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淺談煤礦智能電力監(jiān)控系統(tǒng)的研究與應(yīng)用
摘要:文章詳細(xì)介紹了KJ36A型煤礦電力監(jiān)控系統(tǒng)的3層網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)形式,即綜合監(jiān)控信息管理層、信息處理與監(jiān)控層、現(xiàn)場(chǎng)控制層,并分析了這3層網(wǎng)絡(luò)所實(shí)現(xiàn)的功能,闡述了KJ36A型煤礦電力監(jiān)控系統(tǒng)的功能與特點(diǎn)。該系統(tǒng)采用嵌入式技術(shù)、分布式網(wǎng)絡(luò)技術(shù),可對(duì)煤礦供電系統(tǒng)實(shí)施一體化的實(shí)時(shí)監(jiān)控,實(shí)現(xiàn)礦井電網(wǎng)的安全運(yùn)行及變電所的無(wú)人值守功能。實(shí)際應(yīng)用表明,該系統(tǒng)運(yùn)行效果好,當(dāng)前礦井安全生產(chǎn)和管理的要求。
關(guān)鍵詞:煤礦;電力監(jiān)控系統(tǒng);網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu);軟件;應(yīng)用
0引言
隨著煤礦機(jī)械化和自動(dòng)化程度的不斷提高,為保證各個(gè)生產(chǎn)環(huán)節(jié)的正常運(yùn)行,對(duì)安全供電的依賴(lài)性更強(qiáng)。由于煤礦井下供電設(shè)備的故障,給煤礦的安全生產(chǎn)帶來(lái)更大的安全事故,因此,煤礦供配電系統(tǒng)運(yùn)行的可靠性和合理性就顯得十分重要。盡管近年來(lái)煤礦供電管理部門(mén)在改進(jìn)井下配電裝備、應(yīng)用新技術(shù)成果的同時(shí),不斷強(qiáng)化人員素質(zhì)的管理,使煤礦井下供電系統(tǒng)的可靠性得到了提高,但由于人為因素造成的供電事故時(shí)有發(fā)生,影響了煤礦的安全生產(chǎn)。另外,供電部門(mén)每天用于值班和線路維護(hù)的工作人員較多,勞動(dòng)生產(chǎn)率較低。因而,對(duì)井下供電系統(tǒng)實(shí)施微機(jī)保護(hù)和監(jiān)控以及實(shí)現(xiàn)變電所無(wú)人值守就顯得十分迫切。就目前的煤礦供電系統(tǒng)而言,雖然微機(jī)保護(hù)和監(jiān)控系統(tǒng)也得到了應(yīng)用,但主要是針對(duì)地面供電系統(tǒng),用于井下的微機(jī)保護(hù)和監(jiān)控裝置還不多,大部分是在防爆開(kāi)關(guān)中設(shè)置漏電保護(hù)、過(guò)載保護(hù)、短路保護(hù)、欠壓保護(hù)、斷相保護(hù)等保護(hù)功能,釆區(qū)內(nèi)配電設(shè)備的聯(lián)網(wǎng)功能較弱。實(shí)現(xiàn)井下變電所無(wú)人值守,就是要實(shí)現(xiàn)“遙測(cè)、遙信、遙控、遙調(diào)"四遙功能和各種保護(hù)功能以及遙視功能:能檢測(cè)釆區(qū)變電所每次出線的電流、電壓、功率、因數(shù)、開(kāi)關(guān)內(nèi)溫度等模擬量;檢測(cè)開(kāi)關(guān)的位置狀態(tài)及實(shí)驗(yàn)按鈕狀態(tài);能對(duì)開(kāi)關(guān)進(jìn)行正常分、合閘操作;能在上位機(jī)對(duì)饋電開(kāi)關(guān)進(jìn)行保護(hù)動(dòng)作值整定。隨著井下無(wú)人值守變電所推廣面的擴(kuò)大,由于井下供電網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)復(fù)雜,釆區(qū)變電所和工作面配電點(diǎn)供電服務(wù)對(duì)象主要是采煤、掘進(jìn)、運(yùn)輸以及排水等主要生產(chǎn)環(huán)節(jié),供電負(fù)荷種類(lèi)繁多、區(qū)域分布廣、負(fù)荷工作場(chǎng)所地質(zhì)條件復(fù)雜,且存在著瓦斯、煤塵、水等有害介質(zhì),影響供電系統(tǒng)運(yùn)行的不確定因素也較多,有可能存在安全隱患,所以裝備安全可靠、技術(shù)先進(jìn)、功能更為完善的煤礦安全供電系統(tǒng)是非常必要的。KJ36A型煤礦電力監(jiān)控系統(tǒng)是針對(duì)煤礦供配電系統(tǒng)的特點(diǎn),采用地面電力自動(dòng)化系統(tǒng)的*新技術(shù)、嵌入式技術(shù)、分布式網(wǎng)絡(luò)技術(shù)等開(kāi)發(fā)的新一代煤礦電力監(jiān)控系統(tǒng),可對(duì)煤礦地面和井下10kV及以下供電系統(tǒng)實(shí)施一體化的實(shí)時(shí)監(jiān)控,實(shí)現(xiàn)礦井變電所的無(wú)人值守。該系統(tǒng)為礦井電網(wǎng)的安全運(yùn)行提供了現(xiàn)代化的管理手段。
