摘要： 介紹了KJ626煤礦供電監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計方案，該系統(tǒng)是一套基于工業(yè)以太網(wǎng)和現(xiàn)場總線智能通訊技術(shù)，采用WINCE嵌入式軟件、分布式實時數(shù)據(jù)庫和MACS-SCADA工控組態(tài)軟件技術(shù)，對煤礦井下高低壓電網(wǎng)進行實時電力數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)記錄、故障診斷、故障記錄、自動化控制以及管理的大型網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控管理系統(tǒng)，實現(xiàn)了對井下供電系統(tǒng)及其用電設(shè)備的“四遙”（遙信、遙測、遙控、遙調(diào)）功能。同時介紹了該系統(tǒng)在同煤塔山煤礦的應(yīng)用情況。
關(guān)鍵詞：電力監(jiān)控；MACS-SCADA；工業(yè)以太網(wǎng)；現(xiàn)場總線；
Abstract: KJ626 Mine electric power supply control system design proposal was introduced, the system is based on a set of Industrial Ethernet and Fieldbus intelligent communications technology, using Windows CE embedded software, Distributed real-time database and the MACS-SCADA control configuration software. Real-time power data acquisition, Data logging, Fault diagnosis, Fault recording, Automation control and management of large-scale network monitoring and management system to high and low voltage power grid of the coal mine, "Four Remote"(Remote signaling, Remote measurement, Remote control, Remote adjustment) function with underground power supply system and electrical equipment were achived. And introduced the application of the system in the Tashan mine of Tongmei Group.
Keywords: Power monitoring; MACS-SCADA; Industrial Ethernet; Fieldbus;
1 概述
如今煤礦機械化和自動化程度的不斷提高, 安全供電是保證各個生產(chǎn)環(huán)節(jié)的正常運行的必要條件。煤礦供配電系統(tǒng)可靠的運行對煤礦的安全生產(chǎn)顯得十分重要。盡管近年來煤礦供電管理部門在改進井下配電裝備、應(yīng)用新技術(shù)成果的同時，不斷強化人員素質(zhì)的管理，使煤礦井下供電系統(tǒng)的可靠性得到了提高，但由于人為因素造成的供電事故時有發(fā)生，影響了煤礦的安全生產(chǎn)。另外，供電部門每天用于值班和線路維護的工作人員較多，勞動生產(chǎn)率較低。因而，對井下供電系統(tǒng)實施微機保護和監(jiān)控以及實現(xiàn)變電所無人值守就顯得十分迫切。就目前的煤礦供電系統(tǒng)而言，雖然微機保護和監(jiān)控系統(tǒng)也得到了應(yīng)用，但主要是針對地面供電系統(tǒng)，用于井下的微機保護和監(jiān)控裝置還不多，大部分是在防爆開關(guān)中設(shè)置漏電保護、過載保護、短路保護、欠壓保護、斷相保護等保護功能,采區(qū)內(nèi)配電設(shè)備的聯(lián)網(wǎng)功能較弱。實現(xiàn)井下變電所無人值守, 就是要實現(xiàn)遙信、遙測、遙控、遙調(diào)四遙功能和各種保護功能。KJ626煤礦供電監(jiān)控系統(tǒng)針對煤礦供配電系統(tǒng)的特點，采用地面電力自動化系統(tǒng)的最新技術(shù)、嵌入式技術(shù)、分布式網(wǎng)絡(luò)技術(shù)等開發(fā)的新一代煤礦電力監(jiān)控系統(tǒng)，可對煤礦地面和井下供電系統(tǒng)實施一體化的實時監(jiān)控，該系統(tǒng)為礦井電網(wǎng)的安全運行提供了現(xiàn)代化的管理手段。
2 系統(tǒng)組成與功能
2.1 系統(tǒng)組成
KJ626煤礦供電監(jiān)控系統(tǒng)主要由井下電力監(jiān)控設(shè)備和地面中心站組成。在地面電力監(jiān)控調(diào)度中心安裝系統(tǒng)主機及相關(guān)設(shè)備，將井下供電監(jiān)控設(shè)備信號通過環(huán)網(wǎng)交換機傳送到地面電力監(jiān)控調(diào)度中心，集中控制管理。
