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礦井供電監(jiān)控系統(tǒng)改造設(shè)計(jì)

2009-05-24 06:50余雙勇
關(guān)鍵詞:監(jiān)控系統(tǒng)改造

余雙勇

摘要:為了確保實(shí)現(xiàn)杏花煤礦綜合自動(dòng)化全面實(shí)施,作為煤礦重要系統(tǒng)之一的供電系統(tǒng)需滿足自動(dòng)化要求,因此在對(duì)杏花煤礦作自動(dòng)化設(shè)計(jì)同時(shí),對(duì)其高、低壓開關(guān)進(jìn)一步改造提出建議。

關(guān)鍵詞:礦井供電 監(jiān)控系統(tǒng) 改造

0 引言

杏花煤礦變配電監(jiān)控系統(tǒng)包括:地面6kV變電站監(jiān)控系統(tǒng)、井下中央變電所監(jiān)控系統(tǒng)、東一采區(qū)變電所監(jiān)控系統(tǒng)及中一采區(qū)變電所監(jiān)控系統(tǒng)。為了確保實(shí)現(xiàn)杏花煤礦綜合自動(dòng)化全面實(shí)施,作為煤礦重要系統(tǒng)之一的供電系統(tǒng)需滿足自動(dòng)化要求,因此在對(duì)杏花煤礦作自動(dòng)化設(shè)計(jì)同時(shí),對(duì)其高、低壓開關(guān)進(jìn)一步改造提出建議。

1 地面6kV變電所監(jiān)控系統(tǒng)

地面6kV變電所已經(jīng)改造,淘汰了舊設(shè)備,選用了新高、低壓開關(guān)設(shè)備。因此結(jié)合變電所實(shí)際及自動(dòng)化技術(shù)要求,設(shè)計(jì)一套地面6kV變電所監(jiān)控系統(tǒng)。

1.1 技術(shù)要求 高壓開關(guān)要求:能夠提供電壓、電流等電氣參數(shù)信號(hào);提供高、低壓開關(guān)柜分合閘狀態(tài)信號(hào);具備可實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程操作的功能。

1.2 監(jiān)測(cè)、監(jiān)控內(nèi)容 監(jiān)測(cè)高、低壓開關(guān)狀態(tài);監(jiān)測(cè)每個(gè)高壓回路,電流、電壓等電氣參數(shù);具有遠(yuǎn)程操作功能(地面6kV變電所原則不允許遠(yuǎn)程控制,在設(shè)置操作權(quán)限后,可以做到遠(yuǎn)程監(jiān)控)。

1.3 系統(tǒng)方案 地面6kV變電所監(jiān)控系統(tǒng)可以考慮3種方案。下面就改造方案作一闡述。

第一種方案:配置高壓綜保、采用通訊接口方式 高、低壓開關(guān)配置智能微機(jī)綜合保護(hù)單元(綜保),綜保可采集電壓、電流等電器參數(shù),監(jiān)測(cè)開關(guān)運(yùn)行狀態(tài)。綜保帶有RS485接口,提供標(biāo)準(zhǔn)MODBUS協(xié)議,通過RS485轉(zhuǎn)以太網(wǎng)設(shè)備、光纜等,將綜保與工業(yè)以太網(wǎng)交換機(jī)連接,實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)上傳至調(diào)度中心;RJ45接口,TCP/IP協(xié)議。

第二種方案:采用硬結(jié)線方式 采用PLC控制系統(tǒng)。電壓、電流等模擬信號(hào)通過硬結(jié)線接至PLC,高壓開關(guān)分合閘狀態(tài)信號(hào)也通過硬結(jié)線接至PLC,由PLC完成數(shù)據(jù)采集。選用西門子公司S7-300PLC,PLC配置CP343-1以太網(wǎng)通訊模塊,與工業(yè)以太網(wǎng)交換機(jī)連接。通過地面光纖環(huán)網(wǎng),將數(shù)據(jù)傳至調(diào)度中心。

