KJ360电力监控在焦家寨煤矿供电系统的应用

总第135期DOI103969JISSN10052798201012020KJ360电力监控在焦家寨煤矿供电系统的应用陈建军，党正伟大同煤矿集团轩煤公司焦家寨煤矿，山西原平034115摘要KJ360电力监控系统通过光纤通讯技术、计算机技术对煤矿供电实现实时监控，为煤矿安全供电起到了重要作用，取得了良好的经济效益，主要介绍了电力管理系统的组成、特点、工作原理及应用情况。关键词电力监控；供电系统；焦家寨煤矿中图分类号TD608文献标识码B文章编号100527982010120039041矿井供电系统现状轩煤公司焦家寨煤矿供电系统由公司热电厂馈送至焦家寨矿5趟供电线路，1号、2号线供302主扇风机，3号、4号、6号线馈送至地面广场配电室，其中4号线作为井下局扇高压专供线路，井下有1个中央变电所和5个采区变电所。在矿调度室建立电力监控中心，对地面配电室、两个主扇风机、井下变电所及各采区配电室进行监控，可方便掌握供电系统运行状况。实现在地面对井下供电系统的运行监视、控制、分析和管理；实现供电数据共享，进一步提高井下中央变电所开关保护动作的可靠性和准确性，解决故障跳闸事故录波，便于原因分析，提高供电可靠性；解决漏电保护选择性问题；实现井下供电系统各支路的电度计量，为煤矿精细管理提供数据依据；实现井下变电所遥测、遥信、遥控、遥调和遥视，为矿井安全生产提供了保障。2电力监控调度系统21系统构成焦家寨矿电力监控系统分为四个层次设备层即综合保护层、变电层即变电所内的当地监控和自动化设备36OF矿用隔爆兼本安型电力监控分站、通讯平台层即变电所与地面间的公共通讯平台光纤以太网平台和地面监控层。设备层主要完成数据采集、计算、保护和控制执行，并通过RS485总线接入变电所的测控分站中。测控分站一方面完成数据转发，另一方面实现变电所综合选漏、录波存储、时钟同步和当地监控，并通过光纤以太网，完成与监控主站的通讯。通讯平台是由分站光端设备构成的光纤以太网。监控主站是一套供电系统专业版组态系统，可按照供电系统的规范，对供电系统进行监测、控制、统计和分析。在井下中央变电所装设一台KJ360一F矿用隔爆兼本安型电力监控分站。变电所的高压综合保护用双绞线接人就近的KJ360一F测控分站，测控分站直接接入光缆，以以太网与地面监控主站通讯。整个系统的系统构成如图1所示。22电网监测监控系统的特点1有灵活的组网方式，支持以太网方式，符合当前信息化建设的发展方向。2软件采用CSB三层结构模式，可扩性、适应性强。3采用WINDOWSXP操作系统，SQLSERVER数据库，方便操作和维护。4采用电力系统专用的组态软件，更加适应电力监控的要求。5系统具有地面调度设定保护定值的功能，便于运行维护。6系统具有分时电度计量功能，便于用电管理收稿日期20100913作者简介陈建军1968一，男，山西原平人，工程师，从事机电技术工作。39陈建军等KJ360电力监控在焦家寨煤矿供电系统的应用第19卷第12期7性能优越的失压保护，能够区分电压波动和母线失压，并在全站停电的情况下，失压保护跳开开关，彻底避免以往由于电压闪动而造成的井下大面积停电的烦恼。8保护装置数字化，保护动作精度高、速度快、可靠性高，彻底免除老式保护动作值飘移、动作灵敏度差造成的保护误动。9精确的事件顺序记录和故障录波功能，有助于迅速查找故障，大大缩小变电所停电时间，彻底避免故障后试合开关造成的多次顶跳上级开关的烦恼。10全网集中式单相接地选线功能，克服了现有小电流接地选线装置不适用于开闭所的弊端。11实时记录电压电流变化曲线，对供电质量做到心中有数。13有效地解决长期以来困扰煤矿的井下电网大面积停电、越级跳闸、漏电预警不管用等问题，实现远程监测监控。23光纤以太网建设KJ360一F矿用隔爆兼本安型电力监控分站内置工业光纤以太环网交换机，它与地面电力调度中心的环网交换机一起，来构建冗余光纤以太环网，搭建共享的高速综合业务数字通信平台。环网交换机分布在各个变电所。该平台可以做以下业务作为电网监测监控系统的通讯网络；作为井下视频监视信号的传输通道；作为地面与井下电话联络的网络电话通讯平台；作为胶带监控等其他自动化子系统的通讯平台等。建立高速综合业务数字通信平台可以使光缆的资源得到充分利用，可以避免以往低速通讯如采用光MODEM通讯造成的光缆资源的浪费；利用四芯纤芯构成双环自愈的光纤以太环网，双环自愈可以保证任何一处断纤，双环自动切换，双环的切换时间为300MS，保证通讯的连续性。