1.KJ36A型煤礦電力監(jiān)控系統(tǒng)結(jié)構(gòu)
1.1綜合監(jiān)控信息管理層
本系統(tǒng)根據(jù)用戶的不同要求,在地面建立面向全礦的計(jì)算機(jī)監(jiān)控信息管理網(wǎng)絡(luò)。網(wǎng)絡(luò)具有對(duì)圖形、語(yǔ)音、數(shù)據(jù)和文字等多媒體的存儲(chǔ)傳輸和交互作用等處理能力。系統(tǒng)平臺(tái)基于Windows操作系統(tǒng),以VC卄為開(kāi)發(fā)工具,實(shí)現(xiàn)以多任務(wù)調(diào)度系統(tǒng)管理SCADA系統(tǒng)平臺(tái)及平臺(tái)上的應(yīng)用,并調(diào)整運(yùn)行過(guò)程中的數(shù)據(jù)和功能。系統(tǒng)采用功能和數(shù)據(jù)復(fù)制型冗余策略,運(yùn)行不同計(jì)算機(jī)或同一臺(tái)計(jì)算機(jī)上的多個(gè)進(jìn)程,通過(guò)相互之間的信息交換,由多任務(wù)調(diào)度系統(tǒng)監(jiān)視整個(gè)系統(tǒng)的運(yùn)行狀況。
SCADA系統(tǒng)平臺(tái)實(shí)現(xiàn)了礦井電力系統(tǒng)調(diào)度自動(dòng)化、變電站(變電所)自動(dòng)化的應(yīng)用,包括實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)采集、實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)管理、歷史數(shù)據(jù)庫(kù)管理、畫(huà)面制作及顯示、報(bào)表制作及打印、告警判別及發(fā)布、數(shù)據(jù)處理及時(shí)鐘系統(tǒng)等豐富的功能。該平臺(tái)還包括了諸如網(wǎng)絡(luò)通信系統(tǒng)及任務(wù)調(diào)度系統(tǒng)和遠(yuǎn)程診斷及維護(hù)系統(tǒng),除了關(guān)鍵的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)和圖形技術(shù)外,還包括了一些常用的工具軟件,這些工具軟件對(duì)系統(tǒng)的使用很有幫助。SCADA系統(tǒng)平臺(tái)的功能主要有:
可實(shí)現(xiàn)地面變電所的監(jiān)控及井下中央變電所、采區(qū)變電所及各配電點(diǎn)的電力監(jiān)控;
視頻圖象網(wǎng)上壓縮傳輸,在各個(gè)工作站既能看到所有數(shù)據(jù)信息,又能同時(shí)觀察到每個(gè)攝像點(diǎn)的信號(hào);
對(duì)外接口豐富,與其它系統(tǒng)匯接方便,除主流的OPC_Server方式夕卜,同時(shí)還保留了DDE、ODBC等方式;
實(shí)現(xiàn)“遙測(cè)、遙信、遙控、遙調(diào)"四遙功能和各種保護(hù)功能以及遙視功能;
所有信息在工作站上都可用瀏覽器瀏覽,并實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程信息的傳輸和故障診斷功能。
地面變電所采用變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng),提供以部頒CDT通信規(guī)約(或其它標(biāo)準(zhǔn)規(guī)約)為數(shù)據(jù)協(xié)議的標(biāo)準(zhǔn)RS232/RS485/LAN通信接口,通過(guò)設(shè)在地面的環(huán)網(wǎng)交換機(jī)將地面變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)接入KJ36A型煤礦電力監(jiān)控系統(tǒng)的后臺(tái)計(jì)算機(jī),實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程監(jiān)控功能。
