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浅谈煤矿井下电力监控系统的改造研究

文章更新时间：2023-09-07　点击量：250

摘要：目前，我国许多煤矿企业在市场环境中的发展越来越困难。同时，随着煤矿企业经营成本的不断提高，煤矿企业的利润率进一步降低，使许多煤矿企业难以在复杂的市场环境中生存和发展。鉴于此，本文主要分析了煤矿地下电力监测系统的改造。

关键词：电力监控系统；煤矿井下；改造；

随着科技的进步，煤矿企业安全改造和现代化建设进程的不断深化和发展，国内煤炭行业悄然开展了“五优"矿山建设和数字化矿山建设。为保证矿山生产调度的可靠性，增设了矿山电力保护监测系统，实现全矿电力调度管理的规范化、科学化运行，在当前环境下尤为重要。

1概述

1.1矿区电力系统不能全覆盖监控

在电力自动化监控装置的初始设计中，地下和地面变电站的高压开关大多采用更换保护装置或通信装置的方式，基本实现了电气信号监控和部分高开遥控操作功能。由于通信不兼容，矿区内有许多新变电站和改造后的变电站无法实现监控，由于早期资金和技术的限制，一些重要的地面负荷（如瓦斯抽放站、立井风机房、压风机房等）无法将数据上传到电力监控系统，还需要人员24小时值班，随时准备倒闸操作和日常操作检查。

1.2装置通信能力不足

在后续发展过程中，煤矿增加了两个采区供电和两个地面变电站供电。原电力自动化监控装置预留的备用通信接口不足以支撑多余设备的接入；同时，原有监控系统主要采用电缆通信，通信速率最大为100兆/秒。此外，监控设备数量众多，在实际运行环境中也受到大型设备的电磁干扰，通信卡频繁发生。

1.3监控装置监控的电气参数有限

地下开关短路跳闸故障发生时，调度监控人员无法快速了解地下配电室高压设备情况，保护报告的故障信息，排除技术人员故障，快速分析事故，自检高压设备。

2煤矿井下电力监测系统组成分析

2.1系统硬件组成

系统硬件主要由电力监控分站、高压配电装置、低压组合开关、智能保护控制器、防雷器、防爆开关、工业控制器、打印机、UPS电源及配件组成。

电力监控分站主要有三个部分：数据采集、显示控制和通信传输。具体来说，电力监控分站收集高压馈电开关内置的综合保护信息，显示在当地触摸屏上，然后连接煤矿网络，上传到地面，接收工业控制机的控制信号，控制高压馈电开关的动作。

电力监控分站主要由变压器、电源、备用电池、显示屏、键盘、通信管理机、光端机或光电转换模块（至少两光两电）组成。

2.2供电监控系统

供电监控系统主要用于煤矿供电系统和运行设备的监控、控制、管理和安全保护，实现供电系统和设备的在线参数监控、远程操作控制、实时事故报警、数据统计分析、运行安全保护、电力计量管理等监控和管理功能；提供“八遥控制"，如遥控、遥信、遥控、遥控、遥控、遥播、遥信和遥试、事故报警、保护、定位和快速解决事故的手段，具有解决电力运行问题的实用方案，如供电系统越级跳闸、电压波动跳闸、漏电接地选线、突发停电事故恢复、负荷控制等，是加强供电管理、减少事故、减少损失、节约电能、提高运行效率和管理水平的最新现代化工具。采用系统网络远程操作控制和智能程序控制技术，实现煤矿供电系统和生产设备的全面自动化、无人值守、智能监控和管理。

电力监控系统建立在1000M冗余工业以太环网、高速专用电力监控现场总线、CAN/Ｒ由S485工业现场总线和无线通信组成的多层分布式煤矿宽带工业网络平台配备了各种电力监控应用软件，是集监控、显示、保护、控制、采集等功能于一体的监控系统。根据需要，可在不同网络层连接不同通信界面的各种监控装置、设备和环境监控系统，兼容各种接口设备。同时，提供标准数据界面，实现与矿山自动化信息平台的无缝连接，为信息平台提供电力数据，实现全矿山安全生产监控与自动化、信息系统的一体化。

