淺談煤礦變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)

摘要：傳統(tǒng)煤礦變電站存在的問題比較顯著，比如監(jiān)控失效差、設(shè)備安全性差等，這在某種程度上對(duì)煤礦變電站的安全運(yùn)行極為不利。本文探討了變電站自動(dòng)化系統(tǒng)測(cè)控裝置軟件和硬件的結(jié)構(gòu)以及原理，以期能夠?yàn)樵擁?xiàng)工作順利開展提供參考依據(jù)。

關(guān)鍵詞：煤礦；變電站；自動(dòng)化系統(tǒng)；通信協(xié)議

煤礦變電站在礦井安全生產(chǎn)和生活用電中充當(dāng)重要角色，不僅能夠負(fù)責(zé)電能的傳輸和分配，而且也負(fù)責(zé)監(jiān)測(cè)、控制和管理。以后煤礦變電站發(fā)展的趨勢(shì)就是自動(dòng)化以及無人值守，這也是科技進(jìn)步的必然結(jié)果，這種新變電站優(yōu)勢(shì)明顯，既能夠?qū)ΦV井供電系統(tǒng)電壓、電流、有無功功率等工作狀態(tài)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，又具有一系列優(yōu)點(diǎn)，比如環(huán)境溫度寬、抗電磁干擾能力強(qiáng)、抗震性良好以及運(yùn)行條件平穩(wěn)等，這使煤礦生產(chǎn)以及生活用電都得到保證，不但安全可靠，而且事故率低。

一、無人值守變電站自動(dòng)化系統(tǒng)組成分析

變電站綜合自動(dòng)化監(jiān)系統(tǒng)最主要的功能就是通過優(yōu)化設(shè)計(jì)和功能組合的形式，把變電站二次設(shè)備（測(cè)量設(shè)備、遠(yuǎn)動(dòng)設(shè)備、智能設(shè)備等）融合電子、通訊技術(shù)還有信號(hào)處理，對(duì)變電站的重要設(shè)備完成智能監(jiān)控、測(cè)量和微機(jī)保護(hù)，而對(duì)輸、配電線路也是如此。具體見圖1。

圖1 變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)

（一）煤礦變電站電力監(jiān)控管理系統(tǒng)

該系統(tǒng)主要監(jiān)督測(cè)量、安保和控制煤礦供電系統(tǒng)和設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)?，F(xiàn)在供電系統(tǒng)和設(shè)備實(shí)時(shí)參數(shù)監(jiān)控能夠達(dá)到五遙操控，既可以監(jiān)督故障預(yù)警以及保護(hù)和確定位置，還能傳送故障數(shù)據(jù)和資訊，對(duì)解決煤礦供電系統(tǒng)越級(jí)跳閘、電壓波動(dòng)跳閘、突發(fā)大面積停電以及接地選線等煤礦供電問題有良好效果。另外，根據(jù)自動(dòng)研究，對(duì)故障隱患進(jìn)行提前預(yù)估，防止電力事故發(fā)生，增強(qiáng)解決突發(fā)故障的能力，在此基礎(chǔ)上，可以在處理安全事故，計(jì)量檢測(cè)、專業(yè)圖表研究工具、錄波研究工具和自動(dòng)專家體系中得到良好應(yīng)用，不僅如此，還能在供電管理、節(jié)能減排、降低事故發(fā)生率、提高工作效率上得到加強(qiáng)，配以智能程控技術(shù)和互聯(lián)網(wǎng)遠(yuǎn)距離操控技術(shù)，能夠令煤礦供電系統(tǒng)和生產(chǎn)設(shè)備實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化監(jiān)控。

（二）變電所監(jiān)控管理系統(tǒng)

該系統(tǒng)通過變電所多媒體綜合監(jiān)控站和現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)控分站，能夠完成對(duì)井下變電所設(shè)備信息的操作管理、顯示報(bào)警、調(diào)整設(shè)置以及檢測(cè)，可以形成獨(dú)立性強(qiáng)的當(dāng)?shù)丶锌刂企w系，并且能夠以電力監(jiān)控子系統(tǒng)的方式接入礦井自動(dòng)化網(wǎng)絡(luò)構(gòu)成中。由于變電所多媒體綜合監(jiān)控站通訊接口有多路，所以可以連接不同電力保護(hù)設(shè)備、供電設(shè)備、開關(guān)量傳感設(shè)備以及模擬量傳感設(shè)備，而且還可以把監(jiān)控系統(tǒng)工作的畫面以動(dòng)態(tài)模仿形式展現(xiàn)出來，把監(jiān)控信息和曲線體現(xiàn)出來，進(jìn)行信息資料的搜集，參數(shù)的設(shè)置保護(hù)，對(duì)互聯(lián)網(wǎng)中其它監(jiān)控站數(shù)據(jù)資訊和工作情況進(jìn)行查詢，還能連接視頻監(jiān)督、電話通訊和語音廣播設(shè)備，充分確保落實(shí)當(dāng)?shù)丶夭僮?、異地遠(yuǎn)距離操作、當(dāng)?shù)卣Z音報(bào)警等。