井下變電所內(nèi)開(kāi)關(guān)設(shè)備的運(yùn)行參數(shù)和狀態(tài)通過(guò)開(kāi)關(guān)綜合保護(hù)單元采集并輸出,電力監(jiān)控站和開(kāi)關(guān)綜合保護(hù)單元之間采用RS485/CAN通信(隔爆設(shè)備信號(hào)的輸出需通過(guò)安全隔離器作本安隔離處理),變電所的電力參數(shù)由電力監(jiān)控站通過(guò)設(shè)在各個(gè)變電所的環(huán)網(wǎng)交換機(jī)接入井下以太網(wǎng),采集的數(shù)據(jù)通過(guò)以太網(wǎng)傳輸?shù)終J36A型煤礦電力監(jiān)控系統(tǒng)的后臺(tái)計(jì)算機(jī)。
1.2信息處理與監(jiān)控層
信息處理與監(jiān)控層以監(jiān)測(cè)和控制中產(chǎn)生的信息為來(lái)源,通過(guò)網(wǎng)絡(luò)直接參與對(duì)各開(kāi)關(guān)的操作及相關(guān)環(huán)節(jié)之間的調(diào)度協(xié)調(diào)。
(1)主干網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)形式
本系統(tǒng)主干網(wǎng)絡(luò)釆用環(huán)型冗余結(jié)構(gòu)光纖傳輸(工業(yè)以太網(wǎng)100Mbps/1000Mbps),能將礦井各變電所信息連接到系統(tǒng)平臺(tái)上,本系統(tǒng)往下能對(duì)礦井內(nèi)各高低壓開(kāi)關(guān)發(fā)布控制命令,監(jiān)視設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài),收集所需的參數(shù)以及整定開(kāi)關(guān)數(shù)值;往上能連接信息管理網(wǎng),實(shí)現(xiàn)管理信息的交換功能。
根據(jù)煤礦的特點(diǎn),系統(tǒng)控制網(wǎng)絡(luò)滿足以下要求:
設(shè)備選型符合有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)和行業(yè)標(biāo)準(zhǔn),滿足防爆、防塵、抗高溫潮濕和電磁干擾的要求。在物理上和邏輯上考慮了網(wǎng)絡(luò)信道的冗余,確保網(wǎng)絡(luò)通路的安全。當(dāng)系統(tǒng)某一子系統(tǒng)的通信或元器件出現(xiàn)故障時(shí),不影響其它子系統(tǒng)的通信和整個(gè)網(wǎng)絡(luò)的傳輸性能。隨著礦井建設(shè)規(guī)模進(jìn)程能做到整體規(guī)劃、分步實(shí)施,并能隨著技術(shù)的發(fā)展方便升級(jí),可靠性高、穩(wěn)定性強(qiáng)、人機(jī)界面友好、操作簡(jiǎn)單、維護(hù)方便。充分考慮了系統(tǒng)平臺(tái)和數(shù)據(jù)的安全性。具有可靠的身份認(rèn)證機(jī)制、數(shù)據(jù)備份和病毒防護(hù)功能,具有防止侵?jǐn)_的有效措施。
(2)網(wǎng)絡(luò)控制層
基于以太網(wǎng)TCP/IP協(xié)議的工業(yè)以太網(wǎng)技術(shù),傳輸介質(zhì)采用雙絞式單模礦用阻燃型光纜,網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)釆用基于光纖以太網(wǎng)的環(huán)形架構(gòu)。與傳統(tǒng)的總線傳輸方式相比,釆用工業(yè)以太環(huán)網(wǎng)后,解決了電力系統(tǒng)信息量大、通信接口不暢、傳輸速率低的問(wèn)題。各變電所的數(shù)據(jù)信息均匯集到以太環(huán)網(wǎng)中傳輸,維護(hù)簡(jiǎn)單。
從空間分布上看,系統(tǒng)的節(jié)點(diǎn)設(shè)備從地面一直延伸至井下。井下節(jié)點(diǎn)設(shè)備可以是變電所的主站,也可以是某個(gè)區(qū)域的信息采集監(jiān)控站,或者是協(xié)議轉(zhuǎn)換器。
(3)網(wǎng)絡(luò)產(chǎn)品的選型
由于煤炭行業(yè)的特殊性,普通交換機(jī)在抗干擾性能、電磁兼容性、可靠性、可用性等方面不能適應(yīng)其環(huán)境的要求,且不能形成高速冗余環(huán)的連接方式,使用壽命也會(huì)大大降低。因而選用工業(yè)級(jí)的以太網(wǎng)交換機(jī),本系統(tǒng)以摩莎公司生產(chǎn)的工業(yè)以太網(wǎng)交換機(jī)系列為核心,開(kāi)發(fā)出礦用環(huán)網(wǎng)接入器:支持多種網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)和多重冗余方式,所有冗余結(jié)構(gòu)在切換時(shí),傳遞的數(shù)據(jù)延遲小于20ms,不會(huì)造成數(shù)據(jù)丟失問(wèn)題。
