平煤集团十三矿供电远程监测监控系统技术方案 - 图文

平煤集团十三矿

井下供电远程监测监控系统

技 术 方 案

常州市利安矿用设备厂 （常州市武进矿用设备厂）

2007-4-15

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目 录

一、 简介???????????????? (3)

二、 概述???????????????? (3)

三、

四、

五、

六、

七、

八、

九、

一．简介

系统基本构成????????????（系统监控功能及主要技术指标?????（电调中心??????????????（电源与接地?????????????（安装与调试?????????????（技术支持与服务???????????（系统设备报价????????????（2

5）9）11）15）16）16）17）

常州市利安矿用设备厂(常州市武进矿用设备厂)始建于一九八八

年，是煤炭行业生产矿用隔爆型高压真空配电装置和矿用隔爆真空磁力起动器的专业厂家。

为了适应市场经济发展的需求，企业创建了东南自动化研究所，引进了高科技人才，广泛吸收国内外自动化领域的最新研究成果，研制具有国内外先进水平的自动化成套技术装备。现已研制成功KJ118煤矿井下供电监测监控无人值守的自动化系统、KTK（80）矿用隔爆兼本安型可编程控制装置以及其配套的传感器如：KGBR2-拉绳急停传感器；KGPR1-跑偏开关；KGS1-速度传感器等新产品，使之更广泛应用于煤矿、电力、港口、冶金等行业。煤矿井下电力系统尤其集中监控、无人值守、电力的调度更为完善合理。

工厂将从单一的煤矿产品逐步发展为电力、港口、冶金，建材等其他各种行业服务，为提高我国工业自动化水平做出新的贡献。

企业位于我国经济最繁荣的长江三角洲，312国道江苏省常州戚墅堰段，交通十分方便。

厂区占地面积165000平方米，建筑面积62600平方米，是一个花园式的科研单位和制造企业，环境优雅，实力雄厚。现有固定资产8500万元，流动资金5500余万元。2006年销售产值1.25亿，利税2000多万元元。

企业现有职工200余名，技术人员占25%，具有高级技术职称的有18名，其中：教授、研究员、博士生5名 。下设厂部办公室、营销中心、生产技术中心、质量保证部等部门，生产，检测设备齐全，具有一定实力的生产能力，产品销于全国各大煤矿，质量稳定，尤其是华东各大煤矿，产品覆盖率达80%以上，产品质量深受用户好评。

二．概述

井下供电是煤矿生产的根本动力，全力保障井下电网供电安全将从源头保障煤矿的安全生产，是煤矿企业安全生产的重中之重。现在最迫切的需求是，如何实现在地面对运行中的井下电网信息进行采集、传输、显示，

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同时进行控制，做到足不出户对井下情况了如指掌、应对及时准确。近年来，煤矿对井下采区变电所及中央变电所装备电力监控系统日益重视，尤其希望采区变电所实现无人值守，采用遥测、遥信、遥控。嵌入式数字处理器采集变电所高、低压开关的电量参数和开关量，实现遥控，已从20世纪90年代流行的单片机主流芯片发展到21世纪初的DSP芯片。主机软件已从WINDOWS环境下的单机版发展到目前开放式组态网络版，支持多种网络协议，如TCP/IP协议等。KJ118远程电力监测、监控系统是一种结合电脑监视控制、信息远距离高速传输及煤矿井下供电设备信息实时采集与控制等技术于一身的综合性的监视、控制系统。

KJ118变电所自动化系统的优越性有几个方面：

（1）安全性：利用屏幕显示器可以连续监测电力系统的运行情况，及时

发现事故，有助于防止事故扩大和缩短停电时间。

（2）经济性：合理地调配电力，为用户减轻电费支出。

（3）提高电网运行质量：运用计算机监测管理平抑电力负荷的峰谷，使

电网在较为经济合理的条件下运行。

（4）运行记录自动化。 （5）减员提效、无人职守。

（6）组网功能：利用计算机组成局域网，可以很方便地在各职能部门设

置工作站，使各级领导在办公室就可以及时了解到整个电网的运行情况。

由于采区变电所位于瓦斯、湿度较大的井下垌室中，环境比较恶劣，电磁干扰极强，客观条件极大的限制了地面电力监测系统直接应用于井下，因此国内一直没有开发出比较成功的相关产品。常州市利安矿用设备厂在井下高、低隔爆开关及数字化综合保护器的开发、研制及生产方面拥有多年经验、众多的用户和成熟的技术。在此基础上，开发出了电力监测与电力保护合一的综合保护装置，直接代替采区高、低爆开关的模拟继电保护装置，它不仅能完成过流保护、短路保护、漏电保护、绝缘保护、欠压保护等，而且能将高、低爆开关的分合闸状态及故障跳闸记录及时传送到电力监测系统的主机，还能实时接收主机发出的分/合闸命令，完成自

