煤礦井下供電監(jiān)控及防越級跳閘系統(tǒng)的設(shè)計

梁亞鵬

摘要：現(xiàn)如今，我國的煤礦發(fā)展十分迅速，針對煤礦井下供電系統(tǒng)線路保護(hù)普遍存在，速斷過流保護(hù)定值無法整定、失壓保護(hù)零時延、漏電保護(hù)無法實現(xiàn)，保護(hù)器功能不全及通信能力差，尤其是“越級跳閘”問題，設(shè)計了煤礦井下供電監(jiān)控與防越級跳閘系統(tǒng)。主要是通過交換服務(wù)器和光纖太網(wǎng)通信，由集成保護(hù)測控裝置根據(jù)采集的數(shù)據(jù)進(jìn)行邏輯運(yùn)算，再向智能終端發(fā)令實現(xiàn)保護(hù)跳閘。該系統(tǒng)經(jīng)實際運(yùn)行，取得了較好的效果，提高了礦井供電的可靠性，杜絕了“越級跳閘”事故的發(fā)生。

關(guān)鍵詞：供電系統(tǒng);供電監(jiān)控;越級跳閘;測控裝置

1 系統(tǒng)總體方案

供電監(jiān)控體系主要由地下監(jiān)控單元、網(wǎng)絡(luò)通訊和地上監(jiān)控軟件體系組成。在監(jiān)測單位與監(jiān)測單位之間，監(jiān)測單位使用rs 485總線法收集現(xiàn)場信息，監(jiān)測單位使用監(jiān)測單位與地上體系之間的以太網(wǎng)接口，地上裝備監(jiān)測軟件使用金景完成。監(jiān)控單元主要是單片機(jī)控制器，并裝備了rs485接口和以太網(wǎng)接口，完成了數(shù)據(jù)采集和以太網(wǎng)通訊。lcd電路在現(xiàn)場顯現(xiàn)電源設(shè)備信息，配備要害輸入電路，工作人員可以方便地進(jìn)行l(wèi)cd接口操作;當(dāng)保護(hù)裝置的作用或參數(shù)受限時，監(jiān)控單元的報警電路會發(fā)出報警信號，顯現(xiàn)異常情況。地上上位機(jī)金景的規(guī)劃裝備軟件開發(fā)了一個監(jiān)控接口。接口顯現(xiàn)電源參數(shù)，如電壓、電流、電力線功率、斷路器狀態(tài)、動作限值等保護(hù)裝置參數(shù)。裝備軟件根據(jù)傳輸數(shù)據(jù)繪制實時曲線，使用數(shù)據(jù)庫完成歷史數(shù)據(jù)查詢。實時監(jiān)控供電狀態(tài)。

2 電力監(jiān)控系統(tǒng)

2.1 電力監(jiān)控通信網(wǎng)絡(luò)

電力監(jiān)控系統(tǒng)通信網(wǎng)絡(luò)可采用多種拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，如接入井下公用的千兆以太網(wǎng)、電力監(jiān)控系統(tǒng)獨(dú)立組網(wǎng)等方式，板橋風(fēng)機(jī)變電所及西彭風(fēng)井變電所各配置1臺網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)，兩變電所所屬系統(tǒng)的井下電力監(jiān)控分站通過以太網(wǎng)接口接入該交換機(jī)，然后接入電力監(jiān)控中心的核心交換機(jī)。電力監(jiān)控分站通過CanBus現(xiàn)場總線采集的各保護(hù)裝置的保護(hù)信息、監(jiān)控信息和系統(tǒng)運(yùn)行數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)到以太網(wǎng)，或?qū)⒈O(jiān)控系統(tǒng)控制信息轉(zhuǎn)發(fā)給保護(hù)裝置。

2.2 上位機(jī)設(shè)計

上位機(jī)選用裝備軟件金景規(guī)劃開發(fā)。該軟件體系運(yùn)用密碼登錄，并為不同的工作人員設(shè)置不同的操作權(quán)限。體系的監(jiān)控界面集中顯現(xiàn)地下各監(jiān)控點的運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)，包括電壓、電流、電力等運(yùn)轉(zhuǎn)參數(shù)、斷路器狀態(tài)、保護(hù)設(shè)備交付狀態(tài)等，并在供電設(shè)備呈現(xiàn)異常情況時敏捷定位毛病點，及時排除毛病。削減停電時刻，并利用金景中的實時曲線和前史曲線操控將數(shù)據(jù)變量相關(guān)起來，便利觀測數(shù)據(jù)的動態(tài)改變，對供電裝置運(yùn)轉(zhuǎn)的改變做出直觀判斷。數(shù)據(jù)庫的規(guī)劃與散布參數(shù)直接相關(guān)，便于員工查詢，進(jìn)步辦理效率。

