淺談煤礦井下電力監(jiān)控系統(tǒng)的應(yīng)用研究

   摘要：主要介紹了應(yīng)用煤礦井下電力監(jiān)控系統(tǒng)的重要意義，并對煤礦井下電力監(jiān)控系統(tǒng)的主要原理和基本構(gòu)成做了簡要介紹，并從隔爆監(jiān)控單元設(shè)計、通信協(xié)議設(shè)計和組態(tài)監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計等方面提出了電力監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計方法，希望能對相關(guān)從業(yè)者提供參考和借鑒。

   關(guān)鍵詞：電力監(jiān)控;煤礦井下;應(yīng)用;

   在礦井下進行施工，時刻需要消耗電能進行基本的操作維持和設(shè)備運行，因此，煤炭企業(yè)要保證井下施工中的電力供給系統(tǒng)的安全，并保障施工人員在電力環(huán)境下的施工安全。由于煤炭企業(yè)井下電力系統(tǒng)需要依靠復(fù)雜的電線網(wǎng)絡(luò)支撐，并根據(jù)使用的狀況進行內(nèi)部的調(diào)整，提供長時間的穩(wěn)定電壓和電流，所以要監(jiān)控井下電力系統(tǒng)。

1.煤礦井下電力監(jiān)控系統(tǒng)的組成和功能

1.1煤礦井下電力監(jiān)控系統(tǒng)的組成

   煤礦井下電力監(jiān)控系統(tǒng)需要依靠復(fù)雜的電線輸送系統(tǒng)和電腦控制系統(tǒng)構(gòu)成，才能實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)傳輸對電力系統(tǒng)的安全控制和監(jiān)督。而煤礦井下電力監(jiān)控系統(tǒng)主要由地面部分、井下電力監(jiān)測站點和防爆高低壓開關(guān)構(gòu)成。地面部分需要使用狀況良好的計算機保證基本的運算和數(shù)據(jù)收集，并為監(jiān)控系統(tǒng)提供實時的信息記錄，還需要地面交換機來保證信息的及時輸送和傳譯山，能夠?qū)⒌叵聜魉偷男畔⑥D(zhuǎn)化成有效的信息進行監(jiān)控系統(tǒng)內(nèi)部的傳輸，還需要穩(wěn)定的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備，保證監(jiān)控系統(tǒng)處于有效的網(wǎng)絡(luò)下，才能實現(xiàn)信息在設(shè)備之間的傳輸和信息的運算分析，此外，還需要打印機保證信息的轉(zhuǎn)換和收集。而井下站點需要通訊服務(wù)器、供電設(shè)備和光端設(shè)備，幾種設(shè)備組成信息的收集和傳輸網(wǎng)絡(luò)，并由供電設(shè)備提供地下監(jiān)控系統(tǒng)需要的電力資源，保證各設(shè)備的正常運作。監(jiān)控系統(tǒng)主要的構(gòu)成部分是防爆高低壓開關(guān)設(shè)備，主要依靠這一設(shè)備實現(xiàn)對電力網(wǎng)絡(luò)的控制，主要由通訊服務(wù)器、防爆箱和斷路器組成，能夠?qū)崿F(xiàn)對電力系統(tǒng)的監(jiān)控和調(diào)節(jié)。

1.2煤礦井下電力監(jiān)控系統(tǒng)的主要功能

   煤礦井下電力監(jiān)控系統(tǒng)可以實現(xiàn)電力系統(tǒng)的信息收集，不斷更新和記錄電力系統(tǒng)中的模擬量、狀態(tài)量和脈沖量，采集電力系統(tǒng)中的信號信息，并實現(xiàn)數(shù)字化的信息傳遞，將有效的信息通過地下站點、地面部分和防爆高低壓開關(guān)構(gòu)成的網(wǎng)絡(luò)輸送到監(jiān)控系統(tǒng)中[2]。通過對收集到的信息的解讀和分析，煤礦井下電力監(jiān)控系統(tǒng)能夠判斷電路的使用狀態(tài)，并對可能出現(xiàn)的安全問題進行預(yù)警分析和數(shù)據(jù)計算。同時，系統(tǒng)還能夠?qū)崿F(xiàn)數(shù)據(jù)記錄和信息留存功能，將收集到的信息存儲在設(shè)備的硬盤中，并提供相應(yīng)的查詢支持。通過記錄信息，監(jiān)控系統(tǒng)還能進行電力分析模擬，將記錄中的信息輸送到構(gòu)建的模型中獲得相應(yīng)的預(yù)警信息。當(dāng)設(shè)備出現(xiàn)故障和問題時，系統(tǒng)還可以通過自身的信息收集能力和數(shù)據(jù)存儲能力將出現(xiàn)問題時的數(shù)據(jù)記錄在存儲裝置中，以便日后分析解讀，并通過對存儲數(shù)據(jù)的分析提供相應(yīng)的預(yù)警報告。此外，煤礦井下電力監(jiān)控系統(tǒng)還具備一部分通訊設(shè)備，能夠?qū)崿F(xiàn)各個站點之間的連接，并通過將信息輸送到操作人員的電腦系統(tǒng)中實現(xiàn)人機的互聯(lián)，操作人員能夠收到監(jiān)控系統(tǒng)實時傳輸?shù)男畔?shù)據(jù)，并根據(jù)數(shù)據(jù)信息判斷電力運行的狀態(tài)和井下施工的狀況，并對監(jiān)控系統(tǒng)和煤礦設(shè)備進行調(diào)整，確保施工人員和施工設(shè)備的安全。煤礦井下電力監(jiān)控系統(tǒng)能夠提供及時準(zhǔn)確的信息，并為管理人員提供相應(yīng)的管理權(quán)限，管理人員還可以查看以往的錯誤記錄和信息分析報告。系統(tǒng)還能夠為電力系統(tǒng)和監(jiān)控系統(tǒng)自身提供備用的電力能源，以便應(yīng)對可能發(fā)生的緊急情況實現(xiàn)安全保障。