24地面监控站构成地面电力调度中心设备由若干台监控计算机，不间断电源，通道柜构成。地面电力调度中心配置一台高性能计算机，作为数据服务器兼监控工作站，对电网运行进行监控。配置一台高性能计算机作为兼WEB服务器，通过WEB发布，实现与集团公司供电数据共享，使公司主管部门、主管领导能够监视井下电网的运行工况。配置一台通讯服务器用于与各变电所的测控分站通讯，通讯服务器安装在通道柜上。配置一台视40频服务器用于井下变电所的视频监视。地面监控站还配置一个通道柜，用于安装工业光纤以太网交换机、机架式光纤终端盒、网络交换机等。地面监控主站配置UPS电源，为计算机系统提供后备电源。供电系统监2贝0监控系统构成如图2所示。图2供电系统监测监控系统构成25监控站的适时监控功能1实时测量与监视功能。测量6KV系统每个回路的UUUC、UOUUC3VO、IA、，C、31O、P、Q、COS、绝缘电阻、有功电量、无功电量；监视开关分合位置、保护信号情况。2告警功能。开关变位告警、保护动作告警、电压电流越限告警。3事故推画面功能。当某变电所发生开关跳闸、保护动作等事件时，将自动调出事故回路所在的画面。4事件记录存储检索功能。当开关变位、保护动作、发生预告信号、控制操作、修改定值时，均生成带时标的事件记录，存储在磁盘中。5定值管理功能。可以对选定的回路进行定值查询、设定与打印。设定时为了定值设定的安全可靠，分定值预设和定值固化两步进行。6电度计量功能。可按时段统计存储各回路电度量的峰、平、谷电量，并形成报表予以打印。7权限管理功能。有管理员级权限和客户权限，管理员可以分配每台工作站的权限，以保证系统操作的安全性。8故障录波分析与打印功能。当保护动作时，可自动启动录波功能，也可由调度下命令启动某回路进行录波，主站可再现电压电流波形，分析各个时刻的幅值相位等，也可打印出录波曲线。9控制操作功能。控制操作有三种高低压开关的分合闸控制操作、保护信号复归操作和启动录波操作；开关分合操作分预分预合，控制执行两步操作，以确保开关操作的安全性。陈建军等KJ360电力监控在焦家寨煤矿供电系统的应用第19卷第12期10历史数据存储与检索功能。对电压、电流、功率、功率因数、电度量等存储小时值、日值、月值，存储的时间长短只受磁盘容量的限制。11曲线存储与检索功能。可存储电压电流功率等的日曲线月曲线，存储的时间长短只受磁盘容量的限制。12图形画面组态功能。有强大的电力组态工具，可制作变电运行所需的各类图形、曲线。13设备档案的管理。可在画面上，点击开关可调出开关的档案资料，实现开关及相关设备的台账管理。14规约转换和数据转发。可实现多种通讯规约的转换，并向调度转发数据。提供OPCSERVER接口，配合集中控制平台进行集成。15对井下监控分站软件进行远程升级。16自诊断功能。系统能及时发现分站、高开综合保护器故障，并予以报警。26井下测控分站的构成及功能井下测控分站主要由高性能工业嵌入式通讯服务器、后备工作电源、光纤接续盒、工业光纤以太网交换机等组成。主要完成保护装置与地面监控系统间的数据交换，实现辖区当地监控，与综合保护一起，实现单相接地选线功能。支持多规约、多波特率、多通讯方式。软件内核部分采用嵌入式实时多任务操作系统，通讯及监控软件采用外挂式软件模块，可方便地进行功能扩充。其主要功能有1完成保护装置与地面调度监控系统间的数据交换。能接收并贮存地面调度中心的命令；根据地面监控主站的命令，采集高开综合保护器的遥测量、遥信量、事件顺序记录、录波数据等，并向中心站传输；具有按地面调度中心的命令控制高保开关的合闸、分闸功能。2具有当地集中监控功能。具有开关状态监视功能；具有电流电压等的实时显示功能；具有带时标的事件记录显示功能。3网络综合选漏功能。与ZBT一11综合保护配合，实现辖区变电所单相接地选线功能，以适应高阻接地和有消弧线圈的情况，接地后，以事件记录和信号的形式表示出接地的线路和接地相。4具有时钟同步功能。实现与上级调度主站和下级综合保护器的时钟同步功能。主站每30MIN与分站对时一次，分站每15MIN与综合保护对时一次，确保时钟一致；分站实时监测综合保护的投入运行情况，一旦有新安装的保护开机运行，分站就会主动与保护对时。5规约转换功能。外挂式规约扩充模块，可以方便地接入第三方智能设备。6远程维护功能。可以远程监视通讯状态，远程进行软件升级，远程进行数据维护，远程下载录波数据；用TELNET和FFP可登录到分站的通讯服务器上，进行应用程序升级、录波文件下载等。7失电数据保持功能。在系统掉电的情况下，保证系统的各种信息存储及传输。