煤礦井下變電所遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

煤礦井下變電所遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

中國(guó)的采礦開(kāi)采系統(tǒng)基本上是人工價(jià)值、在線(xiàn)運(yùn)營(yíng)和局部運(yùn)營(yíng)的。井下變電所比較分散,工作環(huán)境非常惡劣,很難監(jiān)控各個(gè)變電所的實(shí)時(shí)運(yùn)行情況。由于缺乏電網(wǎng)的監(jiān)測(cè)監(jiān)控系統(tǒng),事故發(fā)生的地點(diǎn)和原因不易查清,從而易造成供電的二次事故,存在著極大的安全隱患。煤礦要高產(chǎn)高效地安全生產(chǎn),實(shí)現(xiàn)煤礦井下供電系統(tǒng)的自動(dòng)化和信息化勢(shì)在必行。1井下電網(wǎng)監(jiān)控系統(tǒng)陽(yáng)煤三礦共有26座配電室、194臺(tái)井下高壓開(kāi)關(guān),計(jì)劃建設(shè)井下電網(wǎng)監(jiān)控系統(tǒng),在地面對(duì)井下高壓開(kāi)關(guān)實(shí)現(xiàn)“四遙”,實(shí)現(xiàn)地面監(jiān)控中心對(duì)井下高壓開(kāi)關(guān)分閘、合閘、故障復(fù)位等操作。1.1解決開(kāi)關(guān)誤動(dòng)、拒動(dòng)、誤差的問(wèn)題1)在地面監(jiān)控中心顯示和記錄井下17個(gè)配電室、6個(gè)監(jiān)控分站的6kV系統(tǒng)的所有數(shù)據(jù),進(jìn)一步提高井下高壓開(kāi)關(guān)保護(hù)動(dòng)作的可靠性和準(zhǔn)確性。2)解決越級(jí)跳閘以及因一個(gè)回路短路故障而引起全變電所開(kāi)關(guān)全部跳閘的問(wèn)題;解決漏電保護(hù)實(shí)用化問(wèn)題;解決電壓波動(dòng)造成的井下面積停電問(wèn)題;解決現(xiàn)有保護(hù)器整定值漂移引起的開(kāi)關(guān)誤動(dòng)、拒動(dòng)問(wèn)題。3)實(shí)現(xiàn)地面監(jiān)控中心對(duì)井下變電所的“四遙”(遙測(cè)、遙控、遙信、遙調(diào)),為變電所無(wú)人值守打下基礎(chǔ)。1.2完善井下綜合保護(hù)裝置架構(gòu)井下1000M以太網(wǎng),在地面建立計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng),對(duì)井下選煤廠(chǎng)強(qiáng)力膠帶配電室、豎井峒底配電室、五橫管配電室、擴(kuò)四區(qū)中配電室等配電室的供電系統(tǒng)進(jìn)行遠(yuǎn)程監(jiān)控,在調(diào)度主站顯示和記錄井下各配電室的綜合保護(hù)裝置的所有數(shù)據(jù),實(shí)現(xiàn)“四遙”功能。對(duì)井下各配電室保護(hù)和控制部分進(jìn)行改造,將井下現(xiàn)有的部分電動(dòng)合閘高防開(kāi)關(guān)的模擬保護(hù)器更換成帶通訊接口的數(shù)字化綜合保護(hù)器,以提高保護(hù)的可靠性,并增強(qiáng)其功能。設(shè)置6個(gè)測(cè)控分站,實(shí)現(xiàn)變電所就地監(jiān)控,各測(cè)控分站分別對(duì)所負(fù)責(zé)的配電室進(jìn)行管理。2系統(tǒng)結(jié)構(gòu)及可靠性整個(gè)井下變電所監(jiān)控系統(tǒng)可分為三層:井下監(jiān)控分站、通訊子系統(tǒng)(以太網(wǎng))和地面主站(計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng))。整個(gè)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖1所示。上位機(jī)、各保護(hù)開(kāi)關(guān)及監(jiān)控裝置,通過(guò)485總線(xiàn)組成井下監(jiān)控分站,并通過(guò)交換機(jī)接入以太網(wǎng)。通信子系統(tǒng)是井下監(jiān)控子系統(tǒng)和地面主站的橋梁,為下發(fā)命令和上傳數(shù)據(jù)的匯集點(diǎn),其可靠性對(duì)整個(gè)系統(tǒng)的運(yùn)行起著至關(guān)重要的作用。地面主站則根據(jù)采集的電網(wǎng)數(shù)據(jù),實(shí)現(xiàn)電網(wǎng)的運(yùn)行監(jiān)視和控制管理。3嵌入式系統(tǒng)及無(wú)線(xiàn)數(shù)據(jù)傳輸井下監(jiān)控分站就是一個(gè)獨(dú)立監(jiān)控子系統(tǒng),由上位機(jī)、各保護(hù)開(kāi)關(guān)及監(jiān)控裝置組成。由于采區(qū)變電所的保護(hù)開(kāi)關(guān)和監(jiān)控裝置配有485接口,因此只需研制上位機(jī),通過(guò)485總線(xiàn)組網(wǎng),形成一個(gè)獨(dú)立的監(jiān)控子系統(tǒng)。上位機(jī)選用雙CPU主機(jī),CPU為工業(yè)級(jí)32位嵌入式微處理器,低功耗,可靠性高。多接口方式,通信方式靈活。