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摘要：為了解決原有電力監控係統存在的通信混亂、傳感器采集速度慢、數據集中處理能力較差等問題，對煤礦電力監控係統進行了設計，即對電力係統地麵主站調度監控係統、井下電力監控分站和礦用綜合保護測控裝置進行了設計，並對其運行原理進行了分析，解決了通信混亂、傳感器采集速度慢、數據集中處理能力差等問題，為其他煤礦電力監控係統的設計提供了一定的參考，也為煤礦電網的穩定運行做出了一定的貢獻。
關鍵詞：電力監控；傳感器；綜合保護；監控分站
0引言
中(zhong)國(guo)煤(mei)炭(tan)資(zi)源(yuan)儲(chu)量(liang)豐(feng)富(fu)。伴(ban)隨(sui)著(zhe)煤(mei)炭(tan)資(zi)源(yuan)的(de)大(da)量(liang)開(kai)采(cai)，開(kai)采(cai)煤(mei)炭(tan)資(zi)源(yuan)所(suo)需(xu)要(yao)的(de)能(neng)源(yuan)也(ye)在(zai)逐(zhu)步(bu)增(zeng)加(jia)。電(dian)力(li)資(zi)源(yuan)是(shi)維(wei)持(chi)煤(mei)礦(kuang)生(sheng)產(chan)的(de)重(zhong)要(yao)資(zi)源(yuan)，供(gong)電(dian)性(xing)能(neng)直(zhi)接(jie)影(ying)響(xiang)著(zhe)煤(mei)礦(kuang)的(de)正(zheng)常(chang)生(sheng)產(chan)。由(you)於(yu)煤(mei)礦(kuang)電(dian)路(lu)負(fu)載(zai)不(bu)穩(wen)定(ding)、井jing下xia環huan境jing惡e劣lie等deng問wen題ti，煤mei礦kuang電dian力li係xi統tong極ji易yi發fa生sheng故gu障zhang且qie故gu障zhang檢jian修xiu十shi分fen複fu雜za，這zhe均jun使shi得de煤mei礦kuang電dian網wang麵mian臨lin較jiao大da的de挑tiao戰zhan。據ju統tong計ji，中zhong國guo煤mei礦kuang電dian力li係xi統tong主zhu要yao故gu障zhang可ke分fen為wei相xiang間jian斷duan路lu、單相接地、斷線等。為了保證煤礦電網運行安全，供電管理部門需對煤礦供電人員進行培訓，同時對井下自動化提出更高的要求[1-2]。muqian，zhongguodabufenmeikuangjunzhubuwanshanlezidonghuaxitong，meikuangdianwangdeyunxingwendingxingdedaoleyidingfududetisheng。danbufenmeikuangdianlijiankongxitongcunzaitongxinhunluan、傳感器采集速度慢、數shu據ju集ji中zhong處chu理li能neng力li較jiao差cha等deng問wen題ti，所suo以yi提ti升sheng電dian力li監jian控kong係xi統tong的de運yun行xing效xiao率lv和he穩wen定ding性xing是shi煤mei礦kuang供gong電dian的de重zhong要yao研yan究jiu課ke題ti。此ci前qian較jiao多duo學xue者zhe對dui此ci進jin行xing了le一yi定ding的de分fen析xi和he研yan究jiu[3-4]，本文在前人的理論基礎上，設計了新型電力監控係統，為煤礦穩定供電做出一定的貢獻。
1.電力監控係統簡介