8各保护器通讯状态监视。当保护器通讯中断时，产生保护通讯中断的事件记录，除自己显示外，还要送到地面调度监控中心。9实时监视各种控制操作。来自主站的定值修改命令，在固化命令下发到综合保护，且综合保护已固化成功后，分站将产生一命令修改定值的事件记录；来自主站的开关控制命令，在综合保护执行后，分站也将产生一命令遥控开关的事件记录。10录波文件存储功能。当综合保护有录波数据时，分站将录波数据从保护器要来，且生成三个录波文件HDR，CFG，DAT，并存储在分站中，分站能够存储32次的录波文件，当多于32次时，最早的录波文件将被删除。11内置基于IP的视频编码器。可直接接人防爆摄像头的模拟信号，并进行模数转换，对数据进行压缩，并以TCPIP协议，将压缩的图像数据送到地面。12提供OPCSERVER接口，与全矿井集控平台进行无缝连接。27变电所视频监视在供电系统电气运行实现远程监控的基础上实现变电所视频监视，可及时全面了解和掌握变电所的情况，实现变电所的无人值班。其主要功能为1视频图像的网络传输。视频图像采用H264或MEPG4编码方式，在井下测控分站内进行视频压缩，并经以太网传输到电调中心，电调中心解码显示。2视频显示。视频图像可在计算机上进行实时图像显示，一屏可显示1、2、4、6、9、16画面等。3图像切换。来自变电所的视频图像可直接由接人以太网的硬件解码器进行解码，并接人投影墙上的监视器上，各监视器监视的图像可由计算机自由切换显示，无须视频切换矩阵。4视频存储和回放。视频图像可选择计划定时存储，图像物体移动存储和事件存储，存储后可调阅回放。3系统可靠性及应用效果360煤矿井下电网综合自动化监测系统采用41陈建军等KJ360电力监控在焦家寨煤矿供电系统的应用第19卷第12期先进的软、硬件技术，操作简便、性能可靠、保护功能齐全。该系统中的保护器可以替代各种模拟保护器实现老型开关的改造、更新，并以电网监控中心的工业计算机可以方便地对煤矿的用电负荷进行分级管理使供电更趋于合理。自2009年1月份投运以来，传输的数据准确，系统运行稳定，为指挥生产用电和节电工作提供了可靠的依据，大大提高了全矿的用电管理水平，达到了有效地节约电量、降低劳动强度、降低电网事故率和缩短事故处理时间的目的。不仅保障了供电系统安全可靠运行，确保了煤矿安全生产和经济指标的完成，还为煤矿节约了资金，取得了良好的经济效益和社会效益，值得应用和推广。参考文献1赵慧艳，赵国平，原红飞，等漳村煤矿矿井电力调度系统应用J煤，2008，171044462王国臣矿井安全综合视频监控系统的发展J煤炭技术，2006865673刘希军，席波煤矿井下电网综合自动化监测系统的应用J煤炭科学技术，200858092上接第24页安全可靠。根据近年来的实践，由于斜巷作业期间，巷道内禁止行人，人工操作式跑车防护装置在生产时间和生产环境上都不允许，所以倾斜井巷内设置的跑车防护装置，应采用受速度控制的挡车装置较为合理有效。此类受速度控制的挡车装置分上方布置和下方布置两种方式，上方布置时动作机构布置在巷道上方，采用摆杆碰撞式挡车装置，利用下跑车辆的上沿对摆杆冲击力操纵挡车装置脱钩结构动作，放下挡车装置的车挡挡住下跑车辆。下方布置时挡车装置布置在线路中心，采用车轴碰撞式挡车装置，利用下跑车辆的前车轴碰撞挡车装置撞杆，使挡车装置抓捕机构动作，抓住下跑车辆的后车轴而抓捕住下跑车辆。倾斜井巷内跑车防护装置的设置数量与斜井倾角和坡度有关，既要符合倾斜井巷的安全要求，但也不是越多越好。斜井双轨提升时巷道下部道岔上部要设置防错码信号装置，以便在发生错码时，及时给绞车司机发出错码报警信号，确保斜井提升安全。在下部平车场距起坡点大于一列车长度处，必须安设牢固的挡车栏，挡车栏要有足够的强度，以抗击倾角大和坡度长的线路发生跑车时产生的冲击力，防止车辆失控后，窜入下部车场摘挂钩地点。此处安设的挡车栏，既可为水平开启式，也可是安设垂直转轴式挡车栏，它是人工开关的一种阻车器，车辆每次通过都需开关一次。在上、下部平车场人口和巷道中间出口处均应安设声光报警器和声光电笛，要力求声光报警器与绞车通过电气连接和联动，应在绞车开动期间持续或间断地发出报警语言。42责任编辑魏晋英3安全设施的设置要求防跑车装置、跑车防护装置、阻车器等斜井安全设施的设置必须遵循以下5点要求1必须是监视灵敏，操纵准确，挡车可靠。2在主提升井的上坡口，装置应是“常闭式”的，仅在矿车正常通过时，方可打开，待矿车通过后，随即关闭。在上坡口装设有“常闭式”装置的情况下，井筒中部和