煤礦供電自動化系統(tǒng)的開發(fā)設(shè)計

【摘要】煤礦供電系統(tǒng)的自動化，可以有效的掌控煤礦電網(wǎng)的運行規(guī)律，提高供電的安全性和可靠性，避免大面積停電或者越級跳閘等煤礦電網(wǎng)事故的發(fā)生。對于提高煤礦電網(wǎng)的運行管理水平，推廣無人值守變電站的應用有很大的幫助。本文簡要闡述了煤礦供電自動化系統(tǒng)的開發(fā)設(shè)計。

【關(guān)鍵詞】煤礦;供電;自動化

引言

煤礦在開采的過程中，對于電能的要求比較高，因此煤礦的供電系統(tǒng)必須滿足可靠性、安全性、合理性、經(jīng)濟性等要求。煤礦的供電系統(tǒng)中的電源應該使用雙回獨立的線路，禁止電源線路上出現(xiàn)任何負荷;在煤礦電力系統(tǒng)中，應該采取防爆、防觸電以及過電流、過負荷等技術(shù)保護措施;此外，電力系統(tǒng)中的電壓偏移應該控制在額定值的5%～7%的范圍內(nèi)偏差應該避免超過0.2～0.5hz，系統(tǒng)的供電因數(shù)必須達到0.9以上。煤礦供電系統(tǒng)的設(shè)計還應該考慮到便于操作、節(jié)省費用等因素?？傮w來說，對于煤礦的供電系統(tǒng)來說，想要保持供電系統(tǒng)的可靠性，就應該選擇雙回干線式按線系統(tǒng)，變壓器組的按線方式多選用全橋式，電壓、電流互感器的選擇應該符合系統(tǒng)的要求，系統(tǒng)中應該應用先進的真空斷路器技術(shù)，同時，監(jiān)測保護系統(tǒng)一定要設(shè)置的比較完善。

一、煤礦供電系統(tǒng)自動化技術(shù)功能

煤礦供電系統(tǒng)中應用自動化技術(shù)，增強了煤礦供電系統(tǒng)的應用功能：

（1）自動化技術(shù)在煤礦供電系統(tǒng)中的應用，可以隨時的掌握電力系統(tǒng)中的運行狀態(tài);

（2）可以收集和評估煤礦供電系統(tǒng)中不同的接線方案運行狀態(tài)和信息，時刻掌握控制對象的所有動態(tài)信息;

（3）煤礦供電系統(tǒng)中，應用自動化技術(shù)，可以在數(shù)據(jù)采集和處理的狀態(tài)下，借助網(wǎng)絡(luò)平臺，把開關(guān)量信息、數(shù)據(jù)、訊號等傳遞到監(jiān)制系統(tǒng)中，并進行數(shù)據(jù)的處理，然后更新于數(shù)據(jù)庫中，成為供電系統(tǒng)中進行各種操作的資料依據(jù);

（4）借助自動化技術(shù)，可以通過多種形式，例如圖像、文字、表格等形式呈現(xiàn)出系統(tǒng)的各項安全監(jiān)控信息，進行合理的判斷煤礦電網(wǎng)系統(tǒng)的整體運行狀態(tài);

（5）檔系統(tǒng)出現(xiàn)運行異常的狀況時，例如斷路器錯位、異常跳閘或者繼電保護模擬量高出整定數(shù)值等狀況，系統(tǒng)可以自動完成切換保護動作，并且及時傳送報警信號;

（6）在在供電系統(tǒng)運行狀態(tài)下，自動記錄事件動作和狀態(tài)，并且能夠完成自動打印，實現(xiàn)存盤儲存，并進行有效的管理;

（7）可以設(shè)定操作閉鎖功能，以減少或者杜絕出現(xiàn)人工操作失誤的現(xiàn)象，確保供電系統(tǒng)的正常運行。

二、煤礦供電自動化系統(tǒng)的開發(fā)設(shè)計

1.煤礦供電系統(tǒng)自動化控制結(jié)構(gòu)。煤礦供電自動化系統(tǒng)中現(xiàn)代自動化技術(shù)的應用主要包括四個部分：

現(xiàn)場智能測控單元部分、工業(yè)以太網(wǎng)部分、地面集控中心部分、地面集控中心部分。除此之外的分站下屬網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的自動化和運行都是借助RS485信號并聯(lián)網(wǎng)絡(luò)完成的。詳細的分析情況如下：

（1）系統(tǒng)的現(xiàn)場監(jiān)控職能主要是監(jiān)督、控制盒保護供電系統(tǒng)中的設(shè)備和線路運行狀態(tài)。監(jiān)控操作的順利完成主要是借助數(shù)據(jù)的傳遞方式，實現(xiàn)從縣城監(jiān)控單位都自動化分站的傳輸，同時接收遙控指令。

（2）在工業(yè)以太網(wǎng)的部分中，煤礦供電系統(tǒng)自動化控制系統(tǒng)的主站和監(jiān)控分站之間的連接就是借助自動化技術(shù)來完成的，也可以實現(xiàn)相關(guān)信息的傳遞。網(wǎng)絡(luò)冗余技術(shù)在自動化控制系統(tǒng)的設(shè)計過程當中使一項十分重要的技術(shù)，它可以大大增加網(wǎng)絡(luò)通信的可靠性。針對于煤礦井下防爆性要求比較高的特殊工作環(huán)境，通常會借助光纖維結(jié)構(gòu)的傳輸介質(zhì)，例如，光纖線路、電轉(zhuǎn)換器、太網(wǎng)網(wǎng)關(guān)等應用于網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)中，以滿足遠距離的傳輸需求。

