摘要：隨著自動化技術的不斷發(fā)展和安全生產(chǎn)要求的不斷提高，傳統(tǒng)的煤礦井上井下現(xiàn)有電力系統(tǒng)的分散、人工控制現(xiàn)狀已經(jīng)不能滿足煤礦系統(tǒng)安全、穩(wěn)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(tǒng)的功能特點以及優(yōu)越性，結(jié)合計算機監(jiān)控技術、信息網(wǎng)絡通信技術、及自動化控制技術設計了一套綜合自動化監(jiān)控系統(tǒng)。

   一．概述

   煤礦電力系統(tǒng)的監(jiān)控設備大多數(shù)采用分散獨立的傳統(tǒng)繼保裝置，這些設備結(jié)構(gòu)復雜、維護量大、可靠性不高、監(jiān)控的參數(shù)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, 因此無法對生產(chǎn)設備的供電進行實時監(jiān)控、調(diào)度和集中管理, 不利于煤礦電力系統(tǒng)安全穩(wěn)定運行。

   為了滿足煤礦系統(tǒng)安全、穩(wěn)定、經(jīng)濟和優(yōu)化運行的要求，亟需一套可實現(xiàn)自動化控制與管理，并且可以實現(xiàn)無人值守，能夠提高系統(tǒng)運行安全穩(wěn)定的綜合自動化監(jiān)控系統(tǒng)。

   二．現(xiàn)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關，以及防爆高壓開關和干式變壓器等設備共約40臺。

    井上廠區(qū)設有110/35KV變電站，已具備高壓線路保護裝置、微機母線差動保護系統(tǒng)。并且具有獨立的變電站監(jiān)控系統(tǒng)，同時在110KV變電站設有1臺工控機監(jiān)控35KV變電站的運行情況。

    系統(tǒng)要求在中心建立信息調(diào)度中心，用于實現(xiàn)整個礦區(qū)井上井下所有電力系統(tǒng)數(shù)據(jù)的監(jiān)控管理。要求系統(tǒng)具備強大的數(shù)據(jù)存儲并后期分析處理能力，同時具備冗余熱備功能，保證系統(tǒng)安全穩(wěn)定運行。能夠?qū)崿F(xiàn)WEB發(fā)布功能，滿足遠程監(jiān)控的需求。

    三．架構(gòu)設計

   根據(jù)上述需求系統(tǒng)架構(gòu)如下圖所示：

                     

   井下使用專業(yè)礦井網(wǎng)絡接入設備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關箱等設備使用RS485進行連接，再通過TCP/IP網(wǎng)線方式將數(shù)據(jù)送人西門子工業(yè)交換機。

   由于井上井下設備廠家眾多，通信協(xié)議多種多樣，為了實現(xiàn)數(shù)據(jù)的匯總監(jiān)控，需配備力控數(shù)據(jù)采集網(wǎng)關作為通信前置機。將不同通信協(xié)議數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)為統(tǒng)一格式，再上傳到信息調(diào)度中心。

   井上井下均采用環(huán)網(wǎng)架構(gòu)，井上信息調(diào)度中心配備力控pSpace冗余數(shù)據(jù)服務器，充分考慮了數(shù)據(jù)系統(tǒng)的穩(wěn)定性。力控pSpace在冗余情況下支持從站操作，支持手動切換工作狀態(tài)，雙機“心跳”可以采用雙網(wǎng)或者多網(wǎng)配置來進行數(shù)據(jù)傳輸。同時考慮到網(wǎng)絡安全，為了避免黑客、病毒等直接攻擊服務器，單獨配備了力控WEB服務器，實現(xiàn)IE發(fā)布功能，滿足客戶遠程實時監(jiān)控的需求。

   信息調(diào)度中心的工程師站配備力控eForceCon SD V2.0監(jiān)控組態(tài)軟件作為軟件平臺，實現(xiàn)整個礦區(qū)井上井下所有電力系統(tǒng)數(shù)據(jù)的監(jiān)控管理。與同類產(chǎn)品相比，由力控eForceCon監(jiān)控組態(tài)軟件構(gòu)成的控制系統(tǒng)可以構(gòu)成先進的、分布式冗余、容錯架構(gòu)。該產(chǎn)品采用分布式組件設計，適應網(wǎng)絡的多人協(xié)作與并行開發(fā)，保證了軟件的可“伸縮性”，適應了“e”時代的要求。

   四．系統(tǒng)功能

   為實現(xiàn)對煤礦井上、井下所有電力設備的自動控制，系統(tǒng)應具有以下功能：

   4.1數(shù)據(jù)采集、“四遙”功能

   遙測：采集高壓開關及低壓饋電開關的三相電壓、三相電流、零序電壓、零序電流、功率因數(shù)、電網(wǎng)頻率、絕緣監(jiān)視電阻等數(shù)據(jù)，并且將數(shù)據(jù)匯總到信息調(diào)度中心。

