浅析矿井供电监测监控系统技术方案

李　　珂高　恒

（神火集团机电部（河南永城），河南 永城 476600）

浅析矿井供电监测监控系统技术方案

李珂高恒

（神火集团机电部（河南永城），河南 永城 476600）

摘要：矿井的安全发展需要良好的供电系统做保障，某矿井下供电系统具有诸多弊端，影响了其发展。基于此，本文结合该矿供电系统自动化改造的特点，然后提出相应的技术方案，方案遵循经济性、先进性、可行性和可靠性为原则进行分析研究。新方案的应用使矿井供电系统更加安全地运行，提高了工作效率，也兼容了综合保护器，并且通过历史数据能够很方便地进行检修工作。

矿井供电；监控系统；技术方案；应用；研究

现在计算机技术在供电系统中的应用比较广泛，供电系统以后的发展趋势就是实现供电设备的远程监控以及自动化管理。因此，某矿研发了KJ316远程供电监控系统，而且很好地应用到井上下很多变电所里，反映效果也不错。

但是介于变电所开关综合保护器的因素，该矿主排水泵和各主要变电所做不到远程监控，因为涉及到的技术、通信协议还有接口硬件等都不相同，而要把上述关系捋顺的话，技术和资金上都有困难。所以，为了使供电系统信息化建设更加完善，实现安全生产，依照某矿具体情况分析，然后合理更新和改进供电系统设备。

一、供电监测监控系统构思和设计分析

通过上面所述，供电监测监控系统应当符合两方面要求，一方面是该矿本身，另一方面就是和国际通用技术标准吻合，然后构建新型监控信息集成系统，这个系统需要硬件和软件的模块化组合。

系统对已形成的KJ66井下环网系统可以直接使用作为传输介质。其分站上端连接井下环网系统，和上位机以及环网系统通信的时候用的是TCP/IP方式，通过Rs485、MODBUS和CAN总线，下端能够和各厂商的智能开关进行通信。这种方案用的设备和技术要确保安全可靠、系统开放、先进实用，同时还要有很强的兼容性和可扩展性。新型的井下供电监测监控信息集成系统有很多优点，比如节省了人力资源，使得电网运行成本降低，事故率减少，节约了事故成本，而且更加安全高效，达到经济运行的目的，另外，设备采购和维修费用也大大降低，系统的运行成本得到节约。

二、新型系统技术方案研究

1.分析供电系统分站的功能

新型的供电系统分站在整个系统架构中作用不容忽视，不但需要上端与上位机服务器进行通信，而且下端还要与高低压开关智能设备通信，它在中间做到了承上启下的桥梁作用。井下的工业环网是根据TCP/IP协议，所以供电系统分站上端也应当通过TCP/IP协议与上位机通信，两者要保持一致。但是因为供电设备的生产厂商不同，其中的数据传输协议和结构就有很大的不同，所以分站在对下端数据传输时要遵从主流协议，保持良好的扩展性以及兼容性。供电系统应该对当前使用的主流设备进行支持，做到系统兼容，使供电系统分站的可扩展性提高。

2.供电系统分站具体要求概述

主要从以下3方面分析：

第一，硬件。具有以太网接口是上端应做的，保证可以和井下环网系统进行接入。下端要配置常用的接口，涉及CAN、Rs485等行业，从物理条件上满足不同厂商之间的智能开关和设备。

第二，软件。分站包括某矿正在用的相关设备和智能开关数据通信协议约定，确保可以与之正常通信，而且要以数据方面更新和扩展为基础，通过更新和添加数据通信协议使通信能够正常化。分站应对不同厂商型号的智能开关和设备进行技术上的支持，要求软件通过模块化结构进行工作，系统监视工作通过系统配置功能得以实现，这是由某矿软件人员依照实际情况配置生成。

第三，透明性。对上位机程序来说，分站对下端的数据传输应保持透明，上位机采用通用的方式对分站下端智能开关等设备进行间接检测和控制。同理，在通信规约有所变动时，分站和下端智能开关设备的通信不会受到影响。

