智能化電力監(jiān)控系統(tǒng)設計應用分析

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摘要：煤礦的井下開采中，由于井下環(huán)境的復雜多變性，造成供電系統(tǒng)的故障難以進行及時有效的解決。針對這一問題，設計采用智能化的電力監(jiān)控系統(tǒng)，通過分析電力監(jiān)控系統(tǒng)的功能需求，描述了監(jiān)控系統(tǒng)的組成及各組成部分的設計。通過電力監(jiān)控系統(tǒng)的設計應用，可以實現(xiàn)對礦井供電系統(tǒng)的實時監(jiān)控，提供智能化的管理，提高供電系統(tǒng)的運行高效穩(wěn)定性。

關鍵詞：井下供電系統(tǒng)；監(jiān)控系統(tǒng)；監(jiān)控主機；監(jiān)控分站；保護開關

引言

地下開采是煤炭的主要開采方式，由于煤礦開采井下作業(yè)的環(huán)境復雜、空間狹小、設備供電需求大、設備移動頻繁等，對于供電系統(tǒng)具有較高的穩(wěn)定性要求，并且供電網絡的可擴展性等要能滿足生產的需求。為了保證煤礦供電的穩(wěn)定，提高礦井的生產率，采用智能化的電力監(jiān)控系統(tǒng)，對井下設備的供電進行在線的監(jiān)控，保障井下電網的安全運行，同時調節(jié)電氣參數(shù)的配置，提高電網的供電效率，實現(xiàn)煤炭的高效開采[1]。

1電力監(jiān)控系統(tǒng)的功能

井下環(huán)境的復雜性，容易產生電力故障，采用電力監(jiān)控系統(tǒng)進行供電系統(tǒng)實時的監(jiān)控與保護具有重要的意義。電力監(jiān)控系統(tǒng)在功能上能夠具有良好的可拓展性，可跟隨礦井開采工作的進行及時的調整系統(tǒng)，兼容不同的保護裝置，具有一定的抗干擾能力。采用監(jiān)控分站的方式進行設計，不同支路間互不影響，在不同的區(qū)域回路中采用監(jiān)控分站，通過監(jiān)控主機的形式對整個礦井供電系統(tǒng)進行管理[2]。系統(tǒng)要具有實時通信的功能，進行參數(shù)信息的傳遞，并能進行及時的通訊，保護電路運行。監(jiān)控系統(tǒng)可以通過監(jiān)控終端得到系統(tǒng)內各個支路的電壓、電流以及功率等參數(shù)信息，通過實時信息的分析，預判電路可能發(fā)生的故障，避免延時發(fā)生故障，造成損失。監(jiān)控系統(tǒng)具有較高的安全可靠性，能對數(shù)據(jù)進行智能化的管理，通過歷史數(shù)據(jù)的分析對比，及時的對故障進行識別及排故，實現(xiàn)智能化的管理。監(jiān)控系統(tǒng)的設計采用監(jiān)控分站的形式，監(jiān)控分站實現(xiàn)獨立的對所劃分區(qū)域內的供電系統(tǒng)進行監(jiān)控，能夠對保護開關的信號進行比對，判斷是否存在故障發(fā)生，并發(fā)出相應的指示；監(jiān)控分站能夠進行底端保護開關的信息通訊，并向監(jiān)控主機進行反饋。監(jiān)控分站通過按鈕、觸摸屏等方式實現(xiàn)人機交互，及時調整系統(tǒng)參數(shù)，提高供電系統(tǒng)的安全。

2電力監(jiān)控系統(tǒng)的設計

2.1電力監(jiān)控系統(tǒng)的整體設計

依據(jù)電力監(jiān)控系統(tǒng)的功能，電力監(jiān)控系統(tǒng)的組成包括井上部分的監(jiān)控主機系統(tǒng)、井下的監(jiān)控分站及保護開關組成。系統(tǒng)組成中，保護開關作為終端的檢測設備，對電網運行的參數(shù)進行檢測，并將數(shù)據(jù)上傳至監(jiān)控分站中，供電系統(tǒng)的每個支路均需設置一個獨立的保護開關；監(jiān)控分站實現(xiàn)井下的電路保護，并與井上的監(jiān)控中心進行數(shù)據(jù)傳輸，監(jiān)控分站進行數(shù)據(jù)的結構并進行信息的處理，發(fā)出相應的保護指令，對保護開關的動作進行命令，實現(xiàn)小范圍內的電路保護；井上的監(jiān)控系統(tǒng)進行各監(jiān)控分站數(shù)據(jù)的結構及處理，從而實現(xiàn)對整個礦井內的供電系統(tǒng)監(jiān)控，并可進行各電路的控制，可對電路的歷史數(shù)據(jù)進行分析比對，從而預判故障，及時進行調整。系統(tǒng)采用工業(yè)總線和以太網的形式進行數(shù)據(jù)通信，其基本構成如圖1所示。