2.3 硬件設(shè)計

硬件結(jié)構(gòu)設(shè)計以STM32作為核心處理器。首要包含了8路模擬量輸入和5路開關(guān)量輸入，溝通插件將高壓互感器二次側(cè)的電壓、電流信號變換成合適測控設(shè)備輸入要求的小電壓信號。開關(guān)量輸入部分首要是對開關(guān)的方位信號或其他狀況信號進(jìn)行監(jiān)督，如風(fēng)電閉鎖和瓦斯閉鎖信號等。本保護(hù)器的開關(guān)量輸入首要包含：瓦斯閉鎖信號引進(jìn)、過流試驗信號引進(jìn)、柜門信號復(fù)歸按鈕引進(jìn)、備用信號、斷路器合方位信號引進(jìn)。在主控制器的外圍電路中，增加了實時時鐘電路，實時時鐘芯片選擇SD2200芯片，該芯片可以在主控制器掉電的情況下繼續(xù)工作，為監(jiān)測系統(tǒng)提供正確的時鐘信號;嵌入式應(yīng)用中經(jīng)常需要保存一些數(shù)據(jù)比如選項和設(shè)置等，為了在設(shè)備關(guān)機(jī)或掉電情況下不丟失數(shù)據(jù)，將數(shù)據(jù)保存在EEPROM里面，但在STM32芯片中本身沒有EEPROM，可以利用芯片內(nèi)部的FLASH模擬EEPROM，進(jìn)行電氣參數(shù)的存儲。測控裝置的開關(guān)量輸出可以分為保護(hù)動作輸出和信號輸出。

3 監(jiān)控系統(tǒng)功能

①可實現(xiàn)遙測、遙控、遙調(diào)、遙信，真正實現(xiàn)變電所無人值守?？山M織實施1臺開關(guān)、1臺變電站、1臺供電系統(tǒng)的遙控操作，并可設(shè)置應(yīng)急操作。組圖，當(dāng)系統(tǒng)出風(fēng)時，可以切斷系統(tǒng)的電源，實現(xiàn)系統(tǒng)風(fēng)閘。

②后臺監(jiān)控主機(jī)具有電源系統(tǒng)狀態(tài)和數(shù)據(jù)曲線顯示、故障預(yù)警預(yù)報、設(shè)置控制操作遠(yuǎn)程操作鎖定功能。外勤人員可以方便地查詢系統(tǒng)狀況和數(shù)據(jù)記錄，及時發(fā)現(xiàn)和處理事故。同時，現(xiàn)場人員可以根據(jù)現(xiàn)場的需要控制禁令或允許遠(yuǎn)程操作，以確?，F(xiàn)場人員的安全。

③具有運(yùn)行統(tǒng)計、頻率統(tǒng)計、故障統(tǒng)計、操作統(tǒng)計、分類統(tǒng)計等特殊功能。它可以輸出最大值、最小值、平均值和累積值，并可以隨時顯示數(shù)據(jù)、曲線和圖表查詢功能。具有多種電力管理功能。具有實時在線顯示操作功能，井下電氣保護(hù)報警故障，值的變化，保護(hù)器本身損壞，地面能及時顯示報警。

4 結(jié)束語

通過電氣設(shè)備參數(shù)實時在線監(jiān)測，實現(xiàn)了故障早發(fā)現(xiàn)、早處理，減少了故障處理時間，提高了工作效率;減少了供電故障次數(shù)，縮小了設(shè)備及配件的投入;提高了礦井供電運(yùn)行的安全性和可靠性，改善了供電運(yùn)行的動態(tài)性能。煤礦井下供電監(jiān)控及防越級跳閘系統(tǒng)在韓城桑樹坪煤礦應(yīng)用后，減少了該礦井供電停電時間，杜絕了人為誤操作而造成電氣故障，杜絕了進(jìn)而出現(xiàn)的越級跳閘、大面積斷電、影響生產(chǎn)等現(xiàn)象，同時實現(xiàn)井下設(shè)備遠(yuǎn)程控制，提高了工作效率。

參考文獻(xiàn)：

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