淺談礦井電力綜合自動化

文/楊珮，鄂爾多斯市中北煤化工有限公司色連二礦

1 前言

2l世紀煤礦開采技術最為顯著的特點，是計算機技術的全面應用和其功能的最大發(fā)揮，并將主宰礦山。計算機技術能夠使規(guī)劃、信息、控制和監(jiān)測等不同部門融為一體，從而使煤礦整個系統(tǒng)發(fā)生根本性的變化。煤礦電力網(wǎng)絡自動化系統(tǒng)是當前煤礦供電系統(tǒng)的主要發(fā)展方向，井下電力設備實現(xiàn)自動化監(jiān)測、監(jiān)控，對保證井下供配電設備正常運行，確保供電系統(tǒng)安全意義重大。煤礦電力具有負荷集中、電氣設備運行環(huán)境惡劣、供電可靠性要求高等特點。建立綜合自動化系統(tǒng)對于煤礦電網(wǎng)的安全可靠運行具有重要意義。礦山電力綜合自動化系統(tǒng)具體指井下電網(wǎng)微機保護與控制綜合自動化系統(tǒng)。它將井下電網(wǎng)保護、控制、監(jiān)視、測量、故障分析等功能集合在一起，目的是提高供電可靠性和供電質量，減少停電時間、面積，使調(diào)度員根據(jù)監(jiān)視情況，在地面控制中心通過遙控、遙調(diào)等實現(xiàn)明智、必要的操作。煤礦電力網(wǎng)絡自動化系統(tǒng)是當前煤礦供電系統(tǒng)的主要發(fā)展方向。

2 綜合自動化系統(tǒng)結構

在“數(shù)字化礦井”中，礦井電力綜合自動化主要指采用網(wǎng)絡技術實現(xiàn)自動控制，將煤礦的設備工況信息統(tǒng)一在一個網(wǎng)絡平臺上。采用自動化技術，建立全礦井控制、基于網(wǎng)絡的大型開放式分布控制系統(tǒng)，形成全礦井控制自動化、業(yè)務運轉網(wǎng)絡化等，對煤礦運營狀況實行遠程監(jiān)察，以保證對全礦井生產(chǎn)過程進行實時監(jiān)視、控制、調(diào)度管理。井下部分可以是某個區(qū)域的信息采集監(jiān)控站，以及協(xié)議轉換器。生產(chǎn)控制層采用各種不同技術方式、用于不同生產(chǎn)過程單元所產(chǎn)生的各類不同標準的信息進行匯總，使其可以共享信息狀況，達到信息資源利用的最佳化。同時，通過各專業(yè)子系統(tǒng)對調(diào)度操作。煤礦生產(chǎn)過程環(huán)節(jié)眾多，配套系統(tǒng)繁雜，在生產(chǎn)過程中各個業(yè)務環(huán)節(jié)都將產(chǎn)生大量的信息，如果分散處理，必將會產(chǎn)生大量的信息孤島。要實現(xiàn)不同系統(tǒng)之間和不同數(shù)據(jù)格式之間的信息共享與交換，煤礦須構建統(tǒng)一的數(shù)據(jù)處理中心。

3 軟件體系結構

將礦井環(huán)境監(jiān)各生產(chǎn)環(huán)節(jié)自動控制子系統(tǒng)以及系統(tǒng)自身完全整合。組態(tài)軟件通過實時數(shù)據(jù)對數(shù)據(jù)進行必要的加工后，按照操作員的指令將控制數(shù)據(jù)送給I／O設備，對執(zhí)行機構調(diào)整控制參數(shù)，對于提供歷史數(shù)據(jù)的檢索功能。當發(fā)生事故報警時，實時地記錄報警的歷史信息。

3.1 實時數(shù)據(jù)庫

實時數(shù)據(jù)庫是組態(tài)軟件的核心和引擎，歷史數(shù)據(jù)的存儲和檢索、數(shù)據(jù)的運算處理、I／O數(shù)據(jù)連接都是由實時數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)完成的，I／O驅動等組件以實時數(shù)據(jù)庫為核心，通過高效的內(nèi)部協(xié)議相互通信，共享數(shù)據(jù)。監(jiān)控組態(tài)軟件的實時數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)分為組態(tài)數(shù)據(jù)庫、主動規(guī)則庫、歷史數(shù)據(jù)庫、內(nèi)存實時數(shù)據(jù)庫等。