(4)網(wǎng)絡(luò)冗余方式
為了進(jìn)一步提高網(wǎng)絡(luò)的可靠性,釆用單環(huán)或雙環(huán)、多總線網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)冗余功能。光纖環(huán)網(wǎng)冗余結(jié)構(gòu)通過(guò)建立一個(gè)環(huán)狀的光纖以太網(wǎng)結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)冗余功能,減少了網(wǎng)絡(luò)單點(diǎn)故障,增強(qiáng)了整個(gè)通信網(wǎng)絡(luò)在突發(fā)情況下的適應(yīng)能力。
(5)光纖傳輸
由于井下的工作環(huán)境復(fù)雜,大型設(shè)備會(huì)產(chǎn)生大量的電磁干擾,普通的銅質(zhì)通信電纜極易受到這些干擾的影響,從而影響整個(gè)通信系統(tǒng)的正常運(yùn)行。由于銅質(zhì)通信電纜傳輸距離有限,不得不增加中繼設(shè)備,相應(yīng)增加了成本和發(fā)生故障的可能性。采用礦用光纜可克服上述缺點(diǎn),獲得較長(zhǎng)的通信距離及較強(qiáng)的抗干擾能力,是用于井下環(huán)境的理想通信線路。
1.2數(shù)據(jù)釆集設(shè)備
(1)電力監(jiān)控主站
KJF88和KJF99電力監(jiān)控主站作為井下電力監(jiān)控系統(tǒng)的關(guān)鍵設(shè)備,具有數(shù)據(jù)處理、遠(yuǎn)程控制、圖象顯示及網(wǎng)絡(luò)遠(yuǎn)程通信等功能。電力監(jiān)控主站以嵌入式工控機(jī)為核心部件,基于WinCE操作系統(tǒng),具有紅外人機(jī)對(duì)話接口,可同時(shí)釆集32路開(kāi)關(guān)信息,有數(shù)據(jù)釆集處理能力和豐富的圖形操作工具,具有較高的可靠性和穩(wěn)定性;配有接入2路視頻的嵌入式視頻服務(wù)器,將釆集的圖形以MPEG4格式通過(guò)以太網(wǎng)上傳,配合數(shù)據(jù)監(jiān)控系統(tǒng)可實(shí)現(xiàn)變電所的無(wú)人職守。電力監(jiān)控站的主要功能有:嵌入式計(jì)算機(jī)、液晶觸摸屏,紅外遙控;友好的人機(jī)界面,全漢化分層菜單式操作;以太網(wǎng)絡(luò)、CAN總線、485總線等各種接口;內(nèi)置交換機(jī),獨(dú)立連成光纖以太網(wǎng);數(shù)據(jù)、視頻和語(yǔ)音傳輸;®故障錄波,統(tǒng)一對(duì)時(shí);內(nèi)置后備電源,為設(shè)備提供不小于4h的供電能力;監(jiān)測(cè)控制保護(hù)功能獨(dú)立,不依賴(lài)于通信網(wǎng);友好靈活的組態(tài)平臺(tái)。KJA9安全隔離器采用光電隔離技術(shù),隔爆開(kāi)關(guān)智能綜合保護(hù)單元的通信信號(hào)通過(guò)安全隔離器接入電力監(jiān)控主站,實(shí)現(xiàn)監(jiān)控設(shè)備非本安RS485信號(hào)轉(zhuǎn)為遠(yuǎn)距離傳輸本安RS485信號(hào),以確保電氣性能的安全。
1.3現(xiàn)場(chǎng)控制層
現(xiàn)場(chǎng)控制層主要包括直接針對(duì)供電設(shè)備的高、低壓開(kāi)關(guān)的智能綜合保護(hù)器、電力參數(shù)變送器、監(jiān)測(cè)裝置等。
(1)智能綜合保護(hù)器
CZB1系列智能綜合保護(hù)器適用于煤礦井下電網(wǎng)中性點(diǎn)不接地供電系統(tǒng)或中性點(diǎn)經(jīng)消弧線圈接地系統(tǒng),可對(duì)高爆開(kāi)關(guān)進(jìn)行監(jiān)控和保護(hù),及時(shí)將設(shè)備的電氣參數(shù)信息、設(shè)備工況以及故障信息及故障錄波數(shù)據(jù)通過(guò)電力監(jiān)控主站發(fā)送到地面調(diào)度中心,同時(shí)也能夠接收地面調(diào)度主站發(fā)出的遙控、定值設(shè)定和信號(hào)復(fù)歸等命令,實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程操作功能。智能綜合保護(hù)器的特點(diǎn):集保護(hù)、遙測(cè)、遙信、遙控及電量的積分累計(jì)功能于一體;以工業(yè)級(jí)DSP為主體,性能穩(wěn)定、可靠。