方孟

(中國(guó)神華能源股份有限公司神東煤炭分公司石圪臺(tái)煤礦,陜西榆林 719315)

礦井供電系統(tǒng)的自動(dòng)化控制

方孟

(中國(guó)神華能源股份有限公司神東煤炭分公司石圪臺(tái)煤礦,陜西榆林 719315)

在礦井的運(yùn)行中,實(shí)現(xiàn)供電系統(tǒng)的自動(dòng)化控制,具有非常大的優(yōu)勢(shì)。在礦井中實(shí)現(xiàn)供電系統(tǒng)的自動(dòng)化控制,可以有效地規(guī)避停電事故,還能夠?qū)⒌V井的安全生產(chǎn)風(fēng)險(xiǎn)降到最低程度,同時(shí)還能夠防止在供電系統(tǒng)出現(xiàn)故障時(shí)產(chǎn)生的其他影響,比如通信系統(tǒng)失靈等。因此在礦井中實(shí)現(xiàn)供電系統(tǒng)的自動(dòng)化控制,可以有效地保障煤礦生產(chǎn)的安全性和自動(dòng)性,有效降低各系統(tǒng)發(fā)生的概率。

礦井生產(chǎn) 供電系統(tǒng) 自動(dòng)化控制 設(shè)計(jì)

煤炭企業(yè)作為我國(guó)的第一產(chǎn)業(yè),在國(guó)民經(jīng)濟(jì)發(fā)展和能源工業(yè)發(fā)展過程中,具有非常重大且深遠(yuǎn)的影響。保障煤礦企業(yè)的安全生產(chǎn),不僅能夠極大的推動(dòng)我國(guó)第一產(chǎn)業(yè)的發(fā)展,還能有效的保障能源安全,減少我國(guó)對(duì)其他能源甚至對(duì)國(guó)外能源的依賴,推動(dòng)我國(guó)能源產(chǎn)業(yè)的自給自足。在礦井作業(yè)過程中,供電系統(tǒng)可為各項(xiàng)作業(yè)的開展提供強(qiáng)有力的電力支持與保障。在礦井作業(yè)中,通過供電系統(tǒng)的自動(dòng)化控制,能夠有效地保障礦井供電系統(tǒng)的安全性和可靠性,有效防止越級(jí)跳閘,或者是大面積停電事故的發(fā)生。另外實(shí)現(xiàn)礦井作業(yè)供電系統(tǒng)的自動(dòng)化控制,也是提升煤礦企業(yè)電網(wǎng)運(yùn)行的管理水平的必要措施。

1 礦井供電系統(tǒng)自動(dòng)化控制的功能

在礦井作業(yè)中,實(shí)現(xiàn)供電系統(tǒng)的自動(dòng)化控制,主要運(yùn)用了供電系統(tǒng)自動(dòng)化控制的如下幾方面的功能。

1.1 運(yùn)行狀態(tài)的全面把控

礦井供電系統(tǒng)的自動(dòng)化控制,能夠?qū)⒚旱V生產(chǎn)涉及到的所有供電系統(tǒng)的運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行全面把控,可以通過實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)的方式來(lái)確保整個(gè)供電系統(tǒng)的安全與可靠。

1.2 進(jìn)行跟蹤記錄與評(píng)估

礦井供電系統(tǒng)的自動(dòng)化控制,可以實(shí)現(xiàn)在一次接線圖狀態(tài)下,對(duì)煤礦供電系統(tǒng)變電站系統(tǒng)接線方案下,各相關(guān)控制對(duì)象的實(shí)時(shí)運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行跟蹤記錄并評(píng)估。

1.3 全面地實(shí)現(xiàn)信息收集與處理

礦井供電系統(tǒng)的自動(dòng)化控制,能夠在數(shù)據(jù)采集與數(shù)據(jù)處理狀態(tài)下,對(duì)煤礦供電系統(tǒng)運(yùn)行過程中所涉及到的開關(guān)量信息、外部數(shù)據(jù)訊號(hào)數(shù)據(jù)等進(jìn)行全面的采集,并在網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)作用下,將這部分信息傳遞至監(jiān)督控制系統(tǒng)當(dāng)中進(jìn)行信息數(shù)據(jù)處理。