3.1.1 組態(tài)數(shù)據(jù)庫

由于其主要用于記錄項目中的數(shù)據(jù)點的屬性，時間相關性等，考慮到現(xiàn)有成熟技術的廉價性，采用傳統(tǒng)的關系數(shù)據(jù)庫，用于構造實時數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)。傳統(tǒng)的關系數(shù)據(jù)庫現(xiàn)在發(fā)展的比較成熟，因而分布式的數(shù)據(jù)處理等，因而得到了廣泛的應用。因此，所有的數(shù)據(jù)源都可以通過ADO來訪問

3.1.2 事件庫

事件可以看成是需要立刻處理的計算機系統(tǒng)里的中斷。它導致系統(tǒng)保存當前的狀態(tài)，對突發(fā)事情進行處理，再繼續(xù)原來的任務。在實時數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)里加入事件庫，處理系統(tǒng)中使得最重要的事情得以及時處理。

3.1.3 主動規(guī)則庫

事件和狀態(tài)評測，對于復雜的情形，必須多個數(shù)據(jù)狀態(tài)滿足一定條件，事務活動需要觸發(fā)執(zhí)行，因此主動規(guī)則庫功能如下：

1)用戶可以顯式地定義要監(jiān)視的情形(事件與條件)；

2)一旦說明的情形出現(xiàn)，則觸發(fā)執(zhí)行相應的活動；

3)系統(tǒng)自動探測與評價情形的出現(xiàn)。

3.1.4 優(yōu)先級庫

其功能在于為事務調(diào)度提供依據(jù)的實時特性，為了滿足系統(tǒng)定時限制，使最需要更新的數(shù)據(jù)獲得系統(tǒng)資源，從而保證實時性。

3.1.5 歷史數(shù)據(jù)庫

有些數(shù)據(jù)是需要為系統(tǒng)的將來決策提供歷史依據(jù)，磁盤調(diào)度降低磁盤的使用壽命，甚至造成系統(tǒng)癱瘓破壞。因此歷史數(shù)據(jù)的轉儲機制減輕磁盤的緩沖技術。即使如此，歷史數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)量是很大的，而磁盤的容量有限，一個是采用數(shù)據(jù)壓縮技術，當磁盤容量到達危險容量值時，要求將歷史數(shù)據(jù)轉儲到備份磁盤。

3.1.6 內(nèi)存實時數(shù)據(jù)庫

包含對內(nèi)存數(shù)據(jù)庫的訪問接口，歷史數(shù)據(jù)緩沖區(qū)，以及實時數(shù)據(jù)本身的各種屬性，是系統(tǒng)交互的核心區(qū)，系統(tǒng)驅動運行的數(shù)據(jù)來源。

3.2 I／O驅動

監(jiān)控組態(tài)軟件的實時數(shù)據(jù)庫以完成特定的功能。因此輸入輸出系統(tǒng)是與實時數(shù)據(jù)庫相對獨立的，但可靠性和實時性是各種設備種類繁多，需要抽象出硬件設備的統(tǒng)一結構。

4 結語

電力是現(xiàn)代化礦山企業(yè)的動力，由于煤礦生產(chǎn)環(huán)境復雜，缺乏有效的保護手段，這都給事故分析帶來很大困難。煤礦井下電網(wǎng)綜合自動化系統(tǒng)技術先進、性能可靠、保護功能齊全，并采用井下優(yōu)先井上、事件優(yōu)先正常、控制優(yōu)先巡檢的控制策略。該系統(tǒng)中的保護器可以替代各種模擬保護器實現(xiàn)老型開關的改造、更新，并以電網(wǎng)監(jiān)控中心的工業(yè)計算機可以方便地對煤礦的用電負荷進行分級管理使供電更趨于合理。通過實踐應用，完全實現(xiàn)了井下電力參數(shù)測控的現(xiàn)代化，保證了井下電網(wǎng)的安全使用，同時為煤礦井下變電所的無人值守化打下了一個堅實的基礎。