第三種方案:配置電量采集模塊監(jiān)測(cè)、檢測(cè)高、低壓開關(guān)狀態(tài)及電氣參數(shù) 高壓開關(guān)通過電力監(jiān)測(cè)模塊和分布式ET200M I/O模塊,完成各柜的電參數(shù)檢測(cè)、合分閘控制與開關(guān)量參數(shù)檢測(cè),低壓進(jìn)線開關(guān)通過ET200M I/O,完成狀態(tài)參數(shù)檢測(cè)及進(jìn)線柜的合分閘控制。高壓開關(guān)選用PMM2000電力監(jiān)測(cè)模塊。選用西門子公司S7-300PLC,PMM2000電力監(jiān)測(cè)模塊、ET200M I/O通過Profibus-DP現(xiàn)場(chǎng)總線與PLC通訊;由PLC完成現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)采集、上傳。PLC配置以太網(wǎng)通訊模塊,與工業(yè)以太網(wǎng)交換機(jī)連接。通過地面光纖環(huán)網(wǎng),將數(shù)據(jù)傳至調(diào)度中心。電力監(jiān)測(cè)模塊、ET200M安裝在PLC柜內(nèi)。

以上3種方案,第一種方案方便易行,造價(jià)不是很高,但杏花煤礦6kV變電所高、低壓開關(guān)已經(jīng)改造完,再進(jìn)行二次改造比較困難,且通過RS485轉(zhuǎn)以太網(wǎng)設(shè)備,通訊效果不好;第二種方案雖然為傳統(tǒng)控制模式,但可靠性高,方便易行,目前杏花煤礦6kV變電所設(shè)備適合這種方案;第三種方案采用現(xiàn)場(chǎng)總線方式,可靠性高,但工程改造復(fù)雜,成本也高。經(jīng)比較選用第2種方案。

2 井下中央變電所監(jiān)控系統(tǒng)

杏花煤礦井下中央變電所與中央泵房在一個(gè)硐室,二者監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)為一個(gè)整體?,F(xiàn)在中央變電所高壓開關(guān)還是手動(dòng)操作產(chǎn)品,杏花煤礦這次技改工程,即將更換新型設(shè)備。為了保證中央變電所實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化監(jiān)控,特對(duì)中央變電所設(shè)備改造及實(shí)施自動(dòng)化工程提出技術(shù)要求,并作出相應(yīng)實(shí)施方案。

2.1 技術(shù)要求 高壓開關(guān)要求:能夠提供電壓、電流、有功功率、無(wú)功功率等電氣參數(shù)信號(hào);提供高壓開關(guān)柜分合閘狀態(tài)信號(hào)和控制高壓開關(guān)遠(yuǎn)程集中控制的接入端子;具備可實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程操作的功能。

2.2 監(jiān)測(cè)、監(jiān)控內(nèi)容 監(jiān)測(cè)高、低壓開關(guān)狀態(tài);監(jiān)測(cè)每個(gè)高壓回路,電流、電壓等電氣參數(shù);具有遠(yuǎn)程操作功能。

2.3 系統(tǒng)方案 井下中央變電所高壓開關(guān)柜配置綜保,帶有RS485接口,提供標(biāo)準(zhǔn)MODBUS協(xié)議;通過在井下主排水PLC配置CP341模塊,將綜保接入PLC,有PLC完成高壓開關(guān)電力參數(shù)采集;通過井下光纖環(huán)網(wǎng),將電力參數(shù)上傳,能夠在礦調(diào)度中心實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)電壓、電流、有功功率、無(wú)功功率。

3 采區(qū)變電所監(jiān)控系統(tǒng)

杏花煤礦采區(qū)變電所包括東一采區(qū)變電所、中一采區(qū)變電所。東一采區(qū)變電所礦用隔爆型真空配電開關(guān),已經(jīng)更換為河南省濟(jì)源市防爆器材有限責(zé)任公司產(chǎn)品,中一采區(qū)變電所即將更換。新設(shè)備在電量采集、顯示等功能有了較之以前有很大提高,但沒有提供通訊接口,而且防爆殼沒有外接喇叭口,由此看來(lái),目前采區(qū)變電所不能實(shí)現(xiàn)自動(dòng)監(jiān)控。但考慮杏花煤礦今后綜合自動(dòng)化擴(kuò)展,作出了以下技術(shù)要求,預(yù)先設(shè)計(jì)了采區(qū)變電所監(jiān)控系統(tǒng)。