系统将供电系统监控、变电站环境监控、IP广播、视频等多源异质数据有机集成，实现电力监控、视频、语音、广播联动，建立综合多媒体数字电力监控管理系统，监控内容和范围更广泛、更全面，使管理和控制人员在综合多媒体信息环境中实现更可靠的远程管理和控制。

3煤矿地下电力监测系统改造

3.1电力监控系统监控主站升级系统

矿井调度室电力监控中心更换安装了6台工业监控服务器和4台工业电力监控上位机。为防止未来使用过程中计算机病毒入侵的可能性，保证监控系统软件系统的安全可靠运行，采用linux中文版操作系统，升级安装了6台千兆网络交换服务器、6台光纤网络交换服务器、1tai独立无间断电源系统和1台综合信息发布系统。

3.2电力监控系统监控分站优化

在地下和地面各变电站电力监控系统分站改造中，各变电站数据传输分站装置新配备防爆千兆光纤交换服务器。对于新建变电站，保护直接接入光纤交换机进行通信，将原监控系统的百兆通信传输升级为千兆传输，避免源头传输堵塞、信号丢包、数据延迟等情况，实现各分站之间的环网。在保证监控分站供电电源方面，采用KDW0.3/660A双回路无间断电源装置，确保全矿失电等ji端情况下监控系统正常运行。

3.3自动控制系统内部功能设计

在设计电力监控系统时，要注意系统的功能模块设计，能够实现相应的功能。1)系统应具有地下电力系统的四遥功能，并能快速定位故障节点、故障类型、故障信息记录等内容。2)系统应能够实现各保护装置和设备的网络运行，并根据不同设备的特点进行参数保护和控制，实现各设备的自动控制，实现电力设备的在线监控。3)系统应能够实时监控各电力设备的运行状态，并能够发布各种数据信息的历史曲线和图表数据，使这部分内容更加直观。在此类数据信息的权限设置上，应根据不同类型的用户进行分级用户共享。第四，系统还应能够利用红外线全面调整各保护器的参数。同时，供电设备也应实现不间断运行，更好地适应恶劣的地下环境，实现各设备的正常运行。第五，做好系统界面设计，提供相对和谐的人际交互界面，自由切换各子系统等模块，显著提高系统的运行效果。

3.4电力监控系统单元节点改造

每个高爆开关都增加了DMP-5102B智能终端。智能终端可以收集开关的位置信息、电气信号量和温度信息，并与综合保护装置通信，打包综合保护动作事件信息，通过光纤传输传输到监控分站。

3.5遥控、遥控和视频联动应用

新增的智能终端可以在当地收集电气数据的同时，将各开关断路器的控制电路连接到各个智能终端，使操作人员能够在调度室远程控制各变电站开关的断路器开关。同时，在各变电站wu死角的情况下安装了海康威视自动跟踪球形摄像头，远程操作时将摄像头对准开关，观察远程操作时开关的位置变化和运行情况，监督和远程监控人员的现场操作情况。

4安科瑞电力监控系统产品介绍及选型

4.1概述

Acrel-2000Z电力监控系统是安科瑞电气有限公司根据电力系统自动化和无人值守要求，为35kV及以下电压等级开发的分层分布式变电站监控管理系统。该系统是一个开放式、网络化、单元化、组态化的系统，应用于电力自动化技术、计算机技术和信息传输技术，集保护、监控、控制、通信等多功能于一体。适用于35kV及以下电压等级的城市网络、农村网络变电站和用户变电站，可实现变电站方向的控制和管理，满足变电站无人值守或少人值守的需要，为变电站的安全、稳定、经济运行提供了坚实的保障。

4.2应用场所

办公楼（商务办公、国家机关办公楼等）

商业建筑（商场、金融机构建筑等）

旅游建筑(酒店、娱乐场所等)

科教文卫建筑(文化、教育、科研、医疗卫生、体育建筑)

通信建筑(邮电、通信、广播、电视、数据中心等)

交通建筑(机场、车站、码头建筑等)

建筑（石油、化工、水泥、煤炭、钢铁等）

新能源建筑（光伏、风能等）

4.3系统结构

Acrel-2000Z电力监控系统采用分层分布式设计，可分为三层：站控管理层、网络通信层和现场设备层。网络组装方式可为标准网络结构、光纤星网络结构和光纤环网络结构。根据用户用电规模、用电设备分布和占地面积等信息，综合考虑网络组装方式。