KJ360無人值守礦用電力監(jiān)控系統(tǒng)的研究與應用

徐博鴻

（陜西有色榆林煤業(yè)有限公司，陜西 榆林 719000）

引言

隨著煤礦開采自動化、智能化、無人化進程的推進，煤礦供電系統(tǒng)逐步向無人值守方向轉(zhuǎn)變。煤礦供電系統(tǒng)的自動化水平的不斷提高，不但可以減少煤礦供電崗位工作人員，并且能夠?qū)崿F(xiàn)供電系統(tǒng)的安全可靠。杭來灣煤礦在無人值守礦用電力監(jiān)控系統(tǒng)建設(shè)方面的工作不斷推進，本文以研究無人值守礦用電力監(jiān)控系統(tǒng)為出發(fā)點，重點分析了該系統(tǒng)的組成以及各個子系統(tǒng)的功能，該系統(tǒng)的主要組成部分包括地面主站監(jiān)控調(diào)度模塊、KJ360-F礦用監(jiān)控分站模塊和ZBT-11高開保護器、ZBT-11c型防越級跳閘綜合保護器。

1 KJ360礦用電力監(jiān)控系統(tǒng)

KJ360礦用電力監(jiān)控系統(tǒng)主要包括三部分：地面主站監(jiān)控調(diào)度模塊、KJ360-F礦用監(jiān)控分站模塊和ZBT-11高開保護器。變電所綜合保護器與監(jiān)控分站模塊的連接方式為雙絞線模式，各個監(jiān)控分站模塊與總監(jiān)控網(wǎng)端進行融合，通過光纖以太網(wǎng)進行數(shù)據(jù)的傳輸和聯(lián)系，與監(jiān)控調(diào)度模塊有機結(jié)合組成監(jiān)控系統(tǒng)。其構(gòu)成示意圖如圖1所示。

2 地面主站監(jiān)控調(diào)度模塊

地面調(diào)度模塊包括通訊服務器、數(shù)據(jù)匯總分析服務器、實時監(jiān)控工作站。系統(tǒng)硬件既支持單機系統(tǒng)，也可支持多級系統(tǒng)。系統(tǒng)運算軟件采用B/C/S三層體系結(jié)構(gòu)，采用C++語言編寫，是一個專業(yè)的電力組態(tài)與監(jiān)控軟件，數(shù)據(jù)庫支持Sybase、Oracle、DB2、SQL系統(tǒng)，除實時監(jiān)控功能外，還支持視頻聯(lián)動、定值遠程設(shè)定、錄波分析、電能管理、負載效率分析、故障自動定位等功能，如圖2所示。

3 KJ360-F礦用監(jiān)控分站模塊

KJ360-F礦用監(jiān)控分站模塊是各個子系統(tǒng)數(shù)據(jù)收集和分析的中樞，主要負責保護裝置與地面調(diào)度模塊的數(shù)據(jù)交換工作，分站模塊實現(xiàn)子系統(tǒng)數(shù)據(jù)的集中匯集，并檢測分析各個子系統(tǒng)的運行狀態(tài)，與綜合保護器共同實現(xiàn)單相接地選線功能。監(jiān)控分站的組成部件包括工作電源（防爆型）、通訊服務器，其中通訊服務器采用嵌入式，具有支持多波特率、多規(guī)約的特點，該服務器可以接入PLC、攝像頭、探測器等多個終端服務塊。

1）額定供電電壓為AC127 V，工頻50 Hz；整機功率不大于55 W。

2）與ZBT-11系列高開離開綜合保護器的本安型傳輸口接口數(shù)據(jù)：8個RS485/RS232（可選擇）；傳輸方式：主從、半雙工、RS485；傳輸信號最高開路電壓峰峰值：不大于10 V；傳輸信號最大工作電壓峰峰值：不大于10 V；傳輸信號最大工作電流峰峰值：不大于4 mA；直流電阻不大于12.8Ω/km。

3）與地面中心站光傳輸口傳輸方式：半雙工單模光纖波長1 310 nm；發(fā)射功率：大于等于-13 dBm；接收靈敏度：不大于-28 dBM；最大傳輸距離為20 km（光纖衰減0.4db/km）；備用電池工作時間：不小于4h。

4）支持路由、橋接模式網(wǎng)絡構(gòu)架。視頻接口：兩路模擬視頻信號輸入，壓縮編碼后經(jīng)以太網(wǎng)傳輸?shù)降孛?；礦用電力系統(tǒng)分站相當于：一臺通訊服務器、一臺當?shù)乇O(jiān)控后臺、一臺漏選裝置、一臺錄播處理器、一臺以太光纖交換設(shè)備、一臺不間斷電源。

