智能化電力監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)應(yīng)用分析

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摘要：煤礦的井下開采中，由于井下環(huán)境的復(fù)雜多變性，造成供電系統(tǒng)的故障難以進(jìn)行及時(shí)有效的解決。針對(duì)這一問題，設(shè)計(jì)采用智能化的電力監(jiān)控系統(tǒng)，通過分析電力監(jiān)控系統(tǒng)的功能需求，描述了監(jiān)控系統(tǒng)的組成及各組成部分的設(shè)計(jì)。通過電力監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計(jì)應(yīng)用，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)礦井供電系統(tǒng)的實(shí)時(shí)監(jiān)控，提供智能化的管理，提高供電系統(tǒng)的運(yùn)行高效穩(wěn)定性。

關(guān)鍵詞：井下供電系統(tǒng)；監(jiān)控系統(tǒng)；監(jiān)控主機(jī)；監(jiān)控分站；保護(hù)開關(guān)

引言

地下開采是煤炭的主要開采方式，由于煤礦開采井下作業(yè)的環(huán)境復(fù)雜、空間狹小、設(shè)備供電需求大、設(shè)備移動(dòng)頻繁等，對(duì)于供電系統(tǒng)具有較高的穩(wěn)定性要求，并且供電網(wǎng)絡(luò)的可擴(kuò)展性等要能滿足生產(chǎn)的需求。為了保證煤礦供電的穩(wěn)定，提高礦井的生產(chǎn)率，采用智能化的電力監(jiān)控系統(tǒng)，對(duì)井下設(shè)備的供電進(jìn)行在線的監(jiān)控，保障井下電網(wǎng)的安全運(yùn)行，同時(shí)調(diào)節(jié)電氣參數(shù)的配置，提高電網(wǎng)的供電效率，實(shí)現(xiàn)煤炭的高效開采[1]。

1電力監(jiān)控系統(tǒng)的功能

井下環(huán)境的復(fù)雜性，容易產(chǎn)生電力故障，采用電力監(jiān)控系統(tǒng)進(jìn)行供電系統(tǒng)實(shí)時(shí)的監(jiān)控與保護(hù)具有重要的意義。電力監(jiān)控系統(tǒng)在功能上能夠具有良好的可拓展性，可跟隨礦井開采工作的進(jìn)行及時(shí)的調(diào)整系統(tǒng)，兼容不同的保護(hù)裝置，具有一定的抗干擾能力。采用監(jiān)控分站的方式進(jìn)行設(shè)計(jì)，不同支路間互不影響，在不同的區(qū)域回路中采用監(jiān)控分站，通過監(jiān)控主機(jī)的形式對(duì)整個(gè)礦井供電系統(tǒng)進(jìn)行管理[2]。系統(tǒng)要具有實(shí)時(shí)通信的功能，進(jìn)行參數(shù)信息的傳遞，并能進(jìn)行及時(shí)的通訊，保護(hù)電路運(yùn)行。監(jiān)控系統(tǒng)可以通過監(jiān)控終端得到系統(tǒng)內(nèi)各個(gè)支路的電壓、電流以及功率等參數(shù)信息，通過實(shí)時(shí)信息的分析，預(yù)判電路可能發(fā)生的故障，避免延時(shí)發(fā)生故障，造成損失。監(jiān)控系統(tǒng)具有較高的安全可靠性，能對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行智能化的管理，通過歷史數(shù)據(jù)的分析對(duì)比，及時(shí)的對(duì)故障進(jìn)行識(shí)別及排故，實(shí)現(xiàn)智能化的管理。監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計(jì)采用監(jiān)控分站的形式，監(jiān)控分站實(shí)現(xiàn)獨(dú)立的對(duì)所劃分區(qū)域內(nèi)的供電系統(tǒng)進(jìn)行監(jiān)控，能夠?qū)ΡＷo(hù)開關(guān)的信號(hào)進(jìn)行比對(duì)，判斷是否存在故障發(fā)生，并發(fā)出相應(yīng)的指示；監(jiān)控分站能夠進(jìn)行底端保護(hù)開關(guān)的信息通訊，并向監(jiān)控主機(jī)進(jìn)行反饋。監(jiān)控分站通過按鈕、觸摸屏等方式實(shí)現(xiàn)人機(jī)交互，及時(shí)調(diào)整系統(tǒng)參數(shù)，提高供電系統(tǒng)的安全。