dianwangweimeikuanganquanshengchantigongledongli，butongyuqitagongyeshengchan，xuyaozaimeikuangdianlixitonggegehuanjietishenganquanxishu，zaijinxingdianlijiankongxitongshejishi，baozhengjiankongxitongnenggouyouxiaodiduimeikuangdianwangjinxingjiance。yibanmeikuangdianlijiankongxitongzhuyaoyou3個部分組成，分別為地麵主站調度監控係統、井下電力監控分站、礦(kuang)用(yong)綜(zong)合(he)保(bao)護(hu)測(ce)控(kong)裝(zhuang)置(zhi)。每(mei)個(ge)變(bian)電(dian)站(zhan)的(de)保(bao)護(hu)裝(zhuang)置(zhi)與(yu)監(jian)控(kong)係(xi)統(tong)相(xiang)連(lian)，從(cong)而(er)形(xing)成(cheng)整(zheng)體(ti)總(zong)線(xian)網(wang)，同(tong)時(shi)各(ge)監(jian)控(kong)測(ce)站(zhan)通(tong)過(guo)光(guang)纖(xian)與(yu)地(di)麵(mian)的(de)監(jian)控(kong)調(tiao)度(du)係(xi)統(tong)連(lian)接(jie)，形(xing)成(cheng)光(guang)纖(xian)以(yi)太(tai)網(wang)。
設計的電力監控係統需要滿足電網正常運行的數據彙總需求，包括無功功率、電壓、電流、有功功率、gonglvyinshudeng，bingqienenggouzhunquepanduanfuzaideyongdianjiliang。dianlijiankongxitongxuyaoduibiandiansuodeyunxingcanshujinxingjiance，bingjiangjianceshujuxianshiyukongzhipingmu，tongshiduixitongguozai、漏電、斷相、短路等進行緊急處理，避免出現因故障而損壞的情況。
2.電力監控係統設計
2.1地麵主站調度監控係統設計
地麵主站調度監控係統主要由數據服務器、通信櫃、網絡設備等組成。數據服務器對係統的運行數據進行儲存，便於後期查看；通(tong)信(xin)服(fu)務(wu)器(qi)將(jiang)變(bian)電(dian)所(suo)管(guan)理(li)站(zhan)與(yu)數(shu)據(ju)服(fu)務(wu)器(qi)間(jian)的(de)數(shu)據(ju)進(jin)行(xing)互(hu)換(huan)，達(da)到(dao)數(shu)據(ju)信(xin)息(xi)傳(chuan)遞(di)的(de)目(mu)的(de)。在(zai)地(di)麵(mian)電(dian)力(li)監(jian)控(kong)調(tiao)度(du)中(zhong)心(xin)配(pei)置(zhi)電(dian)力(li)集(ji)控(kong)軟(ruan)件(jian)，監(jian)控(kong)主(zhu)機(ji)運(yun)行(xing)過(guo)程(cheng)中(zhong)，備(bei)用(yong)機(ji)與(yu)監(jian)控(kong)主(zhu)機(ji)進(jin)行(xing)數(shu)據(ju)交(jiao)換(huan)，當(dang)監(jian)控(kong)主(zhu)機(ji)發(fa)生(sheng)異(yi)常(chang)時(shi)，備(bei)用(yong)機(ji)及(ji)時(shi)代(dai)替(ti)監(jian)控(kong)主(zhu)機(ji)，進(jin)行(xing)冗(rong)餘(yu)設(she)置(zhi)。
2.2井下電力監控分站設計
電力監控分站是井下電網控製的第一關，是電力監控係統的基礎部分。本文設計的電力監控分站采用KJ519-F型礦用隔爆兼本安型監控站，其可以實時管理高爆開關，監控電網運行狀態。電力監控分站內部有電源模塊、以太網交換機、後備電源等。電力監控分站的工作電壓為AC127V，內部配有2組NI-MHD8500mA12V備用電源，共有4路通信線路，通信傳輸方式有RS485、半雙工、主從3種，*大傳輸距離為1km，傳輸速度為9600bit/s。分站內部控製箱是分站的核心，控製箱內部有繼電器、PLC（ProgrammableLogicController，可編程邏輯控製器）、電源、接觸器等，其主要實現電壓和電流數據的采集。同時，控製箱內部有PLC，設備能夠實現控製輸出，控製箱能夠實時顯示係統內部監測數據，較好地實現人機互換。
2.3礦用綜合保護測控裝置設計