釆用表貼芯片、多重光電隔離、軟、硬件濾波、看門(mén)狗電路等技術(shù),從硬件到軟件的設(shè)計(jì)都充分考慮了保護(hù)器的抗干擾能力;每周波24點(diǎn)釆樣,采用快速傅里葉算法,具有很高的保護(hù)和測(cè)量精度;大容量的高速存儲(chǔ)器用于保存保護(hù)定值和保護(hù)器動(dòng)作事件,存儲(chǔ)故障錄波數(shù)據(jù);大屏幕液晶顯示信息,紅外遙控,菜單操作、調(diào)試方便;后備電源能夠可靠運(yùn)行2h以上,實(shí)現(xiàn)故障數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)上傳和就地顯示功能;實(shí)時(shí)時(shí)鐘顯示功能,能就地修改和遠(yuǎn)方自動(dòng)校時(shí);RS485或CAN總線網(wǎng)絡(luò),可直接與微機(jī)監(jiān)控或保護(hù)管理機(jī)聯(lián)網(wǎng)通信;故障事件追憶、長(zhǎng)期記憶保護(hù)動(dòng)作跳閘原因、故障動(dòng)作時(shí)刻、故障動(dòng)作值。多用途、高智能化的電力參數(shù)變送器.在一些煤礦井下變電所及各配電點(diǎn)可能還有許多老開(kāi)關(guān)無(wú)電信號(hào)輸出。以高性能單片機(jī)為核心的KGD4B型電力參數(shù)變送器具有體積小、安裝方便等特點(diǎn),可以直接安裝在開(kāi)關(guān)內(nèi),有遙測(cè)、遙信和遙控等多種功能,可以直接釆集及顯示各類(lèi)電參數(shù),并具有事件順序記錄和實(shí)現(xiàn)時(shí)鐘同步功能,特別適合井下采區(qū)變電所等場(chǎng)合老開(kāi)關(guān)的改造使用。同時(shí)還可以直接與中心站主機(jī)通信,將電力參數(shù)變送器送來(lái)的信息經(jīng)安全隔離器隔離后,送到地面主機(jī)。
(2)系統(tǒng)主要功能與特點(diǎn)
可監(jiān)測(cè)電壓、電流、有功功率、無(wú)功功率、功率因數(shù)、電量、開(kāi)關(guān)合/分閘狀態(tài)等電力參數(shù)。具有過(guò)載、短路、斷相、漏電、絕緣監(jiān)視等綜合保護(hù)功能。可在地面主機(jī)上對(duì)井下智能隔爆開(kāi)關(guān)進(jìn)行分/合閘控制、定值整定、故障診斷等。實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)顯示報(bào)警事件記錄,具有不同的告警權(quán)限和告警方式。電網(wǎng)運(yùn)行設(shè)備發(fā)生故障時(shí),自動(dòng)記錄繼電保護(hù)、控制裝置和斷路器動(dòng)作的時(shí)間和狀態(tài),實(shí)現(xiàn)圖表、曲線、事故追憶的數(shù)據(jù)釆樣和保存功能。豐富的圖形編輯及顯示功能,在畫(huà)面上可以根據(jù)設(shè)備的具體情況直接控制設(shè)備,對(duì)保護(hù)設(shè)備進(jìn)行查詢(xún)、調(diào)整和復(fù)歸操作等。具有報(bào)表制作、顯示、打印功能,可統(tǒng)計(jì)和計(jì)算數(shù)據(jù)。提供GPRS時(shí)鐘或計(jì)算機(jī)時(shí)鐘對(duì)時(shí),包括對(duì)監(jiān)控站、微機(jī)保護(hù)裝置等的統(tǒng)一對(duì)時(shí),便于判斷電網(wǎng)開(kāi)關(guān)越級(jí)跳閘等故障,并具有故障錄波分析功能。使用網(wǎng)絡(luò)瀏覽器,通過(guò)局域網(wǎng)或撥號(hào)網(wǎng)絡(luò)完成系統(tǒng)數(shù)據(jù)保存功能,包括畫(huà)面、報(bào)表、系統(tǒng)運(yùn)行信息的査看。系統(tǒng)接口、協(xié)議豐富,易于異構(gòu)系統(tǒng)的互聯(lián)互通集成,實(shí)現(xiàn)與全礦井綜合自動(dòng)化系統(tǒng)的無(wú)縫連接。系統(tǒng)擴(kuò)展性好,本系統(tǒng)以變電所為單位,變電所的增加只需將數(shù)據(jù)通道接入主傳輸通道。通過(guò)網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)遠(yuǎn)程診斷、復(fù)制更改用戶系統(tǒng)的配置文件和系統(tǒng)數(shù)據(jù)等功能。
2.安科瑞Acrel-2000Z電力監(jiān)控系統(tǒng)解決方案
2.1概述
針對(duì)用戶變電站(一般為35kV及以下電壓等級(jí)),通過(guò)微機(jī)保護(hù)裝置、開(kāi)關(guān)柜綜合測(cè)控裝置、電氣接點(diǎn)無(wú)線測(cè)溫產(chǎn)品、電能質(zhì)量在線監(jiān)測(cè)裝置、配電室環(huán)境監(jiān)控設(shè)備、弧光保護(hù)裝置等設(shè)備組成綜合自動(dòng)化的綜合監(jiān)控系統(tǒng),實(shí)現(xiàn)了變電、配電、用電的安全運(yùn)行和全面管理。監(jiān)控范圍包括用戶變電站、開(kāi)閉所、變電所及配電室等。
