淺談煤礦18luck新客户端係統設計與產品選型

摘要：為(wei) 了解決(jue) 原有18luck新客户端係統存在的通信混亂(luan) 、傳(chuan) 感器采集速度慢、數據集中處理能力較差等問題，對煤礦18luck新客户端係統進行了設計，即對電力係統地麵主站調度監控係統、井下18luck新客户端分站和礦用綜合保護測控裝置進行了設計，並對其運行原理進行了分析，解決(jue) 了通信混亂(luan) 、傳(chuan) 感器采集速度慢、數據集中處理能力差等問題，為(wei) 其他煤礦18luck新客户端係統的設計提供了一定的參考，也為(wei) 煤礦電網的穩定運行做出了一定的貢獻。

關(guan) 鍵詞：18luck新客户端；傳(chuan) 感器；綜合保護；監控分站

0引言

中國煤炭資源儲(chu) 量豐(feng) 富。伴隨著煤炭資源的大量開采，開采煤炭資源所需要的能源也在逐步增加。電力資源是維持煤礦生產(chan) 的重要資源，供電性能直接影響著煤礦的正常生產(chan) 。由於(yu) 煤礦電路負載不穩定、井下環境惡劣等問題，煤礦電力係統極易發生故障且故障檢修十分複雜，這均使得煤礦電網麵臨(lin) 較大的挑戰。據統計，中國煤礦電力係統主要故障可分為(wei) 相間斷路、單相接地、斷線等。為(wei) 了保證煤礦電網運行安全，供電管理部門需對煤礦供電人員進行培訓，同時對井下自動化提出更高的要求[1-2]。目前，中國大部分煤礦均逐步完善了自動化係統，煤礦電網的運行穩定性得到了一定幅度的提升。但部分煤礦18luck新客户端係統存在通信混亂(luan) 、傳(chuan) 感器采集速度慢、數據集中處理能力較差等問題，所以提升18luck新客户端係統的運行效率和穩定性是煤礦供電的重要研究課題。此前較多學者對此進行了一定的分析和研究[3-4]，本文在前人的理論基礎上，設計了新型18luck新客户端係統，為(wei) 煤礦穩定供電做出一定的貢獻。

1.18luck新客户端係統簡介

電網為(wei) 煤礦安全生產(chan) 提供了動力，不同於(yu) 其他工業(ye) 生產(chan) ，需要在煤礦電力係統各個(ge) 環節提升安全係數，在進行18luck新客户端係統設計時，保證監控係統能夠有效地對煤礦電網進行監測。一般煤礦18luck新客户端係統主要由3個(ge) 部分組成，分別為(wei) 地麵主站調度監控係統、井下18luck新客户端分站、礦用綜合保護測控裝置。每個(ge) 變電站的保護裝置與(yu) 監控係統相連，從(cong) 而形成整體(ti) 總線網，同時各監控測站通過光纖與(yu) 地麵的監控調度係統連接，形成光纖以太網。

設計的18luck新客户端係統需要滿足電網正常運行的數據匯總需求，包括無功功率、電壓、電流、有功功率、功率因數等，並且能夠準確判斷負載的用電計量。18luck新客户端係統需要對變電所的運行參數進行監測，並將監測數據顯示於(yu) 控製屏幕，同時對係統過載、漏電、斷相、短路等進行緊急處理，避免出現因故障而損壞的情況。

2.18luck新客户端係統設計

2.1地麵主站調度監控係統設計

地麵主站調度監控係統主要由數據服務器、通信櫃、網絡設備等組成。數據服務器對係統的運行數據進行儲(chu) 存，便於(yu) 後期查看；通信服務器將變電所管理站與(yu) 數據服務器間的數據進行互換，達到數據信息傳(chuan) 遞的目的。在地麵18luck新客户端調度中心配置電力集控軟件，監控主機運行過程中，備用機與(yu) 監控主機進行數據交換，當監控主機發生異常時，備用機及時代替監控主機，進行冗餘(yu) 設置。

2.2井下18luck新客户端分站設計

18luck新客户端分站是井下電網控製的第一關(guan) ，是18luck新客户端係統的基礎部分。本文設計的18luck新客户端分站采用KJ519-F型礦用隔爆兼本安型監控站，其可以實時管理高爆開關(guan) ，監控電網運行狀態。18luck新客户端分站內(nei) 部有電源模塊、以太網交換機、後備電源等。18luck新客户端分站的工作電壓為(wei) AC127V，內(nei) 部配有2組NI-MHD8500mA12V備用電源，共有4路通信線路，通信傳(chuan) 輸方式有RS485、半雙工、主從(cong) 3種，*大傳(chuan) 輸距離為(wei) 1km，傳(chuan) 輸速度為(wei) 9600bit/s。分站內(nei) 部控製箱是分站的核心，控製箱內(nei) 部有繼電器、PLC（ProgrammableLogicController，可編程邏輯控製器）、電源、接觸器等，其主要實現電壓和電流數據的采集。同時，控製箱內(nei) 部有PLC，設備能夠實現控製輸出，控製箱能夠實時顯示係統內(nei) 部監測數據，較好地實現人機互換。

2.3礦用綜合保護測控裝置設計

對礦用綜合保護測控裝置進行設計，首先需要對微機監控保護裝置進行設計。微機監控保護裝置選用GWZB-10型微機保護裝置，其主要用於(yu) 額定電壓3300V和頻率50Hz的電網環境。微機保護裝置核心為(wei) 32位單片機，高精度的微型互感器及工業(ye) 級的外圍芯片是保護裝置的輔助部分，其具有較高的靈敏度和可靠性，內(nei) 部同時匹配多種抗幹擾措施，避免信息傳(chuan) 輸過程中的外部幹擾。保護裝置具備自我檢測功能和硬件閉鎖保護功能，通過不斷地進行自我檢測，從(cong) 而保證設備正常運行，提升監控係統的穩定性。