對礦用綜合保護測控裝置進行設計，首先需要對微機監控保護裝置進行設計。微機監控保護裝置選用GWZB-10型微機保護裝置，其主要用於額定電壓3300V和頻率50Hz的電網環境。微機保護裝置核心為32位(wei)單(dan)片(pian)機(ji)，高(gao)精(jing)度(du)的(de)微(wei)型(xing)互(hu)感(gan)器(qi)及(ji)工(gong)業(ye)級(ji)的(de)外(wai)圍(wei)芯(xin)片(pian)是(shi)保(bao)護(hu)裝(zhuang)置(zhi)的(de)輔(fu)助(zhu)部(bu)分(fen)，其(qi)具(ju)有(you)較(jiao)高(gao)的(de)靈(ling)敏(min)度(du)和(he)可(ke)靠(kao)性(xing)，內(nei)部(bu)同(tong)時(shi)匹(pi)配(pei)多(duo)種(zhong)抗(kang)幹(gan)擾(rao)措(cuo)施(shi)，避(bi)免(mian)信(xin)息(xi)傳(chuan)輸(shu)過(guo)程(cheng)中(zhong)的(de)外(wai)部(bu)幹(gan)擾(rao)。保(bao)護(hu)裝(zhuang)置(zhi)具(ju)備(bei)自(zi)我(wo)檢(jian)測(ce)功(gong)能(neng)和(he)硬(ying)件(jian)閉(bi)鎖(suo)保(bao)護(hu)功(gong)能(neng)，通(tong)過(guo)不(bu)斷(duan)地(di)進(jin)行(xing)自(zi)我(wo)檢(jian)測(ce)，從(cong)而(er)保(bao)證(zheng)設(she)備(bei)正(zheng)常(chang)運(yun)行(xing)，提(ti)升(sheng)監(jian)控(kong)係(xi)統(tong)的(de)穩(wen)定(ding)性(xing)。
微wei機ji保bao護hu裝zhuang置zhi內nei部bu設she計ji有you隔ge爆bao遙yao控kong器qi，使shi用yong者zhe可ke以yi通tong過guo遙yao控kong器qi進jin行xing遠yuan程cheng係xi統tong操cao作zuo，很hen大da地di提ti升sheng了le操cao作zuo係xi統tong的de效xiao率lv。同tong時shi由you於yu利li用yong遙yao控kong器qi控kong製zhi，可ke舍she棄qi設she備bei上shang的de按an鍵jian，省sheng去qu礦kuang井jing設she備bei的de複fu雜za按an鍵jian改gai造zao，提ti高gao係xi統tong改gai造zao效xiao率lv。另ling外wai，保bao護hu裝zhuang置zhi內nei部bu通tong過guo設she定ding控kong製zhi值zhi進jin行xing控kong製zhi，控kong製zhi值zhi可ke以yi查zha詢xun和he修xiu改gai。保bao護hu裝zhuang置zhi定ding時shi對dui自zi身shen運yun行xing狀zhuang態tai進jin行xing檢jian查zha，當dang發fa現xian設she備bei存cun在zai故gu障zhang時shi，能neng夠gou定ding位wei故gu障zhang芯xin片pian。保bao護hu裝zhuang置zhi配pei備bei有youRS-485/RS-232標準通信接口，能夠較好地匹配電力監控係統的接口。
煤mei礦kuang電dian網wang線xian路lu較jiao短duan，阻zu抗kang較jiao小xiao，在zai發fa生sheng短duan路lu事shi故gu時shi產chan生sheng的de電dian流liu很hen大da，為wei了le保bao證zheng供gong電dian係xi統tong穩wen定ding運yun行xing，設she計ji了le防fang越yue級ji跳tiao閘zha保bao護hu係xi統tong。防fang越yue級ji跳tiao閘zha保bao護hu係xi統tong采cai用yong光guang纖xian閉bi鎖suo信xin號hao，對dui係xi統tong線xian路lu段duan進jin行xing電dian流liu閉bi鎖suo保bao護hu。防fang越yue級ji跳tiao閘zha係xi統tong主zhu要yao包bao括kuo智zhi能neng光guang纖xian控kong製zhi服fu務wu器qiSU20、礦用智能光纖保護PA61和PA63。PA63防越級跳閘微機保護集控製、通信、測量、防越級等多種功能於一體；智能光纖控製服務器SU20主要用於收集閉鎖信號，收集信號後對信號進行統一彙總，後轉發至上級電路。