（3）在地面集控中心部分中，自動化技術(shù)在煤礦生產(chǎn)指揮中心的應用，主要是借助系統(tǒng)主站，實現(xiàn)集中監(jiān)視和控制管理煤礦生產(chǎn)作業(yè)現(xiàn)場中的高壓饋電設(shè)備的目的。這些高壓饋電設(shè)備包括監(jiān)督控制軟件、 獨立運行的工控機、UPS電源裝置等。

（4）在自動化監(jiān)控分站中，自動化技術(shù)的主要作用就是對現(xiàn)場監(jiān)控單元和循環(huán)地兩部分之間的數(shù)據(jù)和信息進行傳遞，并且把所有經(jīng)過自動化監(jiān)控分站處理之后的信息或者數(shù)據(jù)再次傳遞給系統(tǒng)主站。主站系統(tǒng)發(fā)出的命令應該由紫定華分站接收，然后傳遞給與數(shù)據(jù)信息相關(guān)的現(xiàn)場監(jiān)控單元，利用這種方式可以實現(xiàn)遠程操作。在這個過程中，發(fā)揮著主要作用的的器件主要有嵌入式計算機設(shè)備、外圍設(shè)備和裝置、通信協(xié)議轉(zhuǎn)化器等宿設(shè)備裝置。

2.煤礦供電自動化系統(tǒng)的控制設(shè)計。煤礦供電自動化系統(tǒng)中的分站設(shè)計主要包括硬件設(shè)計和軟件設(shè)計，硬件設(shè)計的組要組件有嵌入式計算機系統(tǒng)、通信協(xié)議轉(zhuǎn)換器、光電轉(zhuǎn)換器和一些外圍設(shè)備組成，其工作原理就是能夠?qū)ΜF(xiàn)場的監(jiān)控單元進行循環(huán)的采集數(shù)據(jù)，并把數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化成與OPC服務器相匹配的格式，然后通過工以太網(wǎng)和OPC數(shù)據(jù)傳輸機制再傳給主站，并對主站發(fā)出的控制命令進行及時接收，并遙控指揮現(xiàn)場監(jiān)控單位進行操作。煤礦供電自動化系統(tǒng)中的軟件設(shè)計分站操作主要采用的系統(tǒng)是嵌入式WindowsXP、監(jiān)控軟件利用VC++6.0工具、Active X通信控件、OPC動態(tài)連接庫WTOPCSvr 等，分站監(jiān)控程序進行循環(huán)地交換數(shù)據(jù)主要是通過COM 口與多個現(xiàn)場測控單元，通過以太網(wǎng)口可以將采集到的數(shù)據(jù)傳遞給主站?？梢圆捎肁ctiveX串行的方式設(shè)計分站與現(xiàn)場測控單元的通信程序，可以參考有關(guān)串行通信的參考文獻，進行具體的設(shè)計。OPC 技術(shù)主要應用于分站和主站之間的數(shù)據(jù)通信，使不同的程序應用和不同的設(shè)備之間的接口標準化，簡化數(shù)據(jù)之間互相交換的環(huán)節(jié)，使同設(shè)備的數(shù)據(jù)集成起來更加便捷。一般情況下在OPC軟件接口進行數(shù)據(jù)通信的過程中，都會設(shè)計OPCServer，OPCServer的設(shè)計主要是VC++6.O工具和OPC動態(tài)連接庫WTOPCSvr進行的。本自動化系統(tǒng)中選用的WindowsXPSP2作為主站的操作系統(tǒng)，選擇iFix組態(tài)軟件作為監(jiān)控軟件。

三、煤礦自動化供電系統(tǒng)的運行效果

煤礦供電系統(tǒng)自動化的實現(xiàn)，可以把煤礦上所有的與變電站相關(guān)的實時信息及時的傳送至煤礦的供電系統(tǒng)主站，便于對礦井供電系統(tǒng)內(nèi)的全部運行信息進行前方為掌控，借助視屏可以轉(zhuǎn)卻的了解井下各變電所現(xiàn)場情況，一旦出現(xiàn)事故，可以為綜合判斷和處理提供準確的依據(jù)，提高了系統(tǒng)的工作效率和處理事故的能力。系統(tǒng)中的高壓隔爆開關(guān)微機保護器，能夠調(diào)整限定值、定時設(shè)定電流保護，進而有效的實現(xiàn)井上井下的保護配合，避免發(fā)生由于越級跳閘而造成的大面積停電;系統(tǒng)中的漏電保護可以及時的檢測到事故發(fā)生段，減少處理事故的時間，提高處理事故的效率;系統(tǒng)中的低電保護設(shè)置具有延時的功能，可以減少由于系統(tǒng)電壓波動造成的開關(guān)失誤，還可以對高低開關(guān)進行授權(quán)設(shè)置、在線調(diào)整、修改、驗證保護值等，減少停電次數(shù);在系統(tǒng)中安裝專用IP電話，可以在供電系統(tǒng)發(fā)生事故時，保持通信暢通，提高處理事故的效率，及時的回復用電。

四、總結(jié)

總之，煤礦供電自動化系統(tǒng)的設(shè)計，首先需要設(shè)計出一個用來與系統(tǒng)分站進行數(shù)據(jù)傳輸?shù)腛PC客戶端，具有接收數(shù)據(jù)及存儲、更新數(shù)據(jù)庫的功能，還需要設(shè)計一個用來顯示和操作數(shù)據(jù)界面的系統(tǒng)，能夠借助圖片和動畫的形式顯示整個供電系統(tǒng)的工作動態(tài)。通過自動化的電網(wǎng)改造，提高了煤礦的供電系統(tǒng)的現(xiàn)代化管理水平，保障了礦井的生產(chǎn)用電安全。

參考文獻

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