3.井下机电设备监控系统通信分站功能要求分析

分站下端在硬件的技术上要给予支持，包括RS485、CAN总线、以太网等符合要求和标准数据接口规范，通信分站上端应该满足物理连接要求，比如网线和光缆实线和某矿环形光线网络的连接，光缆接入要求为使用10/100/1000Mb/s传输速率的用光收发设备，该分站定位为网络智能通信分站，支持大多数的网络协议，比如TCP/IP、SNMP、DHCP、HTTP、SMTP、ICMP、ARP、UDP等，机器的各项参数设置和运行状态都适用在地面通过网络进行工作。

三、新型供电系统功能和特点研究

1.系统软件功能

第一，远程操作遥测功能。地面工控机通过下达分、合闸的命令，能够在远处控制变电所高、低压开关柜的分、合闸。高压开关整定权通过地面远程设置，属于井下现场或地面调度中心，通过用电负荷分析，地面中心站可以实现对井下综保中的参数进行调整。遥测功能能接收并显示综保中的各种数据值，例如过载延时、漏电延时整定值、负载电流值、故障信息、采集电能、峰谷值等等。

第二，控制功能。这里面分3部分：（1）一键恢复功能。一旦大面积停电的现象发生，一键恢复功能可以实现母线段高低压的自动合闸，同时对母线段快速开工送电。（2）定值分析校验和保护整定功能。地面集控室能够在远方对系统内高低压供电设备保护整定进行修改和校定，内容有整定人和整定时间、保护设备类型以及名称和参数等。（3）保护定值校验。其一检查定值参数是否合理，其二校验总开关和分支开关之间的定值参数，并为技术人员作出参考性评价。

第三，报警功能。这里包括越限报警和开关变位报警。越限报警指系统监测的运行参数超过既定值后，发出报警。开关变位分事故跳闸变位和正常操作变位。两者的报警输出方式不一样。开关变位是，显示器自动跳出分站画面，而开关故障时，系统提示报警，并报出是什么原因的故障。

第四，计算和存储记忆功能。系统软件不但可以计算各种数据值，比如全天负荷平均值、电量总和、电网功率总和、最小值和最大值等，而且具有一定的存储功能，例如对24h的总负荷变化情况进行显示、观察数据参数变化趋势等。另外，还有具有事故记忆功能，比如事故发生后，会自动把故障前后的一段时间的相关数据值记录下来，便于分析使用。

第五，显示功能。系统软件可以全中文显示电网电压数值和负载电流数值，对自检故障和保护动作原因进行自动显示，同时也显示整定值的很多信息，例如数据曲线、负荷、功率图、地理图、电压、电流棒图等，显示过程中都是滚动的，动态显示系统运行情况以及开采的运行参数。

第六，密码输入确认功能。地面操作人员工作时需要输入用户名和密码，不仅地面监控室能对井下设备设置密码，而且检修时也需要工作人员输入密码方可操作。在进行开关操作时，系统自动提示流程，此时需要两人均在主控室，而且分别输两人的用户名和密码才行。

第七，报表和操作票打印功能。操作记录各种报表时系统软件可以自动打印操作票，而且自动生成检修流程，低压设备检修时需要上级设备停电，令检修设备是无电的状态，同时把影响停、送电的范围在控制机上显示出来，需注意的是，这里也得有密码录入才可以操作。

第八，其他功能。此功能防止地面设置有故障影响控制设备正常运行，而且要为系统崩溃后做应急方案，比如涉及到如何处理主通信线路或者分支线路的故障，如何处理井下分站故障，还有如何处理地面控制机出现故障等情况。

2.系统特点分析

其特点概括为以下几点。（1）操作平台性能好，功能强。（2）传输速率高而且信息量大。（3）系统平台能够实时监测和操作各变电所开关运行状态。（4）系统适应性好，对多支路供电网路都满足。（5）实时性以及用户操作能够的便捷和友好性。（6）通信介质选择比较方便，可以根据系统需要选用。

3.应用效果分析

某矿地面变电所和井下中央变电所都应用了该系统，所得效果良好，第一，保障了供电系统运行时更加安全稳定。第二，提高了工作效率。第三，减少了事故率的发生。第四，为检修工作提供依据。第五，方面管理和维护工作。第六，方便用户和管理者了解设备整体工作状态。

[1]黄成玉，张全柱.新型矿井供电自动化远程监测监控系统的设计与实现[J].电气应用，2012（4）：84-88.

[2]王磊，郭江涛，刘广印.矿井供电系统远程监控技术研究[J].科技视界，2012（17）：252-253.

TN98

A