Acrel-2000Z電力監(jiān)控系統(tǒng)是安科瑞電氣股份有限公司根據(jù)電力系統(tǒng)自動(dòng)化及無(wú)人值守的要求,針對(duì)35kV及以下電壓等級(jí)研發(fā)出的一套分層分布式變電站監(jiān)控管理系統(tǒng)。該系統(tǒng)是應(yīng)用電力自動(dòng)化技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)和信息傳輸技術(shù),集保護(hù)、監(jiān)測(cè)、控制、通信等功能于一體的開(kāi)放式、網(wǎng)絡(luò)化、單元化、組態(tài)化的系統(tǒng),適用于35kV及以下電壓等級(jí)的城網(wǎng)、農(nóng)網(wǎng)變電站和用戶變電站,可實(shí)現(xiàn)對(duì)變電站的控制和管理,滿足變電站無(wú)人或少人值守的需求,為變電站安全、穩(wěn)定、經(jīng)濟(jì)運(yùn)行提供了堅(jiān)實(shí)的保障。
2.2應(yīng)用場(chǎng)所
適用于軌道交通,工業(yè),建筑,學(xué)校,商業(yè)綜合體等35kV及以下用戶端供配電自動(dòng)化系統(tǒng)工程設(shè)計(jì)、施工和運(yùn)行維護(hù)。
2.3系統(tǒng)架構(gòu)
Acrel-2000Z電力監(jiān)控系統(tǒng)采用分層分布式設(shè)計(jì),可分為三層:站控管理層、網(wǎng)絡(luò)通信層和現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備層,組網(wǎng)方式可為標(biāo)準(zhǔn)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)、光纖星型網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)、光纖環(huán)網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu),根據(jù)用戶用電規(guī)模、用電設(shè)分布和占地面積等多方面的信息綜合考慮組網(wǎng)方式。
2.4系統(tǒng)功能
(1)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè):直觀顯示配電網(wǎng)的運(yùn)行狀態(tài),實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)各回路電參數(shù)信息,動(dòng)態(tài)監(jiān)視各配電回路有關(guān)故障、告警等信號(hào)。
(2)電參量查詢(xún):在配電一次圖中,可以直接查看該回路詳細(xì)電參量。
(3)曲線查詢(xún):可以直接查看各電參量曲線。
(4)運(yùn)行報(bào)表:查詢(xún)各回路或設(shè)備時(shí)間的運(yùn)行參數(shù)。
(5)實(shí)時(shí)告警:具有實(shí)時(shí)告警功能,系統(tǒng)能夠?qū)ε潆娀芈愤b信變位,保護(hù)動(dòng)作、事故跳閘等事件發(fā)出告警。
(6)歷史事件查詢(xún):對(duì)事件記錄進(jìn)行存儲(chǔ)和管理,方便用戶對(duì)系統(tǒng)事件和報(bào)警進(jìn)行歷史追溯,查詢(xún)統(tǒng)計(jì)、事故分析。
(7)電能統(tǒng)計(jì)報(bào)表:系統(tǒng)具備定時(shí)抄表匯總統(tǒng)計(jì)功能,用戶可以自由查詢(xún)自系統(tǒng)正常運(yùn)行以來(lái)任意時(shí)間段內(nèi)各配電節(jié)點(diǎn)的用電情況。
(8)用戶權(quán)限管理:設(shè)置了用戶權(quán)限管理功能,可以定義不同級(jí)別用戶的登錄名、密碼及操作權(quán)限。
(9)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)鋱D:支持實(shí)時(shí)監(jiān)視并診斷各設(shè)備的通訊狀態(tài),能夠完整的顯示整個(gè)系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。
(10)電能質(zhì)量監(jiān)測(cè):可以對(duì)整個(gè)配電系統(tǒng)范圍內(nèi)的電能質(zhì)量和電能可靠性狀況進(jìn)行持續(xù)性的監(jiān)測(cè)。
