǎn)的重要動力保障 , 一旦電力中斷 , 生產(chǎn)將被迫停止 , 同時停電后容易發(fā)生瓦斯積聚爆炸、淹井等惡性事故，現(xiàn)有配電室采用不同廠商的保護(hù)裝置產(chǎn)品，不便于管理和實現(xiàn)無人值守。因此，迫切需要一套智能監(jiān)控配電系統(tǒng)來保護(hù)礦井的供電安全。目前，通過使用電子計算機(jī)達(dá)到以對信息進(jìn)行收集、傳送以及處理為目的的的電力綜合自動化系統(tǒng)，能保證電網(wǎng)的安全、可靠和經(jīng)濟(jì)運行。

1 概述

本文所研究的某大型現(xiàn)代化生產(chǎn)礦井的運行特點為工作負(fù)荷大、分布廣泛、供電系統(tǒng)復(fù)雜，其中地面 6kV 變電所、6kV 高壓機(jī)房、箱式變壓器有 16 個，分布地面工業(yè)廣場、東風(fēng)井、北風(fēng)井、西風(fēng)井，相互之間距離較遠(yuǎn)，通過建立地面電力集中自動化系統(tǒng)，將數(shù)據(jù)信息傳送到地面自動化控制中心，實現(xiàn)實時監(jiān)測監(jiān)控和操控等功能，并且可以通過 OPC 接口轉(zhuǎn)發(fā)向礦井綜合自動化平臺提供電網(wǎng)相關(guān)的運行參數(shù)。

2 礦井地面電力綜合自動化系統(tǒng)

礦井地面電力綜合自動化系統(tǒng)概述

該礦地面電力綜合自動化系統(tǒng)站控層、通信層、保護(hù)間隔層這主要的三部分共同組成。地面電力綜合自動化系統(tǒng)的主干通訊網(wǎng)絡(luò)，依靠礦已經(jīng)建設(shè)的 6 個地面變電所安裝的工業(yè)環(huán)網(wǎng)以太網(wǎng)交換機(jī)，實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)通訊。在變電所內(nèi)安裝通訊管理機(jī)，通訊管理機(jī)具有上行網(wǎng)絡(luò)光 / 電口和下行 485 接口，上行通過網(wǎng)絡(luò)電口接入到就近的環(huán)網(wǎng)交換機(jī)內(nèi)進(jìn)行與已經(jīng)建立的電力監(jiān)控系統(tǒng)進(jìn)行通訊，下行 RS485 接口與變電所內(nèi)的高壓綜保相連接，實現(xiàn)綜保數(shù)據(jù)的采集及控制功能。而相關(guān)數(shù)據(jù)的實時收集工作，主要是通過站控層實現(xiàn)的，其收集信息的裝置首先通過現(xiàn)場總線與通信管理機(jī)相連后，再與通信網(wǎng)絡(luò)層的工業(yè)以太網(wǎng)交換機(jī)與監(jiān)控管理層建立聯(lián)系。通信服務(wù)器與通信控制處理軟件兩部分共同組成了通訊網(wǎng)絡(luò)。通信網(wǎng)絡(luò)主要是通過對電網(wǎng)運行實時信息的采集和處理來反映各變電所實時的運行情況，以便于相關(guān)人

員能實時監(jiān)測系統(tǒng)的動態(tài)，迅速掌握系統(tǒng)的變化，以達(dá)到對該礦區(qū)地面變電所調(diào)度的集中。

礦井地面電力綜合自動化系統(tǒng)組成

在硬件方面，該系統(tǒng)主要由為通訊管理機(jī)、服務(wù)器以及監(jiān)控中心工作站等設(shè)備組成。服務(wù)器采用雙份熱備用運行模式，保證系統(tǒng)可靠。其中通訊管理機(jī)共計設(shè)置 8 臺，根據(jù)礦工業(yè)廣場變電所的距離設(shè)置，其主要功能是具有多個下行通訊接口及一個或者多個上行網(wǎng)絡(luò)接口，將變電所內(nèi)所有的智能監(jiān)控、保護(hù)裝置的通訊數(shù)據(jù)整理匯總后，實時上送監(jiān)控中心后臺機(jī)，完成遙信、遙測功能；另一方面接收后臺機(jī)下達(dá)的命令，并轉(zhuǎn)發(fā)給變電所內(nèi)的智能控制單元，完成對變電所內(nèi)各開關(guān)設(shè)備的分、合閘遠(yuǎn)方控制、參數(shù)整定，實現(xiàn)遙控和遙調(diào)功能；同時配備多個串行接口，便于變電所內(nèi)的其它智能設(shè)備通訊。

