矿井自动化供电远程监测及控制系统的研究

矿井自动化供电远程监测及控制系统的研究

郝小刚

陕西麟北煤业开发有限责任公司 陕西省宝鸡市 721599

【摘要】本文围绕矿井自动化供电远程监测及控制系统的相关问题进行研究与分析，首先从关键功能、系统构成以及系统特点三个方面，对自动供电系统方案的实现问题进行阐述，然后侧重探讨配电柜保护测控装置的构成与主要特点，仅供相关人士参考与借鉴。

【关键词】矿井；自动化供电；远程监测

众所周知，煤矿井下工作面所进行的排水、通风、运输、挖掘以及开采等一系列作业都与电能支持存在非常密切的关联性。井下工作面供电开关柜内电力保护设备投入使用时间过长，相对陈旧，电力系统相关参数无法与现代化建设发展需求相适应，无法满足电力故障分析功能的实现，常导致故障状态下越级跳闸现象的发生，严重影响供电可靠性水平。在这一背景下，通过数字化变电站技术改造的方式，构建矿井自动化供电远程监测及控制系统，满足遥测、遥调、遥信以及遥控功能的实现，已成为业内人士高度重视的一项课题，更是煤矿井下工作面变电站实现无人值守的重要基础与前提。

1 自动供电系统方案

1）关键功能：基于煤矿井下工作面生产作业实际情况，构建自动化供电远程监测及控制系统应具备以下几个方面的功能：第一，遥测。即实现对井下作业面现场信号的实时性采集与整理，所涉及到的信号参数包括过载整定、断路整定、漏电延时、负载电流、进线电压、功率、电流、电网频率等，尽可能保障上述数据远程采集的全面性与精确性；第二，遥信。即满足井下工作面运行状态实时性监控的功能需求。通过对运行信息的采集与整理，对井下作业面相关设备运行状态进行全面掌握，以声光报警设备信号为提示，对报警限值以及定位装置进行合理设置，以便井下作业面在出现漏电、过电压、短路以及欠压等故障的情况下能够远程自动定位故障发生部位，对故障原因进行针对性分析，实现对故障的高效处理；第三，遥控。即应满足对井下作业现场运行状态实时性监控的功能需求。基于识别软件对自动分闸/合闸指令进行调节控制，以满足远程遥控开关进行分合操作的目的。同时，在发生故障或意外事件的情况下，能够对开关综合保护器进行远程控制，在不停电状态下实现复位，并对开关整定值进行实时性修改；第四，遥调。由 地面远 程 设定 高 压开关的整定 权属 于地面调度中心（井上优先）或属于井下现场（井下优先），当设定为井上优先时，由地面控制中心控制综保的整定值。

2）系统构成：整套矿井自动化供电远程监测及控制系统的基本构成如下图（见图1）所示，由地面控制中心、分供电站、以及程序控制单元这几个部分构成。监测功能的实现以地面控制主机以及智能化接口设备为依托，提供基于485标准系列通信接口，同时满足故障快速诊断功能需求，达到控制可靠、精确、实时的目的。

图1：矿井自动化供电远程监测及控制系统构成示意图

3）系统特点：整套系统在实际运行中具备以下几个方面的特点与优势：第一，整套系统功能完善，可操作性强，可支持管理人员通过Web页面浏览操作程序，且用户可以根据供电网络的变化情况对配电图进行设计优化，整体性能可靠且稳定；第二，系统具备较高传输速率，有较大信息量，通信接口根据用户实际运行需求提供RS485以及以太网两类，实际使用方便灵活；第三，可以在地面的的远程控制系统中对井下多个分供电站开关运行状态进行实时性显示与记录，以方便运行人员对故障状态以及关键信息进行实时性监测；第四，与煤矿井下工作面多支路供电网络要求相契合，系统有良好的适应性以及功能可拓展性。

2 配电柜保护测控装置

1）二次设备和网络设备：在测控功能一体化管理模块中增加对一次设备运行状态的监视功能，以满足对历史故障数据、历史事件信息的查询，确保报表完整性。同时，对电压、功率、电流以及开关位置进行全面监视，实现对电能质量、谐波抑制的可视化监控。在此基础之上，借助于地面监控中心对矿井下工作面开关遥控操作、保护功能投入/退出功能，以及定值调阅功能进行动态控制。

2）矿用智能保护器：于煤矿井下开采工作面供电站高爆开关装置内安装矿用智能保护器装置，就地模拟量并对所采集数据信息进行数字化输入处理，搭载点对点光纤网络上传至中央变电所传输接口，同时对地面集成保护测控主机所传递控制指令进行后与执行。矿用智能保护器装置经PT供电，配备储能电熔装置，符合高瓦斯浓度条件下井下工作面的运行要求，且能够在失电状态下保持持续性运行。除此以外，整套矿用智能保护器还具备保护性功能，正常通信状态下不启用就地保护功能，搭载地面集成保护测控主机满足全站保护需求。通信中断状态下启用就地保护功能，确保井下作业面通信传输的可靠性与持续性。

3）矿用隔爆型光传输接口：由矿井综采工作面变电所为矿用隔爆型光传输接口的提供供电支持，严格遵循现行爆炸性气体环境用电器设备相关要求投入生产，取得防爆检验合格证明文件以及安全标志使用证件。在整套自动化供电远程监测控制系统中，设置投入矿用隔爆型光传输接口的主要目的是实现多芯光纤集成四芯光纤上传同步采样信息至地面集成保护测控主机。与此同时，经集成保护测控主机所下发相关操作指令可转发至矿用智能保护器中。传输接口通过对GPS时间服务器同步采样信号的接收，实现调节控制矿用智能保护器装置采样同步性的目的，对确保光纤网络系统的稳定运行有积极作用。

4）集成保护测控装置：煤矿井下工作面供电远程监测与控制系统保护主机引入多DSP内核与超大规模FPGA并行处理技术，有强大运算能力，投入单台装置的运算能力可满足供电远程监测以及控制功能需求，可保证煤矿井下工作面漏电保护集中选线功能的实现，优化整套系统漏电保护工作性能，且确保采样数据的同步性以及应用功能的可拓展性。

3 结束语

本文上述分析中围绕煤矿井下工作面供电远程监测与控制系统的设计问题展开分析与阐述，结合井下作业面生产管理以及供电模式的具体特点展开系统设计，建立在计算机数字通信技术的基础之上，确保远程分布式监测控制功能的实现，对克服井下工作面常见越级跳闸供电保护问题有重要意义，对促进供电管理数字化水平以及智能化水平提升有积极意义。

参考文献：

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