(11)遙控功能:可以對(duì)整個(gè)配電系統(tǒng)范圍內(nèi)的設(shè)備進(jìn)行遠(yuǎn)程遙控操作。
(12)故障錄波:可在系統(tǒng)發(fā)生故障時(shí),自動(dòng)準(zhǔn)確地記錄故障前、后過(guò)程的各種電氣量的變化情況。
(13)事故追憶:可自動(dòng)記錄事故時(shí)刻前后一段時(shí)間的所有實(shí)時(shí)穩(wěn)態(tài)信息。
(14)Web訪問(wèn):展示頁(yè)面顯示變電站數(shù)量、變壓器數(shù)量、監(jiān)測(cè)點(diǎn)位數(shù)量等概況信息,設(shè)備通信狀態(tài),用電分析和事件記錄。
(15)APP訪問(wèn):設(shè)備數(shù)據(jù)頁(yè)面顯示各設(shè)備的電參量數(shù)據(jù)以及曲線。
2.5系統(tǒng)硬件配置
應(yīng)用場(chǎng)合 | 型號(hào) | 圖 片 | 保護(hù)功能 |
電力監(jiān)控系統(tǒng) | Acrel- 2000Z | 電力監(jiān)控主要針對(duì)10/0.4kV地面或地下變電所,對(duì)變電所高壓回路配置微機(jī)保護(hù)裝置及多功能儀表進(jìn)行保護(hù)和監(jiān)控,對(duì)0.4kV出線配置多功能計(jì)量?jī)x表,用于測(cè)控出線回路電氣參數(shù)和用能情況,可實(shí)時(shí)監(jiān)控高低壓供配電系統(tǒng)開(kāi)關(guān)柜、變壓器微機(jī)保護(hù)測(cè)控裝置、發(fā)電機(jī)控制柜、ATS/STS、UPS,包括遙控、遙信、遙測(cè)、遙調(diào)、事故報(bào)警及記錄等。 | |
網(wǎng)關(guān) | ANet- 2E8S1 | 8路RS485串口,光耦隔離,2路以太網(wǎng)接口,支持ModbusRtu、ModbusTCP、DL/T645-1997、DL/T645-2007、CJT188-2004、OPCUA等協(xié)議的數(shù)據(jù)接入,ModbusTCP(主、從)、104(主、從)、建筑能耗、SNMP、MQTT等協(xié)議上傳,支持?jǐn)帱c(diǎn)續(xù)傳、XML、JSON進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸、支持標(biāo)準(zhǔn)8GBSD卡(32GB)、支持不同協(xié)議向多平臺(tái)轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù);每個(gè)設(shè)備的多個(gè)報(bào)警設(shè)置。輸入電源:AC/DC220V,導(dǎo)軌式安裝。 | |
35kV/10kV/6kV 微機(jī)保護(hù)裝置 | AM6-*AM5SE-* | 適用于6-35kv配電線路、主變、配電變壓器、電動(dòng)機(jī)、電容器、PT監(jiān)測(cè)/PT并列、母聯(lián)/備自投等中高壓柜微機(jī)保護(hù) | |
35kV/10kV/6kV 弧光保護(hù) | ARB5-M | 主控單元,可接20路弧光信號(hào)或4個(gè)擴(kuò)展單元,配置弧光保護(hù)(8組)、失靈保護(hù)(4組)、TA斷線監(jiān)測(cè)(4組)、11個(gè)跳閘出口; | |
ARB5-E | 擴(kuò)展單元,多可以插接6塊擴(kuò)展插件,每個(gè)擴(kuò)展插件可以采集5路弧光信號(hào): | ||
ARB5-S | 弧光探頭,可安裝于中壓開(kāi)關(guān)柜的母線室、斷路器室或電纜室,也可于低壓柜?;」馓筋^的檢測(cè)范圍為180°,半徑0.5m的扇形區(qū)域; | ||
35kV/10kV/6kV 進(jìn)線柜電能質(zhì)量 在線監(jiān)測(cè) | APView500 | 相電壓電流+零序電壓零序電流,電壓電流不平衡度,有功無(wú)功功率及電能、事件告警及故障錄波,諧波(電壓/電流63次諧波、63組間諧波、諧波相角、諧波含有率、諧波功率、諧波畸變率、K因子)、波動(dòng)/閃變、電壓暫升、電壓暫降、電壓瞬態(tài)、電壓中斷、1024點(diǎn)波形采樣、觸發(fā)及定時(shí)錄波,波形實(shí)時(shí)顯示及故障波形查看,PQDIF格式文件存儲(chǔ),內(nèi)存32G,16D0+22D1,通訊2RS485+1RS232+1GPS,3以太網(wǎng)接口(+1維護(hù)網(wǎng)口)+1USB接口支持U盤(pán)讀取數(shù)據(jù),支持61850協(xié)議。 | |