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动分/合闸，从而实现采区变电所的无人值守。

三．系统基本构成

平煤集团十三矿要求设计的电力监控系统能对井下中央变电所以及各采区变电所的高、低压开关（高压配电装置、高压磁力起动器、低压馈电开关）的主要电力参数进行连续监控，地面控制中心设在平煤集团十三矿机电科电力调度室。由控制中心用工控机监测变电所的各项电参数，同时也可以随时调看各个变电所的运行状况。变电所系统图见附图1

平煤集团十三矿电力监控系统的构成分为三个部分，一是电调中心、二是信息通道、三是远动装置。见下图

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12、主要技术指标

（1）系统响应

重要遥测越限传送到主站小于： 10秒 画面响应小于： 画面刷新时间：

2秒 5秒 99.8% 10Mbps 110个 <0.0001

（2）主站系统可用率： （3）网络速率：

（4）可接RTU最大数： （5）通信误码率：

五、电调中心

1. 概述

地面电调中心对矿上各变电所的遥测、遥信、遥控是通过各变电所高压开关柜配置的GZB-ARM-9110型嵌入式智能型高压综合保护器、PIR-800智能综合保护器来实现的。

GZB-ARM-9110型嵌入式智能型高压综合保护器、PIR-800智能综合保护器、采用32位ARM嵌入式处理器以及专用的电参量检测芯片和先进的铁电存储技术，通过交流采样法直接监测电力系统高、低压开关柜的电网二次侧交流信号，经过数字信号处理，算出电压、电流、有功、无功、功率因数、工频频率等电气参量，传送给KTK(80)/104分站，其主要特点为：

综合保护装置放置在高、低压开关柜内，体积小、功能强、接线方便。 直接采集交流信号：电网二次交流信号（PT100V，CT5A）经过测量

用互感器线性变换为1V左右的交流信号，进行A/D采样，无需再配电量变送器，测量精度较高，便于使用与维护。

测控功能齐全：具有“三遥”功能（遥测、遥信、遥控）及电度脉冲

计数测量功能，还能完成事件顺序记录等。

现场总线规约：GZB-ARM-9110型嵌入式智能型高压综合保护器、

PIR-800智能综合保护器挂接在CANbus现场总线上，与KTK（80）104分站通信。可扩展PC104的CANbus接口，实现每台综合保护装置与PC104

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的一对一实时通信。

e. 高性能、高灵活性：电参量测量精度为0.5%。SOE(事件顺序记录)分辨率为2~20ms（可选）电压、电流变化，保护整定参数可在线修改，硬件资源配置灵活。

f. 完善的数字式保护功能，具备高、低压开关柜的短路、过载、漏电、电缆绝缘、过压以及开关分合闸状态的实时监控保护。

g. 友好的人机接口：采用10×5汉字字符液晶显示器，配合菜单式人机交互界面，操作直观简便。运行时显示电压、电流、功率等。 h. 上下位机闭锁功能：当高压开关停电检修中，为防止遥控误送电，高压综合保护装置设置一个闭锁开关，通知主机，使主机暂时解除对该综合保护装置的监控，高压开关可就地停送电。只有解除闭锁信号，才恢复主机遥控功能。

i. 低压真空馈电开关增加了远方检漏功能后，通过上位机对井下变电所内的低压开关发出检漏命令，低压真空开关内的保护器接收到命令就可实现检漏试验，并把本机开关检漏试验是否成功的信息实时返回给上位机，上位机将对信息进行实时记录，并对远方检漏试验结果和线路发生真正漏电进行区别

2. 组成及功能模块

（1）KTK(80)/104型分站由嵌入式PC104模块，+5VDC/400mA电源等组成，放置在隔爆箱内。配置一个网卡接口和一个CANbus接口，网卡接口与高、低压开关柜中的综保装置通信，汇集各开关柜的监测信息。