2.煤礦井下電力監(jiān)控系統(tǒng)的構(gòu)成原理

   煤礦井下電力監(jiān)控系統(tǒng)主要依靠網(wǎng)絡(luò)信息傳輸和運算實現(xiàn)電力監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)備之間的連接，并通過計算得到的信息控制電力系統(tǒng)。防爆高低壓開關(guān)設(shè)備能夠?qū)﹄娏ο到y(tǒng)的開斷進行控制，并收集電力系統(tǒng)中的電壓電流信息和應(yīng)用數(shù)據(jù)，并將信息回傳，通過地下站點將信息傳遞給地上的控制點，在這一過程中，收集到的信息要經(jīng)過不斷的加工和分析，并最終將有效的、可讀的信息傳遞給地上的管理操作人員。管理操作人員借助電力監(jiān)控系統(tǒng)提供的信息分析井下施工的狀況，并指揮人員進行下一步操作，控制電力系統(tǒng)和煤礦設(shè)備的工作狀況。

3.煤礦井下電力監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計和應(yīng)用

3.1煤礦井下電力監(jiān)控系統(tǒng)隔爆監(jiān)控單元設(shè)計

   煤礦井下電力監(jiān)控系統(tǒng)中的井下站點要實現(xiàn)信息的中轉(zhuǎn)和傳輸，將井下收集到的信息進行集中，并轉(zhuǎn)化為易于接受的信息傳遞給地上的信息收集處，是監(jiān)控系統(tǒng)中的重要節(jié)點和轉(zhuǎn)換點。通過外部電力能源的供電，地下電力監(jiān)控系統(tǒng)的各個組成部分和設(shè)備才能夠?qū)崿F(xiàn)正常的運作。通過設(shè)備中裝配的信號傳輸設(shè)備和傳輸協(xié)議，可以構(gòu)建基本的電力監(jiān)控系統(tǒng)的傳輸方式。通訊設(shè)備主要由編程控制器、通訊模塊、以太網(wǎng)模塊、光纖模塊、人機界面、開關(guān)電源等成分構(gòu)成，將收集到的信息遠程傳輸給地面的站點和信息收集系統(tǒng)，并通過一系列的信息轉(zhuǎn)化和解碼編程，實現(xiàn)煤礦井下電力監(jiān)控系統(tǒng)的有效信息傳遞和控制。

3.2煤礦井下電力監(jiān)控系統(tǒng)通信協(xié)議設(shè)計

   為了實現(xiàn)煤礦井下電力監(jiān)控各系統(tǒng)的高效信息傳遞，需要對系統(tǒng)中的信號信息進行編程，建立信息信號，并采用高質(zhì)量的設(shè)備防止信息的誤傳和漏傳。對信息信號采用編碼和解碼方式，能夠為信息的高質(zhì)量傳輸提供可能。大多數(shù)信息傳輸信號都采用編程的方式傳遞信息，并運用十六進制的方式儲存信號信息。其中，主要通過開始字、地址字、校驗字、結(jié)束字實現(xiàn)信息的編碼和控制，在編程的過程中嚴格按照計算機語言進行信息的記錄和傳輸。在開始字的開頭要采用統(tǒng)一的十六進制的編碼，以便信息在傳輸設(shè)備和站點之間的識別和確認。而地址字則要采用準(zhǔn)確的記錄方式，確保信息地址信息的有效傳輸，并在信息的傳遞過程中不斷增加地址位置信息，實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)間的互傳，在最終到達管理者的設(shè)備時，能夠?qū)⒕幊毯痛a逆向解讀出來，實現(xiàn)信息的可讀性。校驗字是為了確保信息的標(biāo)準(zhǔn)和監(jiān)控系統(tǒng)內(nèi)的傳輸設(shè)置的識別信息，通過校驗碼能夠?qū)崿F(xiàn)設(shè)備內(nèi)部的傳輸。而結(jié)束碼是信息結(jié)束的標(biāo)志，能夠為設(shè)備的解讀系統(tǒng)提供基本的信號信息，指明該條信息傳輸?shù)男盘栆呀?jīng)結(jié)束，為信號解讀提供便利。

