浅谈电能管理系统在矿井电气设备管理中的应用研究

摘要：长期以来，煤矿生产管理中能耗管理相对广泛，井下电气设备在使用中缺乏统一管理，使能耗始终居高不下，不仅降低了矿井的综合效益，而且在一定程度上威胁了矿井的生产安全。以此为出发点，研究分析了矿井电能管理系统的应用。结合具体工程实际，在分析电能管理系统构成的基础上，逐一探索其关键技术和系统功能，总结分析其实际应用效果，希望能为其他矿井类似工程的发展提供参考。

关键字：矿井；电力管理系统；上位机；能耗质量

引言

 A矿山是2000年建成投产的现代矿山，设计生产能力为2.50x106t/a。近年来，随着矿井开采深度的不断增加，回收作业条件不断恶化，地下生产所需的各种电气设备数量不断增加，分布范围不断扩大，大大增加了地下电能集中管理的难度。生产作业中经常出现各种电气故障，制约了矿井生产力。针对这类问题，A矿结合很多优秀经验，研究设计了一套应用于地下的电能管理系统，以有效降低矿井运行能耗，实现能源优化管理。在提高矿井能耗质量的同时，增强了对电能的监控和控制。

一系统构成分析

 本次设计的电能管理系统采用两级网络控制结构，监控中心PC机借助冗余工业以太网对井下作业现场各设备进行网络监控，同时借助现场总线技术对各功能电表进行集中监控管理。整个系统的构成大致可以分为两个部分:硬件部分和软件部分。

1硬件构成

 系统硬件部分主要包括系统主机、交换机、隔爆和安全电能监测和通信分站、隔爆智能电表等组成部分，如图1所示。其中，隔爆和安全电能监测和通信分站是硬件系统的核心组件，其组成部分包括光纤收发装置和MCGS触摸屏(TPC7062K)、多路串口通信服务装置、RS232转换装置和可编程控制装置（PLC）等[1-2]。

图1系统构成示意图

2软件构成

 系统软件部分利用MCGS组态软件收集井下电能设备的能耗数据，通过分析判断相关数据，设计相应的电能使用数据，方便用户实时查询用电参数，查询历史用电参数和用电曲线。此外，通过对比分析监控获得的数据和预设的数据，软件可以及时发现数据异常，并及时发出预警信息，避免安全隐患对电能使用的不利影响，提高用电效率[3]。图2是系统分界面的示意图。

图2系统分界面示意图

二系统功能分析

 设计的电能管理系统可以实现对井下生产作业中电能使用的全过程管理，同时记录各个作业环节和相应电气设备的电能能耗。此外，通过隔爆和本安电能监测装置与通信站的配合，可以构建井下用电数据库，综合收集整理用电设备的能耗数据，使其成为对实际工作具有良好指导意义的信息。这样不仅可以方便操作人员实时查询各种用电设备的实时数据和历史数据，还可以通过数据对比分析及时发现安全隐患，发出预警信息，避免故障。

三实践分析

 自井下电能管理系统投入运行以来，A矿直观地观察和了解了矿井生产作业中的电能及其消耗情况，显著降低了各种电气设备的电气故障概率，大大节省了井下生产的人力物力，提高了能源利用效率，降低了运行成本。根据过去矿井生产的电能消耗相关统计，电能管理系统投入运行后，A矿每年节约电费可超过100万元，节约电能可超过2.0×106kW·h，与此同时，也在一定程度上降低了井下作业人员的劳动强度，显著提高了综合效益。

四安科瑞Acrel-3000WEB电能管理解决方案

1概述

 用户端消耗整个电网80%的电能，用户端智能用电管理对用户的可靠性、安全性和节约用电具有重要意义。构建智能用电服务体系，全面推广用户端智能仪器、智能用电管理终端等设备用电管理解决方案，实现电网与用户的双向良性互动。用户端急需解决的研究内容主要包括:先进的计算、智能建筑、智能电器、增值服务、客户用电管理系统、需求侧管理等课题。安科瑞Acrel-3000WEB电能管理解决方案可以通过对用户端用电情况进行细致用，并对用电进行细致用

2应用场所

(1)办公建筑

(2)商业建筑

(3)旅游建筑

(4)科教文卫建筑

(5)通信建筑

(6)运输建筑

3系统结构

4系统功能

 实时监控系统人机界面友好，配电线路的运行状态以配电一次图的形式直观显示，电压、电流、功率、功率因数、电能等电参数信息实时监控，各配电电路断路器、隔离开关、地刀等电参数信息动态监控，以及相关故障、报警等信号。

(1)电能统计报表

(2)详细电参查询查询详细电参查询

(3)操作报表

(4)变压器运行监控监控

(5)实时报警

(6)查询历史事件

(7)电能质量监测

(8)遥控操作

(9)用户报告

(10)APP支持

5系统硬件配置清单

五结语

 本研究所设计的电能管理系统不仅运行安全，而且高效可靠，可以实现长期持续运行。还可以实时监控地下电气设备的电能使用情况，及时发出异常预警，根据操作人员的不同需求自动生成相应的数据报表，大大提高了供电管理质量和用电监控的有效性。此外，系统结合监控电气设备的不同特点，有针对性地设计了在线监控数据，从而保证了数据监控预警的针对性和准确性，为推动矿山现代化发展提供了坚实的保障。

[参考文献]

[1]程卫纲.矿山供电中IDP煤矿电能管理系统的应用［J］.2013,28(3)山西科技：64-66.

[2]何海涛.井下电能管理系统应用研究

[3]2022.05版安科瑞企业微网设计与应用手册