2 臺服務(wù)器放置在服務(wù)器機(jī)房，實現(xiàn)對整個礦區(qū)全部變電所的所有設(shè)備的運行情況進(jìn)行監(jiān)測與控制。若一臺服務(wù)器發(fā)生故障，另一臺服務(wù)器則在執(zhí)行本身功能的基礎(chǔ)上，還會替代故障服務(wù)器的功能，即執(zhí)行所有功能。

2 臺監(jiān)控中心工作站放置在地面自動化控制中心，有人員專門值守，負(fù)責(zé)對全礦各變電所進(jìn)行實時的監(jiān)控，做到遠(yuǎn)程控制。

礦井地面電力綜合自動化系統(tǒng)系統(tǒng)功能

對實時數(shù)據(jù)進(jìn)行采集、處理，整個工作系統(tǒng)的監(jiān)視與控制是礦井地面電力綜合自動化系統(tǒng)的主要功能。下面將主要將從數(shù)據(jù)采集和處理功能兩方面對該系統(tǒng)實現(xiàn)的功能進(jìn)行闡述。

（1）數(shù)據(jù)采集功能。數(shù)據(jù)采集是該系統(tǒng)工作的基礎(chǔ)的部分，系統(tǒng)通過實時收集各監(jiān)控子站傳出的參數(shù)（如電流電壓值、有功功率、無功功率、功率因數(shù)、電度、開關(guān)所處狀態(tài)、通信狀態(tài)、保護(hù)器定值等）來達(dá)到對礦井地面電網(wǎng)的遠(yuǎn)程監(jiān)控的目的。數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)則是以 SQL Sever 2008 系統(tǒng)為基礎(chǔ)，實時的數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)。

（2）數(shù)據(jù)處理功能。系統(tǒng)的數(shù)據(jù)處理功能是將各種數(shù)據(jù)全部采集之后執(zhí)行的，實現(xiàn)變電所內(nèi)開關(guān)的遠(yuǎn)程遙測、遙控、遙調(diào)、要信等功能，以及在線參數(shù)監(jiān)測、故障定位報警、歷史數(shù)據(jù)查詢、數(shù)據(jù)統(tǒng)計分析、用電計量管理、開關(guān)變位告警、保護(hù)動作告警、電壓電流越限告警，并有文字窗口、聲音提示、短信發(fā)送等功能。

系統(tǒng)可靠性

電力綜合自動化系統(tǒng)在礦井地面變電站中具有良好的應(yīng)用價值，能夠在維護(hù)變電站安全穩(wěn)定運行的同時，變電站管理水平的不斷提升，對智能變電站的設(shè)備運行及電能消耗進(jìn)行科學(xué)化控制，從而保證電力企業(yè)的綜合效益。同時能提前發(fā)出故障警報，便于相關(guān)技術(shù)人員及時發(fā)現(xiàn)電力系統(tǒng)中存在的問題，從而降低電力事故發(fā)生幾率。

3 變電站綜合自動化系統(tǒng)產(chǎn)品介紹與選型

4 結(jié)束語

無論是對企業(yè)本身來說還是對社會來說，礦井地面電力綜合自動化系統(tǒng)的應(yīng)用都是及其有利的。對企業(yè)自身來說，該系統(tǒng)的應(yīng)用在更大程度上保證了相關(guān)工作人員的人身安全、提高有關(guān)用電管理方面的效率、降低噸煤電耗、大大改善了工作條件、提高企業(yè)的盈利水平以及市場競爭力。對社會來說，該系統(tǒng)的應(yīng)用可以減少企業(yè)對能源的消耗的同時也可以做到對環(huán)境的影響更小。