3.3煤礦井下電力監(jiān)控系統(tǒng)組態(tài)監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計

   通過井下電力監(jiān)控系統(tǒng)的分析，井下電力監(jiān)控系統(tǒng)主要依靠網(wǎng)絡(luò)傳輸協(xié)議將信息傳遞給各個站點，并最終將信息分析呈遞給系統(tǒng)的操作和管理人員。因此，要對電力監(jiān)控的網(wǎng)絡(luò)進行設(shè)計，設(shè)計符合基本認知的操作系統(tǒng)和傳輸代碼，并在實際操作中應(yīng)用。

4.安科瑞電力監(jiān)控系統(tǒng)產(chǎn)品介紹與選型

4.1概述

         Acrel-2000Z電力監(jiān)控系統(tǒng)是安科瑞電氣股份有限公司根據(jù)電力系統(tǒng)自動化及無人值守的要求，針對35kV及以下電壓等級研發(fā)出的一套分層分布式變電站監(jiān)控管理系統(tǒng)。該系統(tǒng)是應(yīng)用電力自動化技術(shù)、計算機技術(shù)和信息傳輸技術(shù)，集保護、監(jiān)測、控制、通信等多功能于一體的開放式、網(wǎng)絡(luò)化、單元化、組態(tài)化的系統(tǒng)，適用于35kV及以下電壓等級的城網(wǎng)、農(nóng)網(wǎng)變電站和用戶變電站，可實現(xiàn)對變電站方位的控制和管理，滿足變電站無人或少人值守的需求，為變電站安全、穩(wěn)定、經(jīng)濟運行提供了堅實的保障。

4.2應(yīng)用場所

辦公建筑（商務(wù)辦公、國家機關(guān)辦公建筑等）

商業(yè)建筑（商場、金融機構(gòu)建筑等）

旅游建筑（賓館飯店、娛樂場所等）

科教文衛(wèi)建筑（文化、教育、科研、醫(yī)療衛(wèi)生、體育建筑）

通信建筑（郵電、通信、廣播、電視、數(shù)據(jù)中心等）

交通運輸建筑（機場、車站、碼頭建筑等）

廠礦企業(yè)建筑（石油、化工、水泥、煤炭、鋼鐵等）

新能源建筑（光伏發(fā)電、風(fēng)能發(fā)電等）

4.3系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

          Acrel-2000Z電力監(jiān)控系統(tǒng)釆用分層分布式設(shè)計，可分為三層：站控管理層、網(wǎng)絡(luò)通信層和現(xiàn)場設(shè)備層，組網(wǎng)方式可為標(biāo)準(zhǔn)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)、光纖星型網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)、光纖環(huán)網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，根據(jù)用戶用電規(guī)模、用電設(shè)備分布和占地面積等多方面的信息綜合考慮組網(wǎng)方式。

4.4設(shè)備選型

5.結(jié)束語

   煤礦井下電力監(jiān)控系統(tǒng)能夠為煤炭企業(yè)的生產(chǎn)提供基本的電力信息支持，持續(xù)向管理操作人員輸送井下電力的工作信息，以便管理操作人員針對施工的狀況調(diào)整井下人員的工作狀態(tài)和煤礦設(shè)備的生產(chǎn)目標(biāo)。

參考文獻

[1]趙大磊.煤礦井下電力監(jiān)控系統(tǒng)的應(yīng)用研究.

[2]柳叢.煤礦井下高壓供電系統(tǒng)失壓保護技術(shù)的研究[J].煤礦機電，2015(1):26-29.

[3]安科瑞電力監(jiān)控與保護類產(chǎn)品選型手冊,2022.07.

[4]安科瑞企業(yè)微電網(wǎng)設(shè)計與應(yīng)用手冊，2022.05.

作者簡介：

任運業(yè)，男，現(xiàn)任安科瑞電氣股份有限公司，主要從事微機保護測控裝置和電力監(jiān)控系統(tǒng)的研發(fā)與應(yīng)用。