1.4 通過多種形式進(jìn)行系統(tǒng)監(jiān)控

礦井供電系統(tǒng)的自動(dòng)化控制,可以實(shí)現(xiàn)多種形式的系統(tǒng)監(jiān)控,關(guān)于監(jiān)控的內(nèi)容可以呈現(xiàn)出圖文、圖像,甚至表格等多種形式。

1.5 自動(dòng)切換為保護(hù)動(dòng)作

礦井供電系統(tǒng)的自動(dòng)化控制,可以實(shí)現(xiàn)自動(dòng)切換。如果系統(tǒng)在正常運(yùn)行的情況,一旦出現(xiàn)異常情況,系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)進(jìn)行報(bào)警。所謂的異常情況,包括跳閘、斷路器錯(cuò)位等,在這種異常情況下,為了保護(hù)好整個(gè)礦井的供電系統(tǒng)平衡與穩(wěn)定,供電系統(tǒng)的自動(dòng)化控制可以實(shí)現(xiàn)保護(hù)動(dòng)作的自動(dòng)切換,保證整個(gè)供電系統(tǒng)處在合理保護(hù)的狀態(tài)下運(yùn)行。

1.6 有效存儲(chǔ)記憶全部動(dòng)作

礦井供電系統(tǒng)的自動(dòng)化控制,可以實(shí)現(xiàn)全部動(dòng)作的有效記憶與存儲(chǔ)。供電系統(tǒng)的自動(dòng)化控制,可以實(shí)現(xiàn)全部動(dòng)作的記錄,只要操作人員將系統(tǒng)設(shè)置為事件記錄狀態(tài),那么整個(gè)供電系統(tǒng)的所有動(dòng)作,都將被系統(tǒng)中存儲(chǔ)記憶功能有效地保存下來(lái)。

1.7 實(shí)現(xiàn)全部功能閉鎖設(shè)定

礦井供電系統(tǒng)的自動(dòng)化控制,可以實(shí)現(xiàn)對(duì)供電系統(tǒng)的全部功能進(jìn)行閉鎖設(shè)定。操作人員若將供電系統(tǒng)設(shè)定操作閉鎖狀態(tài),那么供電系統(tǒng)的自動(dòng)化控制就可以實(shí)現(xiàn)對(duì)供電系統(tǒng)的所有功能進(jìn)行閉鎖設(shè)定。

2 礦井供電系統(tǒng)自動(dòng)化控制的結(jié)構(gòu)分析

在現(xiàn)行的礦井供電系統(tǒng)的自動(dòng)化控制的技術(shù)條件支持下,礦井供電自動(dòng)化系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)主要分為以下四個(gè)部分。

2.1 地面集控中心

地面集控中心是礦井供電系統(tǒng)的自動(dòng)化控制的“中樞神經(jīng)”,可以實(shí)現(xiàn)對(duì)整個(gè)供電系統(tǒng)的監(jiān)控與管理,也是整個(gè)供電系統(tǒng)的信息集控中心。一般而言,地面集控中心部分將會(huì)直接設(shè)定在煤礦生產(chǎn)指揮控制中心當(dāng)中,在系統(tǒng)主站的支持下,實(shí)現(xiàn)對(duì)煤礦生產(chǎn)作業(yè)現(xiàn)場(chǎng)相關(guān)高壓饋電設(shè)備的集中性監(jiān)視與控制。通常情況下,地面集控中心是操作人員的工作場(chǎng)所,操作人員通過計(jì)算機(jī)自動(dòng)化控制的相關(guān)功能,對(duì)整個(gè)供電系統(tǒng)進(jìn)行人為的監(jiān)視與觀測(cè),一般來(lái)說(shuō),在地面集控中心,會(huì)配置兩臺(tái)獨(dú)立運(yùn)行的工控機(jī)、監(jiān)督控制軟件已經(jīng)UPS電源裝置。

