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煤矿自动化建设:矿井电力监控平台
[ 录入者:admin | 时间:2018-03-29 09:44:24 | 作者: | 来源:奥科远电器 | 浏览:1136次 ]

建设目标

利用当前先进的计算机网络技术和软件技术对矿井下生产系统进行实时监控和综合管理,将对各环节电气设备的运行、维护和管理带来重大变革,提高矿井生产自动化工作的科学性和可靠性,也是实现矿井供电自动化控制现代化的必要手段和基本目标。

电力监控系统是基于以下基本目标而建设的:提升矿井电气设备和电力系统安全运行水平,增大安全生产系数,提高电力设备的利用效率,降低生产成本。

建设手段

将煤矿电力系统保护、计量、检测、控制与计算机通信,控制技术完美结合开发出的新型矿用电力自动化系统。利用各类高低压开关智能保护器(包括高爆开关保护器,馈电开关保护器,磁力起动器保护器,照明信号综保保护器,移变高低压头保护器,组合开关保护器等),监控通讯分站,矿用通讯传输接口,监控主机与备用机,传输光缆,RS485总线,打印机等等多种设备完成矿井电力监控平台,实现矿井自动化建设。

01

地面电力监控


地面部分主要由监测主机和系统软件组成,利用网线接入矿井环网。井上监控主机:采用Windows XP操作平台,力控FC Power 6.0组态软件。主要用来采集井上下通讯管理机及电力监控分站上传的数据,对其进行整理并进行相应处理。监控主机通过光纤以太环网与所有监控通讯分站通讯,完成数据交换,实现电力系统数字化、自动化控制,并可以通过环网进行网络发布,局域网或广域网内有相应权限的客户可以通过网络实时了解井下人员及设备的工作情况。

02

地面变电


在变电所内配置一台通讯管理机,将不同通讯规约的数据转换成标准的网络传输协议,通过10kv变电所内的环网交换机将数据上传至调度室,由调度室内的监控主机进行数据汇总、归类、存储。并根据不同的运行状态进行相应的报警、断电等操作。

对向井下中央变电所供电的两台开关柜进行改造,加装短路闭锁控制模块,与中央变电所的短路闭锁控制器配合实现防越级跳闸功能。

在10kv变电所安置两台网络摄像仪,对进出人员进行实际监控。

03

井下监控及底层设备


井下监控部分主要由矿用隔爆兼本安型电力监控分站、微机综合保护装置、闭锁控制器、矿用本安红外热释传感器、矿用隔爆网络摄像仪等设备组成。监控分站:监控分站一方面通过RS485总线连接底层设备,另一方面通过以太环网连接监控主机,作为井上监控计算机与井下各种保护器之间信息的中转、存贮、处理站;完成数据打包、通信协议转换、信息本地显示、系统本地监控和整定工作。

利用微机综合保护装置更换各变电所内所有高压配电装置的微机综合保护装置。利用闭锁控制器连接各变电所内及上下级变电所的高压配电装置,实现变电所内总开关与分开关之间、上级变电所与下级变电所之间的闭锁连接。有效防止因短路造成的越级跳闸事件的发生。

红外热释传感器可实时检测变电所内局部地区的温度变化情况,如果有人进入变电所,则红外热释传感器会检测到相应变化并输出信号给电力监控分站,并通知地面调度中心;结合网络型摄像仪对进入人员进行识别,并将视频存储至硬盘录像机中作为相应证据;对于需要提醒相关人员注意,也可以配合矿井通讯广播系统得以实现。

矿用本安型表面式温度传感器可将移动变电站的温度实时传至电力监控分站,保证调度人员对变压器的情况及时了解。

底层设备包括高爆开关保护器、馈电开关保护器、磁力起动器保护器、照明综保保护器、移变高低压头保护器,组合开关保护器、电参量变送器,防爆电度表等;通过RS485总线连接至通讯分站,完成对电力设备的保护和电路测量、数据采集、数据传输、控制执行工作

系统功能

01

远程控制

系统具有对开关、起动器远方分合闸功能;

系统具有本地和远方遥控双重功能;

系统具有对保护器内部参数远程修改功能。

高低压开关的分合闸控制操作、保护信号的复归操作必须有权限的用户才能操作;开关分合操作分预分合和控制执行两步操作,设有用户权限和密码,以保证开关操作的安全性。

02

数据采集


系统基于综保支持,对电力线路的电压(Ua、Ub、Uc、Uab、Ubc、Uca)、电流(Ia、Ic)、零序电压(U0)、零序电流(I0)、有功功率(P)、无功功率(Q)、功率因数以及用电量等参数进行实时监测、采集、整理,上传至主机。