35kV/100kV/6kV 高壓柜智能操控、 節(jié)點(diǎn)測(cè)溫 | ASD500 | 5寸大液晶彩屏動(dòng)態(tài)顯示一次模擬圖及彈簧儲(chǔ)能指示、高壓帶電顯示及閉鎖、驗(yàn)電、核相、3路溫溫度控制及顯示、遠(yuǎn)方/就地、分合閘、儲(chǔ)能旋鈕預(yù)分預(yù)合閃光指示、分合閘完好指示、分合閘回路電壓測(cè)量、人體感應(yīng)、柜內(nèi)照明控制、1路以太網(wǎng)、2路RS485、1路USB接口、GPS對(duì)時(shí)、高壓柜內(nèi)電氣接點(diǎn)無(wú)線測(cè)溫、全電參量測(cè)溫、脈沖輸出、4~20mA輸出; | |
35kV/10kV/6kV 間隔電參量測(cè)量 | APM830 | 三相(1、U、kW、kvar、kWh、kvarh、Hz、cosΦ),零序電流In,四象限電能,實(shí)時(shí)及需量,本月和上月值,電流、電壓不平衡度,66種報(bào)警類(lèi)型及外部事件(SOE)各16條事件記錄,支持SD卡擴(kuò)展記錄,2-63次諧波,2D1+2D0,RS485/Modbus,LCD顯示; |
35kV/10kV/6kV 高壓柜除凝露溫濕度控制器 | WHD72面板式 | 支持測(cè)量并顯示2路溫度,2路濕度。 | |
WHD20R導(dǎo)軌式 | 支持測(cè)量并顯示2路溫度,2路濕度。 | ||
變壓器繞組 溫度檢測(cè) | ARTM-8 | 8路溫度巡檢,預(yù)埋PT100,RS485接口,2路繼電器輸出; | |
0.4KV低壓進(jìn)出線柜接頭測(cè)溫 | ARTM-Pn-E | 無(wú)線測(cè)溫采集可接入60個(gè)無(wú)線測(cè)溫傳感器;U、I、P、Q等全電參量測(cè)量;2路告警輸出;1路RS485通訊; | |
ATE400 | 合金片固定,CT感應(yīng)取電,啟動(dòng)電流大于5A,測(cè)溫范圍-50-125C,測(cè)量精度±1℃;無(wú)線傳輸距離空曠150米; | ||
0.4KV低壓柜內(nèi)環(huán)境溫濕度 | AHE100 | 無(wú)線溫濕度傳感器,溫度精度:±1℃,濕度精度:±3%RH,發(fā)射頻率:5min,傳輸距離:200m,電池壽命:≥3年(可更換) | |
ATC600 | 兩種工作模式:終端、中繼。ATC600-Z做中繼透?jìng)?,ATC600-Z到ATC600-C的傳輸距離空曠1000m,ATC600-C可接收AHE傳輸?shù)臄?shù)據(jù),1路485,2路報(bào)警出口。 | ||
0.4KV低壓進(jìn)線柜多功能電力儀表 | AEM96 | 三相電參量U、I、P、Q、S、PF、F測(cè)量,總正反向有功電能統(tǒng)計(jì),正反向無(wú)功電能統(tǒng)計(jì);2-31次分次諧波及總諧波含量分析、分相諧波及基波電參量(電壓、電流、功率);電流規(guī)格3×1.5(6)A,有功電能精度0.5S級(jí),無(wú)功電能精度2級(jí);工作溫度:-10℃~+55℃;相對(duì)濕度:≤95不結(jié)露 | |
0.4KV低壓出線柜多功能電力儀表 | AEM72 | 三相電參量U、1、P、Q、S、PF、F測(cè)量,總正反向有功電能統(tǒng)計(jì),正反向無(wú)功電能統(tǒng)計(jì);2-31次分次諧波及總諧波含量分析、低壓出線分相諧波及基波電參量(電壓、電流、功率);電流規(guī)格3x1.5(6)A,有功電能精度0.5S級(jí),無(wú)功電能精度2級(jí) |
3.結(jié)語(yǔ)
KJ36A型煤礦電力監(jiān)控系統(tǒng)利用網(wǎng)絡(luò)技術(shù)使電網(wǎng)調(diào)度人員可迅速而準(zhǔn)確地獲得各變電所運(yùn)行的實(shí)時(shí)信息,完整地掌握變電所的實(shí)時(shí)運(yùn)行狀態(tài),及時(shí)發(fā)現(xiàn)電力設(shè)備運(yùn)行中的故障,并作出相應(yīng)的決策和處理,同時(shí)可以使值班管理人員根據(jù)設(shè)備運(yùn)行情況進(jìn)行負(fù)荷分析、合理調(diào)度、遠(yuǎn)控合分閘、避峰填谷,以減少和避免誤操作、誤判斷,縮短事故停電時(shí)間。該系統(tǒng)已在柴里礦、許廠礦和梁寶寺礦等幾十個(gè)煤礦安裝使用,具有可靠性高、抗干擾能力強(qiáng)、實(shí)時(shí)性好及維護(hù)簡(jiǎn)單等特點(diǎn),具有良好的應(yīng)用前景。
參考文獻(xiàn):
[1]王海波,史友仁.煤礦電力監(jiān)控系統(tǒng)的研究與應(yīng)用
[2]安科瑞企業(yè)微電網(wǎng)設(shè)計(jì)與應(yīng)用手冊(cè)2022.05版.