微機保護裝置內(nei) 部設計有隔爆遙控器，使用者可以通過遙控器進行遠程係統操作，很大地提升了操作係統的效率。同時由於(yu) 利用遙控器控製，可舍棄設備上的按鍵，省去礦井設備的複雜按鍵改造，提高係統改造效率。另外，保護裝置內(nei) 部通過設定控製值進行控製，控製值可以查詢和修改。保護裝置定時對自身運行狀態進行檢查，當發現設備存在故障時，能夠定位故障芯片。保護裝置配備有RS-485/RS-232標準通信接口，能夠較好地匹配18luck新客户端係統的接口。

煤礦電網線路較短，阻抗較小，在發生短路事故時產(chan) 生的電流很大，為(wei) 了保證供電係統穩定運行，設計了防越級跳閘保護係統。防越級跳閘保護係統采用光纖閉鎖信號，對係統線路段進行電流閉鎖保護。防越級跳閘係統主要包括智能光纖控製服務器SU20、礦用智能光纖保護PA61和PA63。PA63防越級跳閘微機保護集控製、通信、測量、防越級等多種功能於(yu) 一體(ti) ；智能光纖控製服務器SU20主要用於(yu) 收集閉鎖信號，收集信號後對信號進行統一匯總，後轉發至上級電路。

3.安科瑞Acrel-2000Z18luck新客户端係統解決(jue) 方案

3.1概述

針對用戶變電站（一般為(wei) 35kV及以下電壓等級），通過微機保護裝置、開關(guan) 櫃綜合測控裝置、電氣接點無線測溫產(chan) 品、電能質量在線監測裝置、配電室環境監控設備、弧光保護裝置等設備組成綜合自動化的綜合監控係統，實現了變電、配電、用電的安全運行和全麵管理。監控範圍包括用戶變電站、開閉所、變電所及配電室等。

Acrel-2000Z18luck新客户端係統是安科瑞電氣股份有限公司根據電力係統自動化及無人值守的要求，針對35kV及以下電壓等級研發出的一套分層分布式變電站監控管理係統。該係統是應用電力自動化技術、計算機技術、網絡技術和信息傳(chuan) 輸技術，集保護、監測、控製、通信等功能於(yu) 一體(ti) 的開放式、網絡化、單元化、組態化的係統，適用於(yu) 35kV及以下電壓等級的城網、農(nong) 網變電站和用戶變電站，可實現對變電站控製和管理，滿足變電站無人或少人值守的需求，為(wei) 變電站安全、穩定、經濟運行提供了堅實的保障。

3.2應用場所

適用於(yu) 軌道交通，工業(ye) ，建築，學校，商業(ye) 綜合體(ti) 等35kV及以下用戶端供配電自動化係統工程設計、施工和運行維護。

3.3係統架構

Acrel-2000Z18luck新客户端係統采用分層分布式設計，可分為(wei) 三層：站控管理層、網絡通信層和現場設備層，組網方式可為(wei) 標準網絡結構、光纖星型網絡結構、光纖環網網絡結構，根據用戶用電規模、用電設分布和占地麵積等多方麵的信息綜合考慮組網方式。

3.4係統功能

（1）實時監測：直觀顯示配電網的運行狀態，實時監測各回路電參數信息，動態監視各配電回路有關(guan) 故障、告警等信號。

（2）電參量查詢：在配電一次圖中，可以直接查看該回路詳細電參量。

（3）曲線查詢：可以直接查看各電參量曲線。

（4）運行報表：查詢各回路或設備時間的運行參數。

（5）實時告警：具有實時告警功能，係統能夠對配電回路遙信變位，保護動作、事故跳閘等事件發出告警。

（6）曆史事件查詢：對事件記錄進行存儲(chu) 和管理，方便用戶對係統事件和報警進行曆史追溯，查詢統計、事故分析。

（7）電能統計報表：係統具備定時抄表匯總統計功能，用戶可以自由查詢自係統正常運行以來任意時間段內(nei) 各配電節點的用電情況。

（8）用戶權限管理：設置了用戶權限管理功能，可以定義(yi) 不同級別用戶的登錄名、密碼及操作權限。

（9）網絡拓撲圖：支持實時監視並診斷各設備的通訊狀態，能夠完整的顯示整個(ge) 係統網絡結構。

（10）電能質量監測：可以對整個(ge) 配電係統範圍內(nei) 的電能質量和電能可靠性狀況進行持續性的監測。

（11）遙控功能：可以對整個(ge) 配電係統範圍內(nei) 的設備進行遠程遙控操作。

（12）故障錄波：可在係統發生故障時，自動準確地記錄故障前、後過程的各種電氣量的變化情況。

（13）事故追憶：可自動記錄事故時刻前後一段時間的所有實時穩態信息。

（14）Web訪問：展示頁麵顯示變電站數量、變壓器數量、監測點位數量等概況信息，設備通信狀態，用電分析和事件記錄。

（15）APP訪問：設備數據頁麵顯示各設備的電參量數據以及曲線。

3.5係統硬件配置

4.結語

基於(yu) 前人研究，設計了煤礦18luck新客户端係統。根據煤礦的實際供電需求及電網工作性能分析，對18luck新客户端係統的地麵主站調度監控係統、井下18luck新客户端分站和礦用綜合保護測控裝置進行了設計，並對這三大模塊的運行流程及運行原理進行了深入分析，可以為(wei) 煤礦電網的安全運行提供一定的參考與(yu) 借鑒。

安科瑞侯文莉