2電力監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

2.1電力監(jiān)控系統(tǒng)的整體設(shè)計(jì)

依據(jù)電力監(jiān)控系統(tǒng)的功能，電力監(jiān)控系統(tǒng)的組成包括井上部分的監(jiān)控主機(jī)系統(tǒng)、井下的監(jiān)控分站及保護(hù)開關(guān)組成。系統(tǒng)組成中，保護(hù)開關(guān)作為終端的檢測設(shè)備，對(duì)電網(wǎng)運(yùn)行的參數(shù)進(jìn)行檢測，并將數(shù)據(jù)上傳至監(jiān)控分站中，供電系統(tǒng)的每個(gè)支路均需設(shè)置一個(gè)獨(dú)立的保護(hù)開關(guān)；監(jiān)控分站實(shí)現(xiàn)井下的電路保護(hù)，并與井上的監(jiān)控中心進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸，監(jiān)控分站進(jìn)行數(shù)據(jù)的結(jié)構(gòu)并進(jìn)行信息的處理，發(fā)出相應(yīng)的保護(hù)指令，對(duì)保護(hù)開關(guān)的動(dòng)作進(jìn)行命令，實(shí)現(xiàn)小范圍內(nèi)的電路保護(hù)；井上的監(jiān)控系統(tǒng)進(jìn)行各監(jiān)控分站數(shù)據(jù)的結(jié)構(gòu)及處理，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)整個(gè)礦井內(nèi)的供電系統(tǒng)監(jiān)控，并可進(jìn)行各電路的控制，可對(duì)電路的歷史數(shù)據(jù)進(jìn)行分析比對(duì)，從而預(yù)判故障，及時(shí)進(jìn)行調(diào)整。系統(tǒng)采用工業(yè)總線和以太網(wǎng)的形式進(jìn)行數(shù)據(jù)通信，其基本構(gòu)成如圖1所示。

2.2監(jiān)控分站的設(shè)計(jì)

監(jiān)控分站作為系統(tǒng)獨(dú)立的監(jiān)控部分，是實(shí)現(xiàn)智能化電力監(jiān)控系統(tǒng)的重要部分，監(jiān)控分站進(jìn)行數(shù)據(jù)的接收及處理后對(duì)保護(hù)開關(guān)的工作進(jìn)行控制，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)電路的保護(hù)，監(jiān)控分站在井下安裝于防爆外殼內(nèi)，提高系統(tǒng)的穩(wěn)定性。監(jiān)控分站的設(shè)備連接如圖2所示。保護(hù)開關(guān)在電網(wǎng)運(yùn)行的過程通過各類傳感器的作用，進(jìn)行數(shù)據(jù)的采集，并將信號(hào)傳遞至監(jiān)控分站，由監(jiān)控分站進(jìn)行信號(hào)的處理，并進(jìn)行決策，保護(hù)開關(guān)接收監(jiān)控分站的指令進(jìn)行動(dòng)作，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)電路的實(shí)時(shí)保護(hù)。

