摘要：隨著(zhù)自動(dòng)化技術(shù)的不斷發(fā)展和安全生產(chǎn)要求的不斷提高，傳統的煤礦井上井下現有電力系統的分散、人工控制現狀已經(jīng)不能滿(mǎn)足煤礦系統安全、穩定、經(jīng)濟和優(yōu)化運行的要求。本文主要闡述了基于力控軟件平臺的煤礦電力系統的功能特點(diǎn)以及優(yōu)越性，結合計算機監控技術(shù)、信息網(wǎng)絡(luò )通信技術(shù)、及自動(dòng)化控制技術(shù)設計了一套綜合自動(dòng)化監控系統。

   一．概述

   煤礦電力系統的監控設備大多數采用分散獨立的傳統繼保裝置，這些設備結構復雜、維護量大、可靠性不高、監控的參數不完整，并且故障記錄不準確。另外, 缺乏故障自診斷能力和遙控手段, 因此無(wú)法對生產(chǎn)設備的供電進(jìn)行實(shí)時(shí)監控、調度和集中管理, 不利于煤礦電力系統安全穩定運行。

   為了滿(mǎn)足煤礦系統安全、穩定、經(jīng)濟和優(yōu)化運行的要求，亟需一套可實(shí)現自動(dòng)化控制與管理，并且可以實(shí)現無(wú)人值守，能夠提高系統運行安全穩定的綜合自動(dòng)化監控系統。

   二．現狀與需求

   井下設有中央變電所，配備多種型號的防爆真空饋電開(kāi)關(guān)，以及防爆高壓開(kāi)關(guān)和干式變壓器等設備共約40臺。

    井上廠(chǎng)區設有110/35KV變電站，已具備高壓線(xiàn)路保護裝置、微機母線(xiàn)差動(dòng)保護系統。并且具有獨立的變電站監控系統，同時(shí)在110KV變電站設有1臺工控機監控35KV變電站的運行情況。

    系統要求在中心建立信息調度中心，用于實(shí)現整個(gè)礦區井上井下所有電力系統數據的監控管理。要求系統具備強大的數據存儲并后期分析處理能力，同時(shí)具備冗余熱備功能，保證系統安全穩定運行。能夠實(shí)現WEB發(fā)布功能，滿(mǎn)足遠程監控的需求。

    三．架構設計

   根據上述需求系統架構如下圖所示：

                     

   井下使用專(zhuān)業(yè)礦井網(wǎng)絡(luò )接入設備KJJ31型礦用環(huán)網(wǎng)接入器，作為井下通信分站，可將中央變電所的開(kāi)關(guān)箱等設備使用RS485進(jìn)行連接，再通過(guò)TCP/IP網(wǎng)線(xiàn)方式將數據送人西門(mén)子工業(yè)交換機。

   由于井上井下設備廠(chǎng)家眾多，通信協(xié)議多種多樣，為了實(shí)現數據的匯總監控，需配備力控數據采集網(wǎng)關(guān)作為通信前置機。將不同通信協(xié)議數據轉發(fā)為統一格式，再上傳到信息調度中心。

   井上井下均采用環(huán)網(wǎng)架構，井上信息調度中心配備力控pSpace冗余數據服務(wù)器，充分考慮了數據系統的穩定性。力控pSpace在冗余情況下支持從站操作，支持手動(dòng)切換工作狀態(tài)，雙機“心跳”可以采用雙網(wǎng)或者多網(wǎng)配置來(lái)進(jìn)行數據傳輸。同時(shí)考慮到網(wǎng)絡(luò )安全，為了避免黑客、病毒等直接攻擊服務(wù)器，單獨配備了力控WEB服務(wù)器，實(shí)現IE發(fā)布功能，滿(mǎn)足客戶(hù)遠程實(shí)時(shí)監控的需求。

   信息調度中心的工程師站配備力控eForceCon SD V2.0監控組態(tài)軟件作為軟件平臺，實(shí)現整個(gè)礦區井上井下所有電力系統數據的監控管理。與同類(lèi)產(chǎn)品相比，由力控eForceCon監控組態(tài)軟件構成的控制系統可以構成先進(jìn)的、分布式冗余、容錯架構。該產(chǎn)品采用分布式組件設計，適應網(wǎng)絡(luò )的多人協(xié)作與并行開(kāi)發(fā)，保證了軟件的可“伸縮性”，適應了“e”時(shí)代的要求。

   四．系統功能

   為實(shí)現對煤礦井上、井下所有電力設備的自動(dòng)控制，系統應具有以下功能：

   4.1數據采集、“四遙”功能

   遙測：采集高壓開(kāi)關(guān)及低壓饋電開(kāi)關(guān)的三相電壓、三相電流、零序電壓、零序電流、功率因數、電網(wǎng)頻率、絕緣監視電阻等數據，并且將數據匯總到信息調度中心。