本系統(tǒng)可分為四個層次：基礎(chǔ)設(shè)備層（高低壓綜合保護器）、中控層（KJ626-F電力監(jiān)控分站、傳輸通訊層（井下環(huán)網(wǎng)交換機）、地面監(jiān)視監(jiān)控層（地面電力監(jiān)控調(diào)度中心）可顯示供電系統(tǒng)運行圖和各種圖表曲線等。其中基礎(chǔ)設(shè)備層主要完成高低壓開關(guān)數(shù)據(jù)采集、計算、保護和控制執(zhí)行，并通過RS485總線接入電力監(jiān)控分站中，監(jiān)控分站與傳輸通訊層連接，通過傳輸通訊平臺將信號轉(zhuǎn)換成光信號高速傳輸?shù)降孛姹O(jiān)視監(jiān)控層（地面電力監(jiān)控調(diào)度中心）。
KJ626煤礦供電監(jiān)控系統(tǒng)框圖如下圖1。
圖1 KJ626煤礦供電監(jiān)控系統(tǒng)框圖
2.2 系統(tǒng)主要功能
圖2所示為KJ626煤礦供電監(jiān)控系統(tǒng)中的供電系統(tǒng)圖，它能實時反映饋電開關(guān)分/合狀態(tài)、電流、電壓、功率、溫度等模擬量數(shù)值、變壓器及電纜是否帶電等。該系統(tǒng)供電圖可局部放大。
圖2 KJ626煤礦供電監(jiān)控系統(tǒng)中的供電系統(tǒng)圖
(1) 遙信功能: 實時反映開關(guān)的分、合閘狀態(tài),包括開關(guān)運行參數(shù)、正常、事故遙信變位。
(2) 遙測功能: 實時監(jiān)測供電系統(tǒng)的電壓、電流、有功功率、無功功率、有功電量、無功電量、功率因數(shù)及絕緣監(jiān)視電阻等電力參數(shù)。如圖3所示。
圖3 KJ626煤礦供電監(jiān)控系統(tǒng)“四遙”功能
(3) 遙控功能: 地面遠程控制及閉鎖、井下開關(guān)斷路器或接觸器的遙控分、合閘操作、保護信號復(fù)歸操作和啟動錄波操作等。
(4) 遙調(diào)功能: 遠方保護定值召喚、整定修改及打印。設(shè)定時為了定值設(shè)定的安全可靠, 分定值預(yù)設(shè)和定值固化兩步進行。
(5) 保護功能: 具有漏電閉鎖、過流（短路、過負荷等）、欠壓、過壓、接地、斷相保護功能，抗干擾能力強，動作準確可靠，速度快。
(6) 自診斷功能：當系統(tǒng)中綜合保護器、分站、傳輸光纜等設(shè)備發(fā)生故障時，報警并記錄故障時間和故障設(shè)備，以供查詢及打印。如圖4所示。
(7) 系統(tǒng)具有以地點、名稱和設(shè)備編號為索引的存儲和查詢功能：饋電開關(guān)分/合等開關(guān)量變化時刻及狀態(tài)；設(shè)備故障/恢復(fù)正常工作時刻及狀態(tài)等；過流（短路、過負荷等）、過壓、斷相、接地、漏電、誤操作等保護/恢復(fù)時刻及狀態(tài)；
(8) 系統(tǒng)具有模擬量實時曲線和歷史曲線顯示功能。能在同一坐標上用不同顏色顯示最大值、平均值、最小值等曲線?？稍O(shè)時間標尺，并可顯示出對應(yīng)時間標尺的模擬量值和時間等。系統(tǒng)應(yīng)能在同一時間坐標上，同時顯示模擬量曲線和開關(guān)狀態(tài)圖等。
(9) 系統(tǒng)具有軟件自監(jiān)視功能。
(10) 系統(tǒng)上位機具有實時顯示各種監(jiān)測數(shù)據(jù)、圖形、曲線和表格等功能, 能夠完成歷史曲線打印、報表查詢、報表設(shè)計和圖形繪制等功能。
(11) 系統(tǒng)具有人機對話功能，以便于系統(tǒng)生成、參數(shù)修改、功能調(diào)用、控制命令輸入等。并具有操作權(quán)限管理功能。
(12) 系統(tǒng)具有雙機切換功能。系統(tǒng)主機雙機備份，并具有手動切換功能。當工作主機發(fā)生故障時，備份主機投入工作。
圖4 KJ626煤礦供電監(jiān)控系統(tǒng)故障報警日志記錄
4 系統(tǒng)主要技術(shù)指標
4.1模擬量/累計量輸入傳輸處理誤差
模擬量/累計量輸入傳輸處理誤差不大于1.0%。
4.2系統(tǒng)巡檢周期與控制響應(yīng)時間
系統(tǒng)巡檢周期小于10s。遠程控制響應(yīng)時間與異地控制響應(yīng)時間均小于系統(tǒng)巡檢周期，就地控制響應(yīng)時間不大于2s。
4.3最大傳輸距離
綜合保護器至分站之間的傳輸距離不小于2km；分站與交換機之間的傳輸距離不小于10km。
4.4最大監(jiān)控容量
系統(tǒng)理論可接入分站數(shù)量為：16臺。分站理論可接入的饋電開關(guān)數(shù)量為：32臺。
4.5雙機切換時間
從工作主機故障到備用主機投入正常工作時間小于2min。
4.6傳輸性能
a)交換機與交換機之間及與分站之間通信：
傳輸方式：單模光纖；
傳輸速率：10/100/1000Mbps自適應(yīng)；
光功率：（-25～0）dBm；
最大傳輸距離：10km。
b)分站與饋電開關(guān)之間通信：
傳輸方式：RS485
傳輸速率：9600bps
信號傳輸電壓峰峰值：（1～5）V；
信號傳輸電流幅值：≤15mA；
最大傳輸距離：2km；
c)交換機與計算機之間的通信：
傳輸方式：單模光纖
傳輸速率：10/100/1000Mbps自適應(yīng)；
光功率：（-25～0）dBm；
最大傳輸距離：10km。
4.7誤碼率
誤碼率不大于10-8。誤碼率測試如圖5所示。
圖5 KJ626煤礦供電監(jiān)控系統(tǒng)誤碼率測試
5 系統(tǒng)應(yīng)用
塔山煤礦電網(wǎng)監(jiān)測監(jiān)控系統(tǒng)自安裝運行后,為指揮生產(chǎn)用電和節(jié)電工作提供了可靠的依據(jù),提高了塔山煤礦的用電管理水平,可靠的實現(xiàn)了遙信、遙測、遙控、遙調(diào)，進一步推進了煤礦供電管理向數(shù)字化，智能化的發(fā)展。
