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淺談煤礦井下電力監控系統的改造研究

文章更新時間：2023-09-07　點擊量：350

摘要：目前，我國許多煤礦企業在市場環境中的發展越來越困難。同時，隨著煤礦企業經營成本的不斷提高，煤礦企業的利潤率進一步降低，使許多煤礦企業難以在復雜的市場環境中生存和發展。鑒于此，本文主要分析了煤礦地下電力監測系統的改造。

關鍵詞：電力監控系統；煤礦井下；改造；

隨著科技的進步，煤礦企業安全改造和現代化建設進程的不斷深化和發展，國內煤炭行業悄然開展了“五優"礦山建設和數字化礦山建設。為保證礦山生產調度的可靠性，增設了礦山電力保護監測系統，實現全礦電力調度管理的規范化、科學化運行，在當前環境下尤為重要。

1概述

1.1礦區電力系統不能全覆蓋監控

在電力自動化監控裝置的初始設計中，地下和地面變電站的高壓開關大多采用更換保護裝置或通信裝置的方式，基本實現了電氣信號監控和部分高開遙控操作功能。由于通信不兼容，礦區內有許多新變電站和改造后的變電站無法實現監控，由于早期資金和技術的限制，一些重要的地面負荷（如瓦斯抽放站、立井風機房、壓風機房等）無法將數據上傳到電力監控系統，還需要人員24小時值班，隨時準備倒閘操作和日常操作檢查。

1.2裝置通信能力不足

在后續發展過程中，煤礦增加了兩個采區供電和兩個地面變電站供電。原電力自動化監控裝置預留的備用通信接口不足以支撐多余設備的接入；同時，原有監控系統主要采用電纜通信，通信速率最大為100兆/秒。此外，監控設備數量眾多，在實際運行環境中也受到大型設備的電磁干擾，通信卡頻繁發生。

1.3監控裝置監控的電氣參數有限

地下開關短路跳閘故障發生時，調度監控人員無法快速了解地下配電室高壓設備情況，保護報告的故障信息，排除技術人員故障，快速分析事故，自檢高壓設備。

2煤礦井下電力監測系統組成分析

2.1系統硬件組成

系統硬件主要由電力監控分站、高壓配電裝置、低壓組合開關、智能保護控制器、防雷器、防爆開關、工業控制器、打印機、UPS電源及配件組成。

電力監控分站主要有三個部分：數據采集、顯示控制和通信傳輸。具體來說，電力監控分站收集高壓饋電開關內置的綜合保護信息，顯示在當地觸摸屏上，然后連接煤礦網絡，上傳到地面，接收工業控制機的控制信號，控制高壓饋電開關的動作。

電力監控分站主要由變壓器、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（至少兩光兩電）組成。

2.2供電監控系統

供電監控系統主要用于煤礦供電系統和運行設備的監控、控制、管理和安全保護，實現供電系統和設備的在線參數監控、遠程操作控制、實時事故報警、數據統計分析、運行安全保護、電力計量管理等監控和管理功能；提供“八遙控制"，如遙控、遙信、遙控、遙控、遙控、遙播、遙信和遙試、事故報警、保護、定位和快速解決事故的手段，具有解決電力運行問題的實用方案，如供電系統越級跳閘、電壓波動跳閘、漏電接地選線、突發停電事故恢復、負荷控制等，是加強供電管理、減少事故、減少損失、節約電能、提高運行效率和管理水平的最新現代化工具。采用系統網絡遠程操作控制和智能程序控制技術，實現煤礦供電系統和生產設備的全面自動化、無人值守、智能監控和管理。

電力監控系統建立在1000M冗余工業以太環網、高速專用電力監控現場總線、CAN/Ｒ由S485工業現場總線和無線通信組成的多層分布式煤礦寬帶工業網絡平臺配備了各種電力監控應用軟件，是集監控、顯示、保護、控制、采集等功能于一體的監控系統。根據需要，可在不同網絡層連接不同通信界面的各種監控裝置、設備和環境監控系統，兼容各種接口設備。同時，提供標準數據界面，實現與礦山自動化信息平臺的無縫連接，為信息平臺提供電力數據，實現全礦山安全生產監控與自動化、信息系統的一體化。

系統將供電系統監控、變電站環境監控、IP廣播、視頻等多源異質數據有機集成，實現電力監控、視頻、語音、廣播聯動，建立綜合多媒體數字電力監控管理系統，監控內容和范圍更廣泛、更全面，使管理和控制人員在綜合多媒體信息環境中實現更可靠的遠程管理和控制。

