摘要：煤礦供電系統(tǒng)是煤礦生產的重要動力保障 , 一旦電力中斷 , 生產將被迫停止 , 同時停電后容易發(fā)生瓦斯積聚爆炸、淹井等惡性事故，現有配電室采用不同廠商的保護裝 置產品，沒有形成有效的監(jiān)控配電系統(tǒng)，不便于管理和實現無人值守。因此，迫切需要一套智能監(jiān)控配電系統(tǒng)來保護礦井的供電安全。目前，通過使用電子計算機達到以對信息進行收集、傳送以及處理為目的的先進的電力綜合自動化系統(tǒng)，能保證電網的安全、可靠和經濟運行。

本文所研究的某大型現代化生產礦井的運行特點為工作負荷大、分布廣泛、供電系統(tǒng)復雜，其中地面 6kV 變電所、6kV 高壓機房、箱式變壓器有 16 個，分布地面工業(yè)廣場、東風井、北風井、西風井，相互之間距離較遠，通過建立地面電力集中自動化系統(tǒng)，將數據信息傳送到地面自動化控制中心，實現實時監(jiān)測監(jiān)控和操控等功能，并且可以通過 OPC 接口轉發(fā)向礦井綜合自動化平臺提供電網相關的運行參數。

礦井地面電力綜合自動化系統(tǒng)概述 

該礦地面電力綜合自動化系統(tǒng)站控層、通信層、保護間隔層這主要的三部分共同組成。地面電力綜合自動化系統(tǒng)的主干通訊網絡，依靠礦已經建設的 6 個地面變電所安裝的工業(yè)環(huán)網以太網交換機，實現網絡通訊。在變電所內安裝通訊管理機，通訊管理機具有上行網絡光 / 電口和下行 485 接口，上行通過網絡電口接入到就近的環(huán)網交換機內進行與已經建立的電力監(jiān)控系統(tǒng)進行通訊，下行 RS485 接口與變電所內的高壓綜保相連接，實現綜保數據的采集及控制功能。而相關數據的實時收集工作，主要是通過站控層實現的，其收集信息的裝置首先通過現場總線與通信管理機相連后，再與通信網絡層的工業(yè)以太網交換機與監(jiān)控管理層建立聯系。通信服務器與通信控制處理軟件兩部分共同組成了通訊網絡。通信網絡主要是通過對電網運行實時信息的采集和處理來反映各變電所實時的運行情況，以便于相關人 

員能實時監(jiān)測系統(tǒng)的動態(tài)，迅速掌握系統(tǒng)的變化，以達到對該礦區(qū)地面變電所調度的集中。

礦井地面電力綜合自動化系統(tǒng)組成 

在硬件方面，該系統(tǒng)主要由為通訊管理機、服務器以及監(jiān)控中心工作站等設備組成。服務器采用雙份熱備用運行模式，保證系統(tǒng)可靠。其中通訊管理機共計設置 8 臺，根據礦工業(yè)廣場變電所的距離設置，其主要功能是具有多個下行通訊接口及一個或者多個上行網絡接口，將變電所內所有的智能監(jiān)控、保護裝置的通訊數據整理匯總后，實時上送監(jiān)控中心后臺機，完成遙信、遙測功能；另一方面接收后臺機下達的命令，并轉發(fā)給變電所內的智能控制單元，完成對變電所內各開關設備的分、合閘遠方控制、參數整定，實現遙控和遙調功能；同時配備多個串行接口，便于變電所內的其它智能設備通訊。 

2 臺服務器放置在服務器機房，實現對整個礦區(qū)全部變電所的所有設備的運行情況進行監(jiān)測與控制。若一臺服務器發(fā)生故障，另一臺服務器則在執(zhí)行本身功能的基礎上，還會替代故障服務器的功能，即執(zhí)行所有功能。 

2 臺監(jiān)控中心工作站放置在地面自動化控制中心，有人員專門值守，負責對全礦各變電所進行實時的監(jiān)控，做到遠程控制。 

礦井地面電力綜合自動化系統(tǒng)系統(tǒng)功能 

對實時數據進行采集、處理，整個工作系統(tǒng)的監(jiān)視與控制是礦井地面電力綜合自動化系統(tǒng)的主要功能。下面將主要將從數據采集和處理功能兩方面對該系統(tǒng)實現的功能進行闡述。 

（1）數據采集功能。數據采集是該系統(tǒng)工作的最基礎的部分，系統(tǒng)通過實時收集各監(jiān)控子站傳出的參數（如電流電壓值、有功功率、無功功率、功率因數、電度、開關所處狀態(tài)、通信狀態(tài)、保護器定值等）來達到對礦井地面電網的遠程監(jiān)控的目的。數據庫系統(tǒng)則是以 SQL Sever 2008 系統(tǒng)為基礎，實時的數據庫管理系統(tǒng)。 

（2）數據處理功能。系統(tǒng)的數據處理功能是將各種數據全部采集之后執(zhí)行的，最終實現變電所內開關的遠程遙測、遙控、遙調、要信等功能，以及在線參數監(jiān)測、故障定位報警、歷史數據查詢、數據統(tǒng)計分析、用電計量管理、開關變位告警、保護動作告警、電壓電流越限告警，并有文字窗口、聲音提示、短信發(fā)送等功能。 