2.3監(jiān)控主機(jī)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

監(jiān)控主機(jī)系統(tǒng)作為井上的監(jiān)控部分，采用以太網(wǎng)的形式，各終端設(shè)備及監(jiān)控分站采用環(huán)網(wǎng)的形式進(jìn)行連接，實(shí)現(xiàn)多平臺(tái)的監(jiān)控，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的智能化無人管理。圖3為監(jiān)控主機(jī)系統(tǒng)的連接圖，系統(tǒng)采用雙機(jī)備用的形式，當(dāng)主機(jī)發(fā)生故障時(shí)，備用機(jī)自動(dòng)切換為主機(jī)運(yùn)行模式，保證系統(tǒng)的運(yùn)行，系統(tǒng)采用環(huán)網(wǎng)交換機(jī)獲取監(jiān)控分站的信息，并在終端設(shè)備進(jìn)行實(shí)時(shí)的顯示，可以通過終端設(shè)備進(jìn)行管理，也可通過系統(tǒng)的歷史數(shù)據(jù)進(jìn)行自主的管理，實(shí)現(xiàn)對(duì)供電系統(tǒng)的智能化管理。

2.4電力監(jiān)控系統(tǒng)的數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)

監(jiān)控系統(tǒng)采集電網(wǎng)的運(yùn)行參數(shù)進(jìn)行數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)及比對(duì)，實(shí)時(shí)的數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)是進(jìn)行信息處理及決策的核心。數(shù)據(jù)庫能夠進(jìn)行數(shù)據(jù)的采集存儲(chǔ)、實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)的更新、歷史數(shù)據(jù)的查詢等功能，能夠在系統(tǒng)中進(jìn)行數(shù)據(jù)的讀取，并對(duì)控制系統(tǒng)進(jìn)行反饋。數(shù)據(jù)庫的設(shè)計(jì)采用SQLServer作為數(shù)據(jù)存儲(chǔ)的平臺(tái)，通過需求分析、概念設(shè)計(jì)及邏輯設(shè)計(jì)等階段，進(jìn)行數(shù)據(jù)庫的設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)。

3電力監(jiān)控系統(tǒng)的應(yīng)用

智能化的電力監(jiān)控系統(tǒng)應(yīng)用于煤礦的井下供電系統(tǒng)，能夠進(jìn)行電網(wǎng)運(yùn)行參數(shù)的實(shí)時(shí)監(jiān)控，并進(jìn)行相應(yīng)的信息交互，監(jiān)控分站進(jìn)行數(shù)據(jù)分析，通過保護(hù)開關(guān)的動(dòng)作實(shí)現(xiàn)對(duì)電網(wǎng)的實(shí)時(shí)保護(hù)；在電網(wǎng)運(yùn)行中，通過主機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)可實(shí)時(shí)查看電網(wǎng)的運(yùn)行情況，通過智能化管理和數(shù)據(jù)比對(duì)進(jìn)行故障預(yù)判，及時(shí)采取相應(yīng)的措施，避免故障的發(fā)生，提高供電系統(tǒng)的穩(wěn)定性。在礦井生產(chǎn)中，通過監(jiān)控系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)礦井的全網(wǎng)監(jiān)測，并可以通過交互接口進(jìn)行電網(wǎng)參數(shù)的調(diào)整，提高電網(wǎng)的效率，利于煤礦的節(jié)約生產(chǎn)。隨著自動(dòng)化技術(shù)及計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，對(duì)于煤礦的電力監(jiān)控系統(tǒng)，可以采用離線仿真、智能優(yōu)化等方式，實(shí)現(xiàn)對(duì)電網(wǎng)更加準(zhǔn)確優(yōu)化的控制，從而更好的為煤礦的生產(chǎn)服務(wù)。

參考文獻(xiàn)：

[1]蔡榕，周長江，楊毅，等.基于數(shù)據(jù)挖掘的電力儀表圖像智能監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)[J].自動(dòng)化與儀器儀表，2020(03):117-119,123.

[2]王迎春，王仲禹，孫永平，等.電纜隧道智能綜合監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[J].電子元器件與信息技術(shù)，2020,4(04):161-162.

作者：馬衛(wèi)斌 單位：同煤集團(tuán)煤峪口礦供電科