監(jiān)控分站的主要功能介紹：一是先進的遙控通信功能。在地面中心站即可實現(xiàn)高低壓開關(guān)的控制，并實時監(jiān)測高低開關(guān)的開合狀態(tài)。出現(xiàn)故障時，自動發(fā)送預警信號；故障處理后，地面中心站即可實現(xiàn)預警動作的復位。并且保護定值的調(diào)整工作可通過遙控進行操作。二是完備的監(jiān)控功能。對系統(tǒng)運行的數(shù)據(jù)進行實時監(jiān)測，檢測的參數(shù)內(nèi)容包括供電系統(tǒng)的電流、電壓、有/無功功率、有/無功電量、設(shè)備運行功率因數(shù)、絕緣性能頻率等。三是顯示內(nèi)容具體詳細。顯示設(shè)備用電負荷信息、天/周/月/年的用電量統(tǒng)計信息，可實時打印供電系統(tǒng)的路波圖和各種用電信息曲線圖。四是聯(lián)網(wǎng)方式靈活多樣。支持點對點、多點輻射通信并網(wǎng)方式，具備寬帶融合、無線網(wǎng)絡融合、Intel網(wǎng)多種融合方式，可實現(xiàn)用電信息與礦務局電力調(diào)度的通信和聯(lián)絡。五是能效管理功能。通過能源預測、指標管理以控制預算實現(xiàn)歷史報表分析；通過分階梯、時段計費以及提高節(jié)能意識采取有效措施避峰就谷；通過設(shè)備運行能效分析、預警已實時維護保養(yǎng)，早起發(fā)現(xiàn)故障，避免事故；通過能效分析，明確礦山企業(yè)能效成本構(gòu)成，使管理者直觀掌握能源成本比重以及發(fā)展趨勢，順應國家節(jié)能減排政策，降低企業(yè)能源消耗成本，提高經(jīng)濟效益。

4 ZBT-11高開保護器

ZBT-11高開保護器為礦用高開綜合保護器，采用數(shù)字化控制技術(shù)，具備計量、監(jiān)控、通訊、保護預警、控制保護動作的功能，具有精度高、穩(wěn)定可靠的特點，采取雙CPU結(jié)構(gòu)實現(xiàn)保護定值的連續(xù)可靠，其與光纖環(huán)網(wǎng)的連接如圖3所示。

該保護器安裝在PJG/PBG礦用隔爆型高壓開關(guān)內(nèi)，采用數(shù)字化處理技術(shù)。保護性能可靠，設(shè)置了速斷保護、限時速斷保護、過載保護三種模式，三種模式的保護電流和時間分別獨立設(shè)置，確保了上下級的配合協(xié)調(diào)保護，避免越級跳閘現(xiàn)象。

5 ZBT-11c型防越級跳閘綜合保護器

ZBT-11c型防越級跳閘綜合保護器適用于煤礦井下供電系統(tǒng)電網(wǎng)，要求其中性點不直接接地或中性點經(jīng)消弧線圈補償接地，安裝于高壓磁力啟動器開關(guān)內(nèi)，實現(xiàn)對高壓開關(guān)的檢測、控制、保護，其構(gòu)成如圖4所示。該保護器實現(xiàn)了縱差保護、零時延智能后備保護以及母線差動保護裝置，能夠?qū)崿F(xiàn)故障區(qū)域的零秒速斷。設(shè)定縱差保護動作時間小于35 ms，智能后備保護延時時間為0 ms；通訊線路的數(shù)據(jù)傳輸最大耗時小于5 ms。

6 智能電力監(jiān)控系統(tǒng)應用

該系統(tǒng)愛在杭來灣煤礦應用以來，煤礦變電所的越級跳閘難題徹底解決，同時極大地改善了漏電保護選擇問題，并且該系統(tǒng)具備的零延時智能保護功能和高精度漏電保護功能實現(xiàn)了電網(wǎng)的安全穩(wěn)定運行。

7 結(jié)語

KJ360無人值守電力監(jiān)控系統(tǒng)配置了地面主站監(jiān)控調(diào)度模塊、KJ360-F礦用監(jiān)控分站模塊和ZBT-11高開保護器、ZBT-11c型防越級跳閘綜合保護器四大主要組成部分，該系統(tǒng)實現(xiàn)了越級跳閘難題的根治，同時實現(xiàn)供電系統(tǒng)在減員增效的前提下的安全穩(wěn)定運行。