   遙信：采集高壓開(kāi)關(guān)及低壓饋電開(kāi)關(guān)的斷路器狀態(tài)開(kāi)關(guān)量，并且將數據匯總到信息調度中心。

   遙控：可接收信息調度中心發(fā)出的控制指令，并且執行控制操作。

   遙調：可接收信息調度中心發(fā)送的數據參數，并可實(shí)現整定電壓變比、電流變比、額定電壓、額定電流、過(guò)載能力等參數。

   4.2數據顯示功能

   系統可對監測信號實(shí)現本地和遠程顯示功能：

   高壓開(kāi)關(guān)模擬量采集顯示內容包括：裝置名稱(chēng)、裝置在線(xiàn)狀態(tài)、電壓、電流、累計電量和斷路器狀態(tài)等；

   饋電開(kāi)關(guān)模擬量采集顯示內容包括：裝置名稱(chēng)、裝置在線(xiàn)狀態(tài)、電壓、電流和斷路器狀態(tài)等；

   磁力起動(dòng)器模擬量采集顯示內容包括：裝置名稱(chēng)、裝置在線(xiàn)狀態(tài)、電壓、電流和斷路器狀態(tài)等。
   
                     
 
   系統具有系統布置圖顯示功能，顯示內容為分站設備的名稱(chēng)和運行狀態(tài)，點(diǎn)擊分站設備可以調出該分站配接裝置接線(xiàn)圖。
   
                     
   系統具有模擬動(dòng)畫(huà)顯示功能，顯示內容為配接設備的在線(xiàn)狀態(tài)、合閘、分閘三種不同狀態(tài)，并且具有分頁(yè)顯示方式，點(diǎn)擊可以顯示相應模擬量數值和斷路器狀態(tài)等。
   
   同時(shí)具有虛擬儀表顯示功能，顯示內容包括：儀表和曲線(xiàn)形式顯示當前該設備的所采集到的模擬量值、設備保護參數值和保護功能開(kāi)啟情況，點(diǎn)擊控制命令可以調出控制菜單。

   4.3存儲查詢(xún)功能

   保護器故障的報警裝置名稱(chēng)、事件類(lèi)型、記錄時(shí)刻及事件參數；開(kāi)關(guān)量控制操作的裝置名稱(chēng)、操作類(lèi)型、操作人及操作輸出時(shí)刻；
   
                      

   斷路器動(dòng)作的裝置名稱(chēng)、動(dòng)作時(shí)刻、動(dòng)作類(lèi)型及斷路器狀態(tài)；裝置故障報警時(shí)的裝置名稱(chēng)、故障時(shí)刻及斷路器狀態(tài)。

   4.4控制、保護功能

   系統具有就地自動(dòng)、就地手動(dòng)、遠程手動(dòng)設置高壓開(kāi)關(guān)、低壓饋電開(kāi)關(guān)的斷路器狀態(tài)（分閘/合閘）功能，在中心站進(jìn)行遠程控制時(shí)具有操作權限和操作記錄功能；可通過(guò)地面中心站遠程手動(dòng)遙控解除高壓開(kāi)關(guān)、低壓饋電開(kāi)關(guān)故障狀態(tài)功能，在中心站進(jìn)行遠程控制時(shí)具有操作權限和操作記錄功能。
   
                     
   系統具有過(guò)載保護、短路保護、過(guò)壓保護、低壓保護、絕緣監視保護、漏電保護功能。當系統的監測值超過(guò)設置的極限值時(shí), 可在本地和遠方進(jìn)行報警，并且實(shí)時(shí)顯示報警信息。
  
                    
   4.5雙機冗余、切換功能

   信息調度中心力控pSpace數據服務(wù)器具備雙機冗余功能，可實(shí)現手動(dòng)、自動(dòng)切換，當系統局部發(fā)生故障或錯誤時(shí), 整個(gè)系統仍然可以維持正常工作，主從機切換間隔控制在2分鐘之內。

   同時(shí)系統具有數據自動(dòng)備份功能，在不同的硬盤(pán)上進(jìn)行自動(dòng)數據備份，備份時(shí)間間隔為1分鐘。
     
                    
   4.6擴展功能

   系統具有實(shí)時(shí)報表打印功能。包括：事件報表、控制操作日志、斷路器動(dòng)作日志等。系統具有網(wǎng)絡(luò )通訊功能、軟件自監視功能、軟件容錯功能、實(shí)時(shí)多任務(wù)功能。

   同時(shí)系統具有很好的可擴展性，便于日后的系統升級維護，全面支持DDE、OPC、ODBC/SQL、OLE DB XML、ActiveX等標準，以OLE、COM/DCOM、API等多種形式提供外部訪(fǎng)問(wèn)接口，便于用戶(hù)利用各種常用開(kāi)發(fā)工具（如：VC++、VB、.net等）進(jìn)行深層的二次開(kāi)發(fā)。

   五．結語(yǔ)

   本系統從方案設計開(kāi)始，始終貫徹的設計思想是以高性能構筑優(yōu)異的煤礦電力自動(dòng)化系統，著(zhù)眼于集中監控和動(dòng)態(tài)管理。因此通過(guò)力控監控軟件平臺的應用，能夠提高煤礦電力系統的安全性和可靠性，可改善煤礦企業(yè)的管理水平，降低系統維護工作量，減少維護人員和值班人員，降低供電成本。