   遙信：采集高壓開關及低壓饋電開關的斷路器狀態(tài)開關量，并且將數(shù)據(jù)匯總到信息調(diào)度中心。

   遙控：可接收信息調(diào)度中心發(fā)出的控制指令，并且執(zhí)行控制操作。

   遙調(diào)：可接收信息調(diào)度中心發(fā)送的數(shù)據(jù)參數(shù)，并可實現(xiàn)整定電壓變比、電流變比、額定電壓、額定電流、過載能力等參數(shù)。

   4.2數(shù)據(jù)顯示功能

   系統(tǒng)可對監(jiān)測信號實現(xiàn)本地和遠程顯示功能：

   高壓開關模擬量采集顯示內(nèi)容包括：裝置名稱、裝置在線狀態(tài)、電壓、電流、累計電量和斷路器狀態(tài)等；

   饋電開關模擬量采集顯示內(nèi)容包括：裝置名稱、裝置在線狀態(tài)、電壓、電流和斷路器狀態(tài)等；

   磁力起動器模擬量采集顯示內(nèi)容包括：裝置名稱、裝置在線狀態(tài)、電壓、電流和斷路器狀態(tài)等。
   
                     
 
   系統(tǒng)具有系統(tǒng)布置圖顯示功能，顯示內(nèi)容為分站設備的名稱和運行狀態(tài)，點擊分站設備可以調(diào)出該分站配接裝置接線圖。
   
                     
   系統(tǒng)具有模擬動畫顯示功能，顯示內(nèi)容為配接設備的在線狀態(tài)、合閘、分閘三種不同狀態(tài)，并且具有分頁顯示方式，點擊可以顯示相應模擬量數(shù)值和斷路器狀態(tài)等。
   
   同時具有虛擬儀表顯示功能，顯示內(nèi)容包括：儀表和曲線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(shù)值和保護功能開啟情況，點擊控制命令可以調(diào)出控制菜單。

   4.3存儲查詢功能

   保護器故障的報警裝置名稱、事件類型、記錄時刻及事件參數(shù)；開關量控制操作的裝置名稱、操作類型、操作人及操作輸出時刻；
   
                      

   斷路器動作的裝置名稱、動作時刻、動作類型及斷路器狀態(tài)；裝置故障報警時的裝置名稱、故障時刻及斷路器狀態(tài)。

   4.4控制、保護功能

   系統(tǒng)具有就地自動、就地手動、遠程手動設置高壓開關、低壓饋電開關的斷路器狀態(tài)（分閘/合閘）功能，在中心站進行遠程控制時具有操作權(quán)限和操作記錄功能；可通過地面中心站遠程手動遙控解除高壓開關、低壓饋電開關故障狀態(tài)功能，在中心站進行遠程控制時具有操作權(quán)限和操作記錄功能。
   
                     
   系統(tǒng)具有過載保護、短路保護、過壓保護、低壓保護、絕緣監(jiān)視保護、漏電保護功能。當系統(tǒng)的監(jiān)測值超過設置的極限值時, 可在本地和遠方進行報警，并且實時顯示報警信息。
  
                    
   4.5雙機冗余、切換功能

   信息調(diào)度中心力控pSpace數(shù)據(jù)服務器具備雙機冗余功能，可實現(xiàn)手動、自動切換，當系統(tǒng)局部發(fā)生故障或錯誤時, 整個系統(tǒng)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(nèi)。

   同時系統(tǒng)具有數(shù)據(jù)自動備份功能，在不同的硬盤上進行自動數(shù)據(jù)備份，備份時間間隔為1分鐘。
     
                    
   4.6擴展功能

   系統(tǒng)具有實時報表打印功能。包括：事件報表、控制操作日志、斷路器動作日志等。系統(tǒng)具有網(wǎng)絡通訊功能、軟件自監(jiān)視功能、軟件容錯功能、實時多任務功能。

   同時系統(tǒng)具有很好的可擴展性，便于日后的系統(tǒng)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問接口，便于用戶利用各種常用開發(fā)工具（如：VC++、VB、.net等）進行深層的二次開發(fā)。

   五．結(jié)語

   本系統(tǒng)從方案設計開始，始終貫徹的設計思想是以高性能構(gòu)筑優(yōu)異的煤礦電力自動化系統(tǒng)，著眼于集中監(jiān)控和動態(tài)管理。因此通過力控監(jiān)控軟件平臺的應用，能夠提高煤礦電力系統(tǒng)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(tǒng)維護工作量，減少維護人員和值班人員，降低供電成本。