8個(gè)串口,RS485/RS232可軟件設(shè)置,最大波特率115200bps;2對(duì)光口,單模,支持點(diǎn)對(duì)點(diǎn)和雙環(huán)自愈的環(huán)網(wǎng)結(jié)構(gòu);2個(gè)100M網(wǎng)口。硬件支持嵌入式實(shí)時(shí)多任務(wù)操作系統(tǒng),實(shí)時(shí)性高。通信及監(jiān)控軟件采用外掛式軟件模塊,功能擴(kuò)充方便,可方便的實(shí)現(xiàn)開(kāi)關(guān)與地面調(diào)度中心的數(shù)據(jù)交換,并實(shí)現(xiàn)井下集中監(jiān)控。具有掉電2小時(shí),后備電源接續(xù)供電的能力,確保全站停電后,能將故障信息傳到地面調(diào)度中心。內(nèi)置工業(yè)光纖以太網(wǎng)交換機(jī),方便組成光纖環(huán)網(wǎng)。配有液晶漢字顯示器,能夠顯示變電所的電流電壓,開(kāi)關(guān)狀態(tài),事件記錄信息。4主要地面站計(jì)算機(jī)、服務(wù)器、交換機(jī)及各種軟件組成地面監(jiān)測(cè)主站,地面主站集中監(jiān)控井下各變電所電網(wǎng)信息。4.1主站的主要功能1實(shí)時(shí)顯示系統(tǒng)系統(tǒng)可實(shí)現(xiàn)模擬量超限、開(kāi)關(guān)變位、保護(hù)動(dòng)作的報(bào)警與記錄,還可實(shí)現(xiàn)歷史數(shù)據(jù)(模擬量、電度量、電壓合格率、功率因數(shù))和操作事項(xiàng)的顯示與記錄;可實(shí)時(shí)顯示系統(tǒng)主接線(xiàn)圖、實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)表、設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)圖、負(fù)荷曲線(xiàn)、電壓曲線(xiàn)、電壓棒圖、負(fù)荷棒圖;可實(shí)現(xiàn)的功能有定值管理,包括定值的查詢(xún)、修改、存檔,故障錄波圖的再現(xiàn)與故障分析,保護(hù)信號(hào)復(fù)位,開(kāi)關(guān)的遙控,母線(xiàn)電量不平衡的統(tǒng)計(jì),電量平、峰、谷值統(tǒng)計(jì)。2事件曲線(xiàn)打印具有定時(shí)及召喚打印日?qǐng)?bào)、月報(bào)功能;具有定時(shí)及召喚日、月負(fù)荷曲線(xiàn)和電壓曲線(xiàn)的功能;具有屏幕打印功能;具有召喚選擇打印事件記錄功能;具有錄波曲線(xiàn)打印功能;具有歷史數(shù)據(jù)打印功能。3數(shù)據(jù)存儲(chǔ)具有分別以小時(shí)、日、月為單位的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)存儲(chǔ),事件與操作記錄存儲(chǔ),定值檔案存儲(chǔ)和錄波數(shù)據(jù)存儲(chǔ)的功能。4.2u3000gbps系統(tǒng)地面主站的主要特點(diǎn)是采用SQLAERVER數(shù)據(jù)庫(kù)和C/S/B三層結(jié)構(gòu)模式,支持單服務(wù)器和雙服務(wù)器,支持磁盤(pán)陣列,支持單通訊服務(wù)器和雙通訊服務(wù)器。地面主站的主要技術(shù)參數(shù)包括:1)以太網(wǎng)速率100Mbps。2)系統(tǒng)容量為65535個(gè)模擬測(cè)點(diǎn)、65535個(gè)信號(hào)量測(cè)點(diǎn),相當(dāng)于128個(gè)變電所,每個(gè)變電所32個(gè)回路的測(cè)點(diǎn)數(shù)據(jù);該規(guī)模的整點(diǎn)數(shù)據(jù)一年約占5G的硬盤(pán);則50G的硬盤(pán)空間能存儲(chǔ)10年的整點(diǎn)數(shù)據(jù)。3)12次錄波數(shù)據(jù),約占1M的硬盤(pán)空間,即1G可存儲(chǔ)12288次錄波數(shù)據(jù);假如一個(gè)月錄波100次,那么1G空間可容納10年的錄波數(shù)據(jù)。4)5800條事件記錄占1M的空間,則1G空間可存儲(chǔ)5939200事件記錄;假如一天發(fā)生1627個(gè)事件,則1G的空間可存儲(chǔ)10年的事件記錄數(shù)據(jù)。5改善礦井供電狀況井下變電所智能化監(jiān)控系統(tǒng)經(jīng)過(guò)調(diào)研、設(shè)計(jì),經(jīng)過(guò)多次改進(jìn)和完善,達(dá)到了設(shè)計(jì)目標(biāo),極大地提高了供電系統(tǒng)的運(yùn)行質(zhì)量,為礦井的安全生產(chǎn)提供了有力的保障。取得效果如下:1)實(shí)現(xiàn)了減人提效。實(shí)現(xiàn)井下變電所無(wú)人值守,每個(gè)變電所節(jié)約用工5個(gè)人,全礦4個(gè)變電所共減少用工20人。2)及時(shí)發(fā)現(xiàn)故障。通過(guò)監(jiān)控系統(tǒng)的語(yǔ)音報(bào)警和界面顯示能夠及時(shí)發(fā)現(xiàn)故障點(diǎn)和故障類(lèi)型,便于現(xiàn)場(chǎng)值班維護(hù)人員及時(shí)予以處理,減少了事故時(shí)間,提高了礦井供電系統(tǒng)的安全可靠性。3)方便電量統(tǒng)計(jì)和系統(tǒng)運(yùn)行情況分析。通過(guò)調(diào)閱、打印電量和運(yùn)行情況的