3.安科瑞Acrel-2000Z電力監控係統解決方案
3.1概述
針對用戶變電站（一般為35kV及以下電壓等級），通過微機保護裝置、開關櫃綜合測控裝置、電氣接點無線測溫產品、電能質量在線監測裝置、配電室環境監控設備、弧光保護裝置等設備組成綜合自動化的綜合監控係統，實現了變電、配電、用電的安全運行和全麵管理。監控範圍包括用戶變電站、開閉所、變電所及配電室等。
Acrel-2000Z電力監控係統是安科瑞電氣股份有限公司根據電力係統自動化及無人值守的要求，針對35kV及以下電壓等級研發出的一套分層分布式變電站監控管理係統。該係統是應用電力自動化技術、計算機技術、網絡技術和信息傳輸技術，集保護、監測、控製、通信等功能於一體的開放式、網絡化、單元化、組態化的係統，適用於35kV及以下電壓等級的城網、農網變電站和用戶變電站，可實現對變電站全方位的控製和管理，滿足變電站無人或少人值守的需求，為變電站安全、穩定、經濟運行提供了堅實的保障。
3.2應用場所
適用於軌道交通，工業，建築，學校，商業綜合體等35kV及以下用戶端供配電自動化係統工程設計、施工和運行維護。
3.3係統架構
Acrel-2000Z電力監控係統采用分層分布式設計，可分為三層：站控管理層、網絡通信層和現場設備層，組網方式可為標準網絡結構、光纖星型網絡結構、光纖環網網絡結構，根據用戶用電規模、用電設分布和占地麵積等多方麵的信息綜合考慮組網方式。
3.4係統功能
（1）實時監測：直觀顯示配電網的運行狀態，實時監測各回路電參數信息，動態監視各配電回路有關故障、告警等信號。
（2）電參量查詢：在配電一次圖中，可以直接查看該回路詳細電參量。
（3）曲線查詢：可以直接查看各電參量曲線。
（4）運行報表：查詢各回路或設備指定時間的運行參數。
（5）實時告警：具有實時告警功能，係統能夠對配電回路遙信變位，保護動作、事故跳閘等事件發出告警。
（6）曆史事件查詢：對事件記錄進行存儲和管理，方便用戶對係統事件和報警進行曆史追溯，查詢統計、事故分析。
（7）電能統計報表：係統具備定時抄表彙總統計功能，用戶可以自由查詢自係統正常運行以來任意時間段內各配電節點的用電情況。
（8）用戶權限管理：設置了用戶權限管理功能，可以定義不同級別用戶的登錄名、密碼及操作權限。
（9）網絡拓撲圖：支持實時監視並診斷各設備的通訊狀態，能夠完整的顯示整個係統網絡結構。
（10）電能質量監測：可以對整個配電係統範圍內的電能質量和電能可靠性狀況進行持續性的監測。
（11）遙控功能：可以對整個配電係統範圍內的設備進行遠程遙控操作。
（12）故障錄波：可在係統發生故障時，自動準確地記錄故障前、後過程的各種電氣量的變化情況。
（13）事故追憶：可自動記錄事故時刻前後一段時間的所有實時穩態信息。
（14）Web訪問：展示頁麵顯示變電站數量、變壓器數量、監測點位數量等概況信息，設備通信狀態，用電分析和事件記錄。
（15）APP訪問：設備數據頁麵顯示各設備的電參量數據以及曲線。
3.5係統硬件配置
   
4.結語
基於前人研究，設計了煤礦電力監控係統。根據煤礦的實際供電需求及電網工作性能分析，對電力監控係統的地麵主站調度監控係統、井(jing)下(xia)電(dian)力(li)監(jian)控(kong)分(fen)站(zhan)和(he)礦(kuang)用(yong)綜(zong)合(he)保(bao)護(hu)測(ce)控(kong)裝(zhuang)置(zhi)進(jin)行(xing)了(le)設(she)計(ji)，並(bing)對(dui)這(zhe)三(san)大(da)模(mo)塊(kuai)的(de)運(yun)行(xing)流(liu)程(cheng)及(ji)運(yun)行(xing)原(yuan)理(li)進(jin)行(xing)了(le)深(shen)入(ru)分(fen)析(xi)，可(ke)以(yi)為(wei)煤(mei)礦(kuang)電(dian)網(wang)的(de)安(an)全(quan)運(yun)行(xing)提(ti)供(gong)一(yi)定(ding)的(de)參(can)考(kao)與(yu)借(jie)鑒(jian)。
參考文獻
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