03

检测与保护

系统具有对开关及起动器分合闸、过流、过载、过压、欠压、缺相、相不平衡、漏电、开关分合位置、保护信号、操作电源消失等状态进行检测及测试,并根据实际的检测决定是否进行保护,并进行相应的报警。当开关变位、保护动作、发生预报信号、控制操作时均生成带时标的事件记录,存储在磁盘中。对电压、电流、功率等参数的实时值以最大值、最小值、平均值三种数据,每小时取一个数据存储,并生成曲线。

过流:开关或起动器速断;

过载:开关或起动器延时动作(动作满足反时限特性的要求);

过压、欠压:开关或起动器延时动作;

缺相、相不平衡:延时动作;

漏电:速断或闭锁。

系统具备地面10kv变电所、中央变电所之间的防越级跳闸,各变电所分支开关与进线开关之间的防越级跳闸,同一变电所中各分支开关之间因短路压降过大造成的同级跳闸。

04

实时数据


可以访问当前和任意时间的历史数据及曲线:运行事件、设备整定值、动态模拟图、历史趋势曲线、直方图、操作记录及用电量等。并高亮显示故障报警数据;支持循环显示、多屏幕显示。可以对选定的回路进行定值查询、设定与打印。设定时为了定值设定的安全可靠,分为定值预设定和固化两步进行。设有用户权限和密码。

05

报表生成

对于所有存储在磁盘中的数据具有报表输出功能,可以将各种方式查询的数据生成表格,提供打印预览及打印功能。可进行屏幕打印、各类曲线打印、事件记录打印、报表打印等。

06


远程设定

用户可以通过现场电力监控分站面板上的按键对系统或设备参数进行修改,并将修改结果上传至地面监控平台。

07


网络发布

对于系统的实时(历史)数据、曲线及图像进行网络发布,处在局域网或广域网的其他具有相应权限的用户可以实时了解到井上下变电所的工作情况,但不具有操作权限。给予部分设备生产厂家网址时及权限后,可对其设备上的微机综保远程查阅,对准确判定设备故障做到针对性短平快处理。

主要部件一览

序号

名称

型号

数量

地面变电所部分

1

通讯管理机


1

2

UPS电源

2kVA 2h

1

3

网络摄像仪

防爆型

2

4

短路闭锁控制模块

防爆型

2

二、

井下变电所部分

1

电力监控分站

防爆型

1

2

矿用网络摄像仪

防爆型

2

3

矿用本安红外热释传感器

防爆型

2

4

隔爆兼本安不间断电源箱

防爆型

1

5

短路闭锁控制模块

防爆型

2

6

微机综合保护装置

防爆型

2

零序电流互感器

防爆型

防电压跌落模块

防爆型

改造辅材

防爆型

线缆及附件

1

矿用信号电缆

MHYVP 4*1*0.43/7

1.5Km

2

矿用阻燃网线

MHYV 4*2

0.2Km

3

矿用电源电缆

MVV 4*1.5

0.4Km

4

本安接线盒

4T

35

5

光纤跳线、水晶头等

附件

1套

备注:上表他矿例,你矿数不同!

系统界面


01

地面主站

系统主站接收通讯分站上传的电力线路的电压、电流、有功功率、无功功率、功率因数、用电量等电力线路运行的实时数据和开关运行状态信号;对开关分、合闸状态和开关运行中分、合闸操作、过流、短路、过压、欠压、漏电等保护跳闸的事件进行纪录。并通过组态软件对这些数据进行统计、归类、存贮、处理,形成电力系统运行的动画模拟图;实时数据、历史数据、运行事件、设备整定值数据表;历史趋势曲线、直方图、操作记录和用电量日报表、月报表等。

在系统主机上进行操作,通过网络下达指令,可以修改井下通讯分站运行程序、保护器定值整定;可以对开关进行分、合闸操作和故障跳闸后信号复归操作等,实现对整个电力系统的监控。

系统可以接入矿上的局域网和因特网,具有使用权限的用户可以通过网络观看系统的运行界面,查询数据和进行各种操作。

02

井下监控


使用矿用隔爆兼本质安全型传输分站(以下简称分站)适用于煤矿井下有瓦斯和煤尘爆炸的危险场所,用作智能化微机综合保护装置或智能化数字采集装置与地面监控中心的通信。KJ736-F分站把智能化微机综合保护装置或智能化数字采集装置监测的各种电参量传送给地面监控中心工控机,同时,把工控机发出的控制指令(分、合闸命令),以及对终端装置参数设定指令传送给智能化微机综合保护装置或智能化数字采集装置来执行工控机的命令。

监测监控分站的主要功能:是地面工控机与井下微机综合保护器的信息中转站,利用光缆和网络口,实现信息的交换。从而完成对被控设备的自动控制。具有本机初始化和发送,接收,显示功能;能接收并贮存上一级计算机的命令;根据上一级计算机的命令,采集处理各终端装置或传感器的信号,并向上传输。