3.1 技術(shù)要求 高、低壓防爆開關(guān)要求:能夠提供電壓、電流、電量等電氣參數(shù)信號(hào);提供高、低壓開關(guān)柜分合閘狀態(tài)信號(hào);高壓防爆開關(guān)可實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程操作的功能,低壓防爆開關(guān)實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程操作。變電所高壓防爆開關(guān)配置綜合保護(hù)裝置,能夠?qū)崿F(xiàn)電壓、電流、有功功率、無(wú)功功率等電氣參數(shù)采集;配置綜保裝置,對(duì)外提供至少一個(gè)RS485通訊接口,采用標(biāo)準(zhǔn)MODBUS通訊協(xié)議;高低壓防爆開關(guān)具有電動(dòng)操作機(jī)構(gòu)。

3.2 主要設(shè)備 東一采區(qū)變電所、中一采區(qū)變電所礦用隔爆高、低壓開關(guān)。

3.3 監(jiān)測(cè)、監(jiān)控內(nèi)容 礦用隔爆高、低壓開關(guān)狀態(tài)、故障狀態(tài),電壓、電流等電器參數(shù)。高壓防爆開關(guān)可實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程操作的功能,低壓防爆開關(guān)實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程操作。

3.4 系統(tǒng)方案 可以考慮3種方案。

方案一 變電所高壓隔爆開關(guān)配置綜合保護(hù)裝置,能夠?qū)崿F(xiàn)電壓、電流、有功功率、無(wú)功功率等電氣參數(shù)采集;配置綜保裝置,帶有RS485通訊接口,采用標(biāo)準(zhǔn)MODBUS通訊協(xié)議。通過RS485轉(zhuǎn)以太網(wǎng)設(shè)備、光纜等,將綜保與工業(yè)以太網(wǎng)交換機(jī)連接,通過井下光纖環(huán)網(wǎng),實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)上傳至調(diào)度中心;RJ45接口,TCP/IP協(xié)議。

方案二 采用PLC控制系統(tǒng)。電壓、電流等模擬信號(hào)通過硬結(jié)線接至PLC,高壓開關(guān)分合閘狀態(tài)信號(hào)也通過硬結(jié)線接至PLC,由PLC完成數(shù)據(jù)采集。選用西門子公司S7-300PLC,PLC配置CP343-1以太網(wǎng)通訊模塊,與工業(yè)以太網(wǎng)交換機(jī)連接。通過井下光纖環(huán)網(wǎng),將數(shù)據(jù)傳至調(diào)度中心。PLC配置于礦用隔離防爆柜,輸出本安信號(hào)。

方案三 采區(qū)變電所高壓隔爆開關(guān)柜通過PMM2000電力監(jiān)測(cè)模塊和ET200M I/O分布式I/O模塊,完成各柜的電參數(shù)檢測(cè)、合分閘控制與開關(guān)量參數(shù)檢測(cè),低壓進(jìn)線通過ET200M I/O,完成狀態(tài)參數(shù)檢測(cè)及進(jìn)線柜的合分閘控制,全部開關(guān)柜設(shè)計(jì)成為能可靠接入自動(dòng)化系統(tǒng)的智能柜??刂普具x用西門子公司S7-300 PLC,ET200M I/O站及PMM2000電力監(jiān)測(cè)模塊通過Profibus-DP總線接入PLC,完成變電所高低壓開關(guān)的監(jiān)控功能。PLC配置以太網(wǎng)通訊模塊,與工業(yè)以太網(wǎng)交換機(jī)連接;通過地面光纖環(huán)網(wǎng),將數(shù)據(jù)傳至調(diào)度中心。PLC配置于防爆柜,輸出本安信號(hào)。

以上3種方案,第一種方案中,由于杏花煤礦采區(qū)變電所高、低壓開關(guān)已經(jīng)改造完,另配置綜保設(shè)備比較困難,且通訊效果不好;第二種方案實(shí)施,采用硬結(jié)線方式,可靠性高,成本低,但也涉及高壓防爆隔離開關(guān)問題;第三種方案采用現(xiàn)場(chǎng)總線方式,控制技術(shù)先進(jìn),可靠性強(qiáng),但也涉及到高壓隔離防爆開關(guān)改造問題,且成本也高。因此,采區(qū)變電所方案具體采用,需根據(jù)礦方設(shè)備再次改造再定。

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