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    摘要：隨著自動(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(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(jì)和優(yōu)化運(yùn)行的要求。本文主要闡述了基于力控軟件平臺(tái)的煤礦電力系統(tǒng)的功能特點(diǎn)以及優(yōu)越性，結(jié)合計(jì)算機(jī)監(jiān)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(shè)計(jì)了一套綜合自動(dòng)化監(jiān)控系統(tǒng)。

   一．概述

   煤礦電力系統(tǒng)的監(jiān)控設(shè)備大多數(shù)采用分散獨(dú)立的傳統(tǒng)繼保裝置，這些設(shè)備結(jié)構(gòu)復(fù)雜、維護(hù)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(zhǔn)確。另外, 缺乏故障自診斷能力和遙控手段, 因此無(wú)法對(duì)生產(chǎn)設(shè)備的供電進(jìn)行實(shí)時(shí)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(yùn)行。

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

   二．現(xiàn)狀與需求

   井下設(shè)有中央變電所，配備多種型號(hào)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(shè)備共約40臺(tái)。

    井上廠區(qū)設(shè)有110/35KV變電站，已具備高壓線路保護(hù)裝置、微機(jī)母線差動(dòng)保護(hù)系統(tǒng)。并且具有獨(dú)立的變電站監(jiān)控系統(tǒng)，同時(shí)在110KV變電站設(shè)有1臺(tái)工控機(jī)監(jiān)控35KV變電站的運(yùn)行情況。

    系統(tǒng)要求在中心建立信息調(diào)度中心，用于實(shí)現(xiàn)整個(gè)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(qiáng)大的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)并后期分析處理能力，同時(shí)具備冗余熱備功能，保證系統(tǒng)安全穩(wěn)定運(yùn)行。能夠?qū)崿F(xiàn)WEB發(fā)布功能，滿足遠(yuǎn)程監(jiān)控的需求。

    三．架構(gòu)設(shè)計(jì)

   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(luò)接入設(shè)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(shè)備使用RS485進(jìn)行連接，再通過(guò)TCP/IP網(wǎng)線方式將數(shù)據(jù)送人西門(mén)子工業(yè)交換機(jī)。

   由于井上井下設(shè)備廠家眾多，通信協(xié)議多種多樣，為了實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的匯總監(jiān)控，需配備力控?cái)?shù)據(jù)采集網(wǎng)關(guān)作為通信前置機(jī)。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(wù)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(dòng)切換工作狀態(tài)，雙機(jī)“心跳”可以采用雙網(wǎng)或者多網(wǎng)配置來(lái)進(jìn)行數(shù)據(jù)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(dú)配備了力控WEB服務(wù)器，實(shí)現(xiàn)IE發(fā)布功能，滿足客戶遠(yuǎn)程實(shí)時(shí)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(tái)，實(shí)現(xiàn)整個(gè)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(jìn)的、分布式冗余、容錯(cuò)架構(gòu)。該產(chǎn)品采用分布式組件設(shè)計(jì)，適應(yīng)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(yīng)了“e”時(shí)代的要求。

   四．系統(tǒng)功能

   為實(shí)現(xiàn)對(duì)煤礦井上、井下所有電力設(shè)備的自動(dòng)控制，系統(tǒng)應(yīng)具有以下功能：

   4.1數(shù)據(jù)采集、“四遙”功能

   遙測(cè)：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(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(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(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(shí)現(xiàn)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(shù)。

   4.2數(shù)據(jù)顯示功能

   系統(tǒng)可對(duì)監(jiān)測(cè)信號(hào)實(shí)現(xiàn)本地和遠(yuǎn)程顯示功能：

   高壓開(kāi)關(guān)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(jì)電量和斷路器狀態(tài)等；

   饋電開(kāi)關(guān)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(dòng)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(shè)備的名稱和運(yùn)行狀態(tài)，點(diǎn)擊分站設(shè)備可以調(diào)出該分站配接裝置接線圖。
   
                     
   系統(tǒng)具有模擬動(dòng)畫(huà)顯示功能，顯示內(nèi)容為配接設(shè)備的在線狀態(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(yīng)模擬量數(shù)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(nèi)容包括：儀表和曲線形式顯示當(dāng)前該設(shè)備的所采集到的模擬量值、設(shè)備保護(hù)參數(shù)值和保護(hù)功能開(kāi)啟情況，點(diǎn)擊控制命令可以調(diào)出控制菜單。

   4.3存儲(chǔ)查詢功能

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

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

   4.4控制、保護(hù)功能

   系統(tǒng)具有就地自動(dòng)、就地手動(dòng)、遠(yuǎn)程手動(dòng)設(shè)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(yuǎn)程控制時(shí)具有操作權(quán)限和操作記錄功能；可通過(guò)地面中心站遠(yuǎn)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(yuǎn)程控制時(shí)具有操作權(quán)限和操作記錄功能。
   
                     
   系統(tǒng)具有過(guò)載保護(hù)、短路保護(hù)、過(guò)壓保護(hù)、低壓保護(hù)、絕緣監(jiān)視保護(hù)、漏電保護(hù)功能。當(dāng)系統(tǒng)的監(jiān)測(cè)值超過(guò)設(shè)置的極限值時(shí), 可在本地和遠(yuǎn)方進(jìn)行報(bào)警，并且實(shí)時(shí)顯示報(bào)警信息。
  
                    
   4.5雙機(jī)冗余、切換功能

   信息調(diào)度中心力控pSpace數(shù)據(jù)服務(wù)器具備雙機(jī)冗余功能，可實(shí)現(xiàn)手動(dòng)、自動(dòng)切換，當(dāng)系統(tǒng)局部發(fā)生故障或錯(cuò)誤時(shí), 整個(gè)系統(tǒng)仍然可以維持正常工作，主從機(jī)切換間隔控制在2分鐘之內(nèi)。

   同時(shí)系統(tǒng)具有數(shù)據(jù)自動(dòng)備份功能，在不同的硬盤(pán)上進(jìn)行自動(dòng)數(shù)據(jù)備份，備份時(shí)間間隔為1分鐘。
     
                    
   4.6擴(kuò)展功能

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

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

   五．結(jié)語(yǔ)

   本系統(tǒng)從方案設(shè)計(jì)開(kāi)始，始終貫徹的設(shè)計(jì)思想是以高性能構(gòu)筑優(yōu)異的煤礦電力自動(dòng)化系統(tǒng)，著眼于集中監(jiān)控和動(dòng)態(tài)管理。因此通過(guò)力控監(jiān)控軟件平臺(tái)的應(yīng)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(hù)工作量，減少維護(hù)人員和值班人員，降低供電成本。