（2）GZB-ARM-9110型嵌入式综合保护器主要由ARM主控制模块、交流采样模块、CAN通信模块和I/O模块以及人机接口等组成，工作原理框图如图2所示。

人机接口

液晶显示屏 键盘 12 嵌入式控制中心 程序存储器 数据存储器 基 于 ARM

（3）PIR-800智能综合保护器由采样电路、检验电路、主控板、显示屏等四部分组成。电流传感器为穿芯式，可直接穿在三相母线上，便可获得与一次侧电流成正比的电流信号。主控板是对采集的信号进行处理，一方面能实时地在液晶屏上显示出系统状态参数，如三相电流及电压值等等；另一方面在出现故障时能根据故障性质决定脱扣跳闸的时间，显示并记忆故障相关参数，以便用户查询。显示屏上有六个按键，通过简单操作可随时对保护器的动作参数进行整定。

其原理图如框图3所示:

空心电流 互感器 CAN通讯接口 开关量输入 保护执行 供电主线路 复式电源 实时信号采样 微 液晶显示 处理 WDT 光电隔离 器 13

（4）隔离器模块：高、低压开关柜中综合保护器送出的串行信号经隔离

器隔离，实现隔爆信号与本安信号的隔离。 （5）整机环境要求

运行环境温度范围：-10℃~+55℃ 湿度要求：小于95%（不结露） 大气压力：66-108 kPa 接地电阻符合GB2887的规定

六．电源与接地

1．概述

为了保证电力监测系统的可靠工作，我们把能够影响系统正常运行的干扰源进行了分析比较，认为要使系统能够正常工作，必须在电源供给和接地处理上提出一定的措施来阻止或抑制干扰的影响。 2．供电系统

根据电力监测系统的工作性质和特点，系统要求供给电力调度中心和RTU两个独立可靠的电源，该电源回路内不应接入其它任何负载，以保证电源的稳定性。

控制中心的电源由矿方提供双电源。供给计算机及外设部分的电源，先经过交流稳压电源，保证电源的稳定度，然后再加入不间断电源装置，以保证在一回路电源失电或瞬间断电时，不影响整个系统的正常运行。UPS容量应可以保证系统在交流断电后系统维持正常工作60分钟。使系统数据不至于丢失。为了使系统电源工作之间尽量减少相互干扰，计算机部分工作电源与其它电源分开单独供电。 3．接地系统

接地线的干扰是计算机系统的主要干扰之一，良好的接地系统是计算机正常工作和设备完好的重要保证。所以电力监测系统主站和从站都要具有独立的接地系统，并且要采取适当的措施，使接地电阻满足如下要求：

（1）逻辑接地（信号接地）和功率接地电阻小于1.5欧姆。 （2）安全接地的接地电阻不大于4欧姆。

（3）防雷保护接地的接地装置与功率接地装置相距5米以上。

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（4）系统主站的计算机机房采取防静电措施和防潮、通风及防雷处

保护措施。

（5）对系统中的设备最好外加屏蔽罩，防止外界高压辐射干扰对系统

弱电回路的影响，所有的屏蔽罩都连在一起与系统的安全接地连在一起。

4．防雷措施

因为电力调度中心的设备安装在机电调度室内，调度室的防雷系统因覆盖了本系统的设备部分，可以不予考虑。同时，本系统的电源及相关设备都有一定的防雷设计和措施。通讯的信道采用穿管埋地单独铺设。安装时尽量避免高压电力线或其它通讯线网。

七．安装与调试 7．1技术方案

设备安装之前，应当做好以下工作：

1．根据现场情况选定每个设备的具体安装位置；

2．详细阅读每个产品说明书，按要求做好下井前的测试；

3．准备好以下工具：光缆焊接机、光功率计、网络压线钳、网络测试仪、万用表、各种扳手、螺丝刀、斜口钳、钢丝钳、笔记本电脑等。

7．2调试

设备安装完毕后，即可以通电测试，测试根据各个设备使用说明书的说明进行。

八．技术支持与服务

系统的技术支持、安装调试、售后服务由常州市利安矿用设备厂（常州市武进矿用设备厂）全面承担。本公司是集综合性开发、生产经营、工程安装为一体的高新技术企业，在煤矿供电、自动化、信息化领域有着丰富的经验，公司有专业的工程技术队伍，科学的客户管理体系，保证了随时向用户提供快捷专业的服务。

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