3煤礦地下電力監測系統改造

3.1電力監控系統監控主站升級系統

礦井調度室電力監控中心更換安裝了6臺工業監控服務器和4臺工業電力監控上位機。為防止未來使用過程中計算機病毒入侵的可能性，保證監控系統軟件系統的安全可靠運行，采用linux中文版操作系統，升級安裝了6臺千兆網絡交換服務器、6臺光纖網絡交換服務器、1tai獨立無間斷電源系統和1臺綜合信息發布系統。

3.2電力監控系統監控分站優化

在地下和地面各變電站電力監控系統分站改造中，各變電站數據傳輸分站裝置新配備防爆千兆光纖交換服務器。對于新建變電站，保護直接接入光纖交換機進行通信，將原監控系統的百兆通信傳輸升級為千兆傳輸，避免源頭傳輸堵塞、信號丟包、數據延遲等情況，實現各分站之間的環網。在保證監控分站供電電源方面，采用KDW0.3/660A雙回路無間斷電源裝置，確保全礦失電等ji端情況下監控系統正常運行。

3.3自動控制系統內部功能設計

在設計電力監控系統時，要注意系統的功能模塊設計，能夠實現相應的功能。1)系統應具有地下電力系統的四遙功能，并能快速定位故障節點、故障類型、故障信息記錄等內容。2)系統應能夠實現各保護裝置和設備的網絡運行，并根據不同設備的特點進行參數保護和控制，實現各設備的自動控制，實現電力設備的在線監控。3)系統應能夠實時監控各電力設備的運行狀態，并能夠發布各種數據信息的歷史曲線和圖表數據，使這部分內容更加直觀。在此類數據信息的權限設置上，應根據不同類型的用戶進行分級用戶共享。第四，系統還應能夠利用紅外線全面調整各保護器的參數。同時，供電設備也應實現不間斷運行，更好地適應惡劣的地下環境，實現各設備的正常運行。第五，做好系統界面設計，提供相對和諧的人際交互界面，自由切換各子系統等模塊，顯著提高系統的運行效果。

3.4電力監控系統單元節點改造

每個高爆開關都增加了DMP-5102B智能終端。智能終端可以收集開關的位置信息、電氣信號量和溫度信息，并與綜合保護裝置通信，打包綜合保護動作事件信息，通過光纖傳輸傳輸到監控分站。

3.5遙控、遙控和視頻聯動應用

新增的智能終端可以在當地收集電氣數據的同時，將各開關斷路器的控制電路連接到各個智能終端，使操作人員能夠在調度室遠程控制各變電站開關的斷路器開關。同時，在各變電站wu死角的情況下安裝了海康威視自動跟蹤球形攝像頭，遠程操作時將攝像頭對準開關，觀察遠程操作時開關的位置變化和運行情況，監督和遠程監控人員的現場操作情況。

4安科瑞電力監控系統產品介紹及選型

4.1概述

Acrel-2000Z電力監控系統是安科瑞電氣有限公司根據電力系統自動化和無人值守要求，為35kV及以下電壓等級開發的分層分布式變電站監控管理系統。該系統是一個開放式、網絡化、單元化、組態化的系統，應用于電力自動化技術、計算機技術和信息傳輸技術，集保護、監控、控制、通信等多功能于一體。適用于35kV及以下電壓等級的城市網絡、農村網絡變電站和用戶變電站，可實現變電站方向的控制和管理，滿足變電站無人值守或少人值守的需要，為變電站的安全、穩定、經濟運行提供了堅實的保障。

4.2應用場所

辦公樓（商務辦公、國家機關辦公樓等）

商業建筑（商場、金融機構建筑等）

旅游建筑(酒店、娛樂場所等)

科教文衛建筑(文化、教育、科研、醫療衛生、體育建筑)

通信建筑(郵電、通信、廣播、電視、數據中心等)

交通建筑(機場、車站、碼頭建筑等)

建筑（石油、化工、水泥、煤炭、鋼鐵等）

新能源建筑（光伏、風能等）

4.3系統結構

Acrel-2000Z電力監控系統采用分層分布式設計，可分為三層：站控管理層、網絡通信層和現場設備層。網絡組裝方式可為標準網絡結構、光纖星網絡結構和光纖環網絡結構。根據用戶用電規模、用電設備分布和占地面積等信息，綜合考慮網絡組裝方式。