2.2監(jiān)控分站的設計

監(jiān)控分站作為系統(tǒng)獨立的監(jiān)控部分，是實現(xiàn)智能化電力監(jiān)控系統(tǒng)的重要部分，監(jiān)控分站進行數(shù)據(jù)的接收及處理后對保護開關的工作進行控制，從而實現(xiàn)對電路的保護，監(jiān)控分站在井下安裝于防爆外殼內，提高系統(tǒng)的穩(wěn)定性。監(jiān)控分站的設備連接如圖2所示。保護開關在電網運行的過程通過各類傳感器的作用，進行數(shù)據(jù)的采集，并將信號傳遞至監(jiān)控分站，由監(jiān)控分站進行信號的處理，并進行決策，保護開關接收監(jiān)控分站的指令進行動作，從而實現(xiàn)對電路的實時保護。

2.3監(jiān)控主機系統(tǒng)的設計

監(jiān)控主機系統(tǒng)作為井上的監(jiān)控部分，采用以太網的形式，各終端設備及監(jiān)控分站采用環(huán)網的形式進行連接，實現(xiàn)多平臺的監(jiān)控，實現(xiàn)系統(tǒng)的智能化無人管理。圖3為監(jiān)控主機系統(tǒng)的連接圖，系統(tǒng)采用雙機備用的形式，當主機發(fā)生故障時，備用機自動切換為主機運行模式，保證系統(tǒng)的運行，系統(tǒng)采用環(huán)網交換機獲取監(jiān)控分站的信息，并在終端設備進行實時的顯示，可以通過終端設備進行管理，也可通過系統(tǒng)的歷史數(shù)據(jù)進行自主的管理，實現(xiàn)對供電系統(tǒng)的智能化管理。

2.4電力監(jiān)控系統(tǒng)的數(shù)據(jù)庫設計

監(jiān)控系統(tǒng)采集電網的運行參數(shù)進行數(shù)據(jù)的存儲及比對，實時的數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)是進行信息處理及決策的核心。數(shù)據(jù)庫能夠進行數(shù)據(jù)的采集存儲、實時數(shù)據(jù)的更新、歷史數(shù)據(jù)的查詢等功能，能夠在系統(tǒng)中進行數(shù)據(jù)的讀取，并對控制系統(tǒng)進行反饋。數(shù)據(jù)庫的設計采用SQLServer作為數(shù)據(jù)存儲的平臺，通過需求分析、概念設計及邏輯設計等階段，進行數(shù)據(jù)庫的設計實現(xiàn)。

3電力監(jiān)控系統(tǒng)的應用

智能化的電力監(jiān)控系統(tǒng)應用于煤礦的井下供電系統(tǒng)，能夠進行電網運行參數(shù)的實時監(jiān)控，并進行相應的信息交互，監(jiān)控分站進行數(shù)據(jù)分析，通過保護開關的動作實現(xiàn)對電網的實時保護；在電網運行中，通過主機監(jiān)控系統(tǒng)可實時查看電網的運行情況，通過智能化管理和數(shù)據(jù)比對進行故障預判，及時采取相應的措施，避免故障的發(fā)生，提高供電系統(tǒng)的穩(wěn)定性。在礦井生產中，通過監(jiān)控系統(tǒng)可以實現(xiàn)礦井的全網監(jiān)測，并可以通過交互接口進行電網參數(shù)的調整，提高電網的效率，利于煤礦的節(jié)約生產。隨著自動化技術及計算機技術的發(fā)展，對于煤礦的電力監(jiān)控系統(tǒng)，可以采用離線仿真、智能優(yōu)化等方式，實現(xiàn)對電網更加準確優(yōu)化的控制，從而更好的為煤礦的生產服務。

參考文獻：

[1]蔡榕，周長江，楊毅，等.基于數(shù)據(jù)挖掘的電力儀表圖像智能監(jiān)控系統(tǒng)設計[J].自動化與儀器儀表，2020(03):117-119,123.

[2]王迎春，王仲禹，孫永平，等.電纜隧道智能綜合監(jiān)控系統(tǒng)的設計與實現(xiàn)[J].電子元器件與信息技術，2020,4(04):161-162.

作者：馬衛(wèi)斌 單位：同煤集團煤峪口礦供電科