2.2 工業(yè)以太網(wǎng)部分

礦井供電系統(tǒng)的自動(dòng)化控制中的工業(yè)以太網(wǎng)部分主要的作用是實(shí)現(xiàn)監(jiān)控總站和分站之間的連接作用。在地面集控中心的監(jiān)控總站與其他監(jiān)控分站之間,需要工業(yè)以太網(wǎng)部分進(jìn)行連接設(shè)置,以便于總分站之間的信息傳輸。在礦井供電系統(tǒng)的自動(dòng)化控制中,運(yùn)用到的信息處理技術(shù)一般為網(wǎng)絡(luò)冗余技術(shù),之所以選定這項(xiàng)技術(shù),主要是運(yùn)用了這項(xiàng)技術(shù)中的安全穩(wěn)定性,從而保障監(jiān)控總站與分站之間信息的有效傳輸,便利于監(jiān)控中心及時(shí)匯總信息,對(duì)整個(gè)供電系統(tǒng)進(jìn)行全面檢測(cè),并做好信息的處理與判定工作。從組織結(jié)構(gòu)的角度上來(lái)看,礦井供電系統(tǒng)的自動(dòng)化控制的工業(yè)以太網(wǎng)部分主要配置了光纖線路、光電轉(zhuǎn)換器設(shè)備、以太網(wǎng)網(wǎng)關(guān)等。

2.3 自動(dòng)化監(jiān)控分站部分

礦井供電系統(tǒng)的自動(dòng)化控制中的自動(dòng)化監(jiān)控分站部分,主要實(shí)現(xiàn)對(duì)礦井供電系統(tǒng)分站的監(jiān)測(cè)與管理,并與總站之間通過工業(yè)以太網(wǎng)部分進(jìn)行信息數(shù)據(jù)傳輸。自動(dòng)化監(jiān)控分站部分會(huì)對(duì)收集到的信息數(shù)據(jù)加以處理分析,然后再通過工業(yè)以太網(wǎng)部分傳遞給總站。另外自動(dòng)化監(jiān)控分站接受總站的指揮與調(diào)度,對(duì)于總站發(fā)出的指令,由自動(dòng)化監(jiān)控分站進(jìn)行解讀,并作出下一步的舉措。通過這樣的方式,可以實(shí)現(xiàn)礦井供電系統(tǒng)的自動(dòng)化控制的遠(yuǎn)程操作。從組織結(jié)構(gòu)上來(lái)說(shuō),自動(dòng)化監(jiān)控分站主要配置了嵌入式計(jì)算機(jī)設(shè)備、通信協(xié)議轉(zhuǎn)化器設(shè)備、相關(guān)的外圍設(shè)備與裝置。

2.4 現(xiàn)場(chǎng)智能測(cè)控單元部分

礦井供電系統(tǒng)的自動(dòng)化控制中現(xiàn)場(chǎng)智能測(cè)控單元部分,主要是針對(duì)自動(dòng)化監(jiān)控分站發(fā)出的指令對(duì)現(xiàn)場(chǎng)及下屬相關(guān)設(shè)備進(jìn)行動(dòng)態(tài)的監(jiān)測(cè)、控制和保護(hù)?，F(xiàn)場(chǎng)智能測(cè)控單元部分所產(chǎn)生的信息,會(huì)通過數(shù)據(jù)的形式向上一級(jí)單元傳遞。通過現(xiàn)場(chǎng)智能測(cè)控單元部分,可以接收自動(dòng)化監(jiān)控分站的遙控指令,保障對(duì)各項(xiàng)控制操作動(dòng)作能夠得到有效的執(zhí)行。

3 礦井供電系統(tǒng)自動(dòng)化控制設(shè)計(jì)方案

礦井供電系統(tǒng)的自動(dòng)化控制水平的提升,需要不斷的提升各個(gè)階段的設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)。

3.1 綜合自動(dòng)化系統(tǒng)功能的優(yōu)化

在礦井供電系統(tǒng)的自動(dòng)化控制過程中,綜合自動(dòng)化系統(tǒng)功能的程序應(yīng)用菜單為樹狀結(jié)構(gòu),這樣便于計(jì)算機(jī)操作人員利用菜單,及時(shí)找到整個(gè)系統(tǒng)的不同控制畫面,所有系統(tǒng)之原始數(shù)據(jù)都是通過實(shí)時(shí)進(jìn)行收集得到的,系統(tǒng)應(yīng)用程序可隨變電站的擴(kuò)建或運(yùn)行需要而靈活地進(jìn)行擴(kuò)充和修改。在系統(tǒng)主站的客戶端程序設(shè)計(jì)過程中,可以先設(shè)計(jì)一個(gè)OPC客戶端程序,負(fù)責(zé)與系統(tǒng)分站的數(shù)據(jù)進(jìn)行傳輸,在數(shù)據(jù)傳輸過程中,可將數(shù)據(jù)直接導(dǎo)入數(shù)據(jù)庫(kù)中,然后再設(shè)計(jì)出數(shù)據(jù)顯示界面和操作界面,通過多種形式來(lái)呈現(xiàn)整個(gè)系統(tǒng)的運(yùn)行狀態(tài)。