系統(tǒng)可靠性 

電力綜合自動化系統(tǒng)在礦井地面變電站中具有良好的應用價值，能夠在維護變電站安全穩(wěn)定運行的同時，促進變電站管理水平的不斷提升，對智能變電站的設備運行及電能消耗進行科學化控制，從而保證電力企業(yè)的綜合效益。同時能提前發(fā)出故障警報，便于相關技術人員及時發(fā)現電力系統(tǒng)中存在的問題，從而降低電力事故發(fā)生幾率。

系統(tǒng)功能

（1）實時監(jiān)測

Acrel-1000變電站綜合自動化系統(tǒng)，以配電一次圖的形式直觀顯示配電線路的運行狀態(tài)，實時監(jiān)測各回路電壓、電流、功率、功率因數等電參數信息，動態(tài)監(jiān)視各配電回路斷路器、隔離開關、地刀等合、分閘狀態(tài)及有關故障、告警等信號。

（2）報警處理

監(jiān)控系統(tǒng)具有事故報警功能。事故報警包括非正常操作引起的斷路器跳閘和保護裝置動作信號；預告報警包括一般設備變位、狀態(tài)異常信息、模擬量或溫度量越限等。

1） 事故報警。事故狀態(tài)方式時，事故報警立即發(fā)出音響報警（報警音量任意調節(jié)），操作員工作站的顯示畫面上用顏色改變并閃爍表示該設備變位，同時彈窗顯示紅色報警條文，報警分為實時報警和歷史報警，歷史報警條文具備選擇查詢并打印的功能。

事故報警通過手動，每次確認一次報警。報警一旦確認，聲音、閃光即停止。

次事故報警發(fā)生階段，允許下一個報警信號進入，即次報警不覆蓋上一次的報警內容。報警處理具備在主計算機上予以定義或退出的功能。

2） 對每一測量值（包括計算量值），由用戶序列設置四種規(guī)定的運行限值（物理下限、告警下限、告警上限、物理上限），分別定義作為預告報警和事故報警。

3） 開關事故跳閘到次數或開關拉閘到次數，推出報警信息，提示用戶檢修。

4）報警方式。

報警方式具有多種表現形式，包括彈窗、畫面閃爍、聲光報警器、語音、短信、電話等但不限于以上幾種方式，用戶根據自己的需要添加或修改報警信息。

（3）調節(jié)與控制

操作員對需要控制的電氣設備進行控制操作。監(jiān)控系統(tǒng)具有操作監(jiān)護功能，允許監(jiān)護人員在操作員工作站上實施監(jiān)護，避免誤操作。

操作控制分為四級：

一級控制，設備就地檢修控制。具有優(yōu)先級的控制權。當操作人員將就地設備的遠方/就地切換開關放在就地位置時，將閉鎖所有其他控制功能，只進行現場操作。

二級控制，間隔層后備控制。其與第三級控制的切換在間隔層完成。

三級控制，站控層控制。該級控制在操作員工作站上完成，具有遠方/站控層的切換。

四級控制，遠方控制，優(yōu)先級。

原則上間隔層控制和設備就地控制作為后備操作或檢修操作手段。為防止誤操作，在任何控制方式下都需采用分步操作，即選擇、返校、執(zhí)行，并在站級層設置操作員、監(jiān)護員口令及線路代碼，以確保操作的安全性和正確性。對任何操作方式，保證只有在上一次操作步驟完成后，才進行下一步操作。同一時間只允許一種控制方式。

納入控制的設備有：35kV及以下斷路器；35kV及以下隔離開關及帶電動機構的接地開關；站用電380V斷路器；主變壓器分接頭；繼電保護裝置的遠方復歸及遠方投退連接片。

定時控制。操作員對需要控制的電氣設備進行定時控制操作，設定啟動和關閉時間，完成定時控制。

監(jiān)控系統(tǒng)的控制輸出。控制輸出的接點為無源接點，接點的容量對直流為110V（220V）、5A，對交流為220V、5A。

（4）用戶權限管理

系統(tǒng)設置了用戶權限管理功能，通過用戶權限管理能夠防止未經授權的操作系統(tǒng)可以定義不同操作權限的權限組（如管理員、維護員、值班員組等），在每個權限組里添加用戶名和密碼，為系統(tǒng)運行、維護、管理提供可靠的安全保障。

系統(tǒng)硬件配置

無論是對企業(yè)本身來說還是對社會來說，礦井地面電力綜合自動化系統(tǒng)的應用都是及其有利的。對企業(yè)自身來說，該系統(tǒng)的應用在更大程度上保證了相關工作人員的人身安全、提高有關用電管理方面的效率、降低噸煤電耗、大大改善了工作條件、提高企業(yè)的盈利水平以及市場競爭力。對社會來說，該系統(tǒng)的應用可以減少企業(yè)對能源的消耗的同時也可以做到對環(huán)境的影響更小。