（三）集控主站系統(tǒng)

作為集控自動(dòng)化的主體，集控主站主要由 WEB 服務(wù)器、視頻監(jiān)控主機(jī)、雙操作員工作站、雙 SCADA 服務(wù)器、雙前置機(jī)等組成。集控站作為集控自動(dòng)化主體，包括監(jiān)控、遙巡、綜合操作管理，這對(duì)集控主站以及受控子站的運(yùn)行技術(shù)、維修管理以及調(diào)度技術(shù)起著決定性作用。

（四）受控站系統(tǒng)

該系統(tǒng)是集控自動(dòng)化的根本，主要有防誤閉鎖系統(tǒng)、視頻系統(tǒng)、自動(dòng)化系統(tǒng)等。其子站自動(dòng)化系統(tǒng)組成有微機(jī)保護(hù)測(cè)控設(shè)備、通訊管理機(jī)設(shè)備、當(dāng)?shù)乇O(jiān)控設(shè)備等。完成變電站數(shù)據(jù)采集、處理以及變電站的控制，另外給集控站上傳信息，同時(shí)對(duì)集控站信息進(jìn)行接受。當(dāng)前，受控子站自動(dòng)化系統(tǒng)分為三種，即集中式、集中分布式、分散分布式。

二、自動(dòng)化系統(tǒng)主要裝置概述

（一）微機(jī)測(cè)控保護(hù)裝置

微機(jī)測(cè)控保護(hù)設(shè)備有跟電腦技術(shù)一樣的兩個(gè)優(yōu)勢(shì)，即存儲(chǔ)記憶和快速計(jì)算，而且通過對(duì)其防干擾對(duì)策、數(shù)字濾波、轉(zhuǎn)換 A/D 模數(shù)、集成電路信息搜集等能力的運(yùn)用，確保其在可取性和速凍性上優(yōu)于原有保護(hù)系統(tǒng)，同時(shí)突顯其生命力。相較于之前的原有保護(hù)，微機(jī)繼電保護(hù)設(shè)備優(yōu)勢(shì)如下：第一，安全性。該設(shè)備能夠?qū)ψ陨碛布蛙浖M(jìn)行實(shí)時(shí)自檢，如有問題，會(huì)及時(shí)報(bào)警。第二，保護(hù)性。該設(shè)備可以融入數(shù)學(xué)方法來保護(hù)。第三，易擴(kuò)展。便于信息共享和控制。

（二）微機(jī)防誤閉鎖裝置

該系統(tǒng)主要由各功能元件組成，包括防誤主機(jī)、電腦鑰匙、閉鎖控制器單元、遙控閉鎖單元、數(shù)碼鎖、綜合操作屏等，對(duì)于電氣設(shè)備五防要求而言，其已完全滿足。具體情況見圖2。

圖2 微機(jī)防誤閉鎖系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

三、無人值守變電站自動(dòng)化系統(tǒng)通信協(xié)議

變電站管控的主要內(nèi)容就是無人值守和遠(yuǎn)距離控制，而這當(dāng)中更重要的就是通信協(xié)議。當(dāng)前，科技發(fā)展一日千里，電腦技術(shù)的持續(xù)進(jìn)步對(duì)變電站運(yùn)用計(jì)算機(jī)綜合智能化控制方法而言優(yōu)勢(shì)顯著，此模式通常由CPU分布式采集控制組成，通過不同CPU單元的通信進(jìn)而實(shí)現(xiàn)對(duì)變電站的管控，令變電站即使在無人時(shí)候也能夠控制、調(diào)整監(jiān)督、策略相應(yīng)數(shù)據(jù)。

在變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)中，通信協(xié)議占據(jù)不可替代的位置。倘若要想使全變電站綜合自動(dòng)化和上一級(jí)控制中心具備五遙能力，那么就務(wù)必要保證主機(jī)、工程師站、工作站、控制設(shè)備、不同 CPU 單元之間準(zhǔn)確通訊，而通信協(xié)議這是系統(tǒng)通信的核心。如果沒有通信協(xié)議，那么計(jì)算機(jī)自動(dòng)化系統(tǒng)就不能把其作用發(fā)揮出來，也不能實(shí)現(xiàn)信息的分享和交流。

現(xiàn)在的通信協(xié)議包括很多，最常用的主要包括IEC870-5-101通信協(xié)議（ 遠(yuǎn) 動(dòng) 通 信 標(biāo) 準(zhǔn)） IEC870-5-102 、SCl801 通信協(xié)議、DNPV3.00 通信協(xié)議、Modbus 通信協(xié)議、CDT 循環(huán)通信協(xié)議等

四、結(jié)語

總之，煤礦變電站自動(dòng)化系統(tǒng)會(huì)隨著科技的不斷進(jìn)步而進(jìn)步，而且還會(huì)有更多的高科技應(yīng)用其中，這為變電站安全生產(chǎn)和降低運(yùn)行成本提供了條件。

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作者簡(jiǎn)介：李強(qiáng)（1982.4—），男；漢族；籍貫：河南.新鄭；本科；畢業(yè)于河南工程技術(shù)學(xué)院。