3.2 監(jiān)控分站軟件程序的設(shè)計(jì)

監(jiān)控分站的優(yōu)化設(shè)計(jì),主要應(yīng)該側(cè)重在其軟件設(shè)計(jì)上。在分站使用的軟件程序中,其中分站與現(xiàn)場(chǎng)測(cè)控單元的通信程序應(yīng)該采用串行通信控件設(shè)計(jì),其主要采用的通信空間是ActiveX。而分站與主站的數(shù)據(jù)通信可采用先通的OPC技術(shù)。在采用OPC軟件接口時(shí)進(jìn)行數(shù)據(jù)通信,需要設(shè)計(jì)OPCServer。

3.3 自動(dòng)化監(jiān)控分站的優(yōu)化

礦井供電系統(tǒng)的自動(dòng)化控制水平的提升,有個(gè)突出的問題是亟待解決的,那就是不斷優(yōu)化自動(dòng)化監(jiān)控分站的設(shè)計(jì)方式。從自動(dòng)化監(jiān)控分站的組織結(jié)構(gòu)上來(lái)講,它的構(gòu)成需要嵌入式計(jì)算機(jī)裝備還有其他外圍設(shè)備等。自動(dòng)化監(jiān)控分站需要對(duì)現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)控單位中的相關(guān)數(shù)據(jù)與信息進(jìn)行循環(huán)性的采集與處理,并將這部分?jǐn)?shù)據(jù)轉(zhuǎn)化成OPC服務(wù)器可識(shí)別的數(shù)據(jù)格式,只有將數(shù)據(jù)格式進(jìn)行合理有效的轉(zhuǎn)換,才能讓地面集控中心的總站有效地接受信息,并實(shí)現(xiàn)信息的傳遞。另外自動(dòng)化監(jiān)控分站還應(yīng)該不斷優(yōu)化操作系統(tǒng),選定穩(wěn)定性強(qiáng)、安全性好的操作系統(tǒng),這樣可以提升信息采集的安全性和快速性,也能有效地保證信息及時(shí)地在自動(dòng)化監(jiān)控分站與地面集控中心的總站之間進(jìn)行有效地傳遞。

4 結(jié)語(yǔ)

煤礦在我國(guó)第一產(chǎn)業(yè)中占有非常重要的位置,為國(guó)民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和能源安全提供了非常可靠的基礎(chǔ)與后盾,在礦井作業(yè)中實(shí)現(xiàn)供電系統(tǒng)的自動(dòng)化控制,可以有效的保障礦井作業(yè)的供電系統(tǒng)安全和穩(wěn)定,盡可能地減少大面積停電對(duì)礦井生產(chǎn)帶來(lái)的負(fù)面影響。同時(shí)還可以提升礦井作業(yè)的生產(chǎn)效率,大大對(duì)減少人為操作因素對(duì)供電系統(tǒng)的負(fù)面影響。

[1] 盧喜山,張祖濤,李衛(wèi)濤 等.煤礦供電系統(tǒng)基于縱聯(lián)差動(dòng)保護(hù)原理的防越級(jí)跳閘技術(shù)研究[J].煤礦機(jī)械,2011,32(4):71-73.

[2] 任東.煤礦供電系統(tǒng)中繼電保護(hù)現(xiàn)狀及改進(jìn)措施研究[J],北京電力高等?？茖W(xué)校學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版),2011,28(10):11.

[3] 楊?yuàn)檴?高湛,潘貞存 等.煤礦供電系統(tǒng)繼電保護(hù)的優(yōu)化整定方案[C].中國(guó)高等學(xué)校電力系統(tǒng)及其自動(dòng)化專業(yè)第二十三屆學(xué)術(shù)年會(huì)論文匯編,2007.

[4] 李炳才,陳珂,黃宗杰,金泉.一種新型的煤礦安全監(jiān)測(cè)綜合信息系統(tǒng)結(jié)構(gòu)[J].工礦自動(dòng)化,2005年06期.

[5] 黃成玉,張全柱.新型礦井供電自動(dòng)化遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[J].電氣應(yīng)用,2012年04期.