监测监控分站对10KV、6KV高压开关应具备远程监测、监控功能;对1140V或660V、380V低压开关应具备远程监测、监视功能。

 对10KV、6KV高压真空配电装置远程分、合闸操作;

 对10KV、6KV高压真空配电装置电力参数实时监测;

 对10KV、6KV高压真空配电装置额定参数远程、就地设定;

 对10KV、6KV高压真空配电装置故障状态实时监视;

 对1140V或660V、380V低压开关电力参数实时监测;

 对1140V或660V、380V低压开关额定参数远程就地设定;

 对1140V或660V、380V低压开关故障状态实时监视;

 对1140V或660V、380V低压开关远程分、合闸操作。

防短路越级跳闸闭锁系统

以速断过流保护为主保护,每一个小蓝色块代表一个速断过流保护。当采区变电所任何一条负荷线出现故障时,都可能跳到上一级变电所开关甚至跳到地面变电所得开关;即”越级跳闸”导致停电范围扩大。

当电路某处短路时,短路点的所有上级开关都通过短路电流,短路点的下级开关不通过短路电流。短路点下级开关保护器的短路电流采集模块检测不到短路大电流,不会发出短路信号和闭锁信号;短路点上面各级的多个开关保护器的短路电流采集模块都检测到短路大电流,都发出短路闭锁信号;每个开关保护器的短路闭锁信号接入上一级开关智能保护器速断闭锁输入端,闭锁上一级开关的速断保护功能,使之不能迅速跳闸。只有最靠近短路点的一级开关因下级开关(在短路点下面)不发出短路闭锁信号而不被闭锁,速断跳闸,从而既切除了短路电路,又保证不产生越级跳闸。当最靠近短路点的上面的一级开关因故障拒动时,它的上一级开关保护器的定时限过流保护延时一段时间(一般100ms),延时到时后,上一级开关跳闸,切除短路电路,作为下级开关的后备保护。

管理平台信息展示系统

01

调度硬件设备


系统硬件配置包括:服务器、显示器、千兆交换机、不间断电源、直通调度电话、虹膜指纹识别系统等。

❶视频存储满足3个月视频储存容量;配置容错机制数据服务器,可存储数据3年,并有云终端系统;

❷数据服务器配置:

§双路八核Xeon E5-2630V3  2.40GHz处理器,20MB高速缓存;

§32GB ECC RDIMM DDR4内存,最大支持384GB;

§2块300G SSD MLC企业级固态硬盘(系统盘),1块1.2TB 10K SAS企业级硬盘,支持RAID0/1/5等;

§4个千兆自适应以太网网口;

§I/O扩展插槽:3个PCI-E(x8 Gen 3.x 全高);

§配置1100W四路冗余交流电源;

❸虹膜:对人员身份识别;

❹调度电话:从调度室到变电所的直通电话;

❺机柜:具有网络防雷、电源防雷功能;

❻交换机:

§三层路由网管型工业交换机;

§采用模块化,可网管,无风扇,存储转发交换;

§采用光纤冗余环网方案,环网在200毫秒内自动恢复正常工作,完全兼容RSTP;

§交换机配备4个千兆光口、12个以太网电口。

02

软件功能及展示


视频展示:显示井上、井下变电所设备、外围周边环境;

异常报警界面:平时不显示,当有故障时自动弹出报警并联动其它界面。

联动报警功能:视频自动指向、工艺流程界面指向、报警区域指向、应急处理流程,应急处置流程操作自动导航,自动弹出。

报警类型包括:故障实时诊断与报警、通讯网络故障报警、环境监控报警。应急指挥报警。

监控界面:工艺流程图、供电线路图、通讯网络图

供电线路图:高低压配电线路状态显示;

通讯网络图:

通讯系统网络要求具有承载数据、视频、语音等信息流,具有处理量大数据信息能力,传输需可靠、稳定,故通讯网络采用千兆冗余环网结构,冗余环网在通信链路发生故障时,启用另外一条健全的通信链路,使网络通信的可靠性大大提高。

系统具有通讯网络监测功能,功能包括:

所有设备的寻址功能;

通讯网络监测,任何一处中断都能及时诊断出来,输出报警,起到网络管理的效果。

变电所信息画面:展示建筑物内的设备布置、报警、姿态,人员进入的移动轨迹;

应急处理流程展示

应急处理流程:故障应急对策与措施,为变电所设备出现严重故障,控制器不能做出判断,需要人为干预,进行操作。系统设置有应急处置方案,故障后,弹出操作选项,操作人员只需点击下一步或选择一、二即可,操作很简单。

设备运维管理界面

设备运维:显示设备运行记录,根据设备运行维护的进行智能分析,判断,做出自动排程,优先检修主要设备;

检修巡视:具有巡检人员、巡检时间、巡检内容、巡检线路、巡检数据录入功能;

应用GIS展示水泵房设备、环境情况

软件具有GIS功能,能够展示水泵位置信息,设备位置信息。

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