摘要： 介紹了KJ626煤礦供電監控系統的設計方案，該系統是一套基于工業以太網和現場總線智能通訊技術，采用WINCE嵌入式軟件、分布式實時數據庫和MACS-SCADA工控組態軟件技術，對煤礦井下高低壓電網進行實時電力數據采集、數據記錄、故障診斷、故障記錄、自動化控制以及管理的大型網絡監控管理系統，實現了對井下供電系統及其用電設備的“四遙”（遙信、遙測、遙控、遙調）功能。同時介紹了該系統在同煤塔山煤礦的應用情況。
關鍵詞：電力監控；MACS-SCADA；工業以太網；現場總線；
Abstract: KJ626 Mine electric power supply control system design proposal was introduced, the system is based on a set of Industrial Ethernet and Fieldbus intelligent communications technology, using Windows CE embedded software, Distributed real-time database and the MACS-SCADA control configuration software. Real-time power data acquisition, Data logging, Fault diagnosis, Fault recording, Automation control and management of large-scale network monitoring and management system to high and low voltage power grid of the coal mine, "Four Remote"(Remote signaling, Remote measurement, Remote control, Remote adjustment) function with underground power supply system and electrical equipment were achived. And introduced the application of the system in the Tashan mine of Tongmei Group.
Keywords: Power monitoring; MACS-SCADA; Industrial Ethernet; Fieldbus;
1 概述
如今煤礦機械化和自動化程度的不斷提高, 安全供電是保證各個生產環節的正常運行的必要條件。煤礦供配電系統可靠的運行對煤礦的安全生產顯得十分重要。盡管近年來煤礦供電管理部門在改進井下配電裝備、應用新技術成果的同時，不斷強化人員素質的管理，使煤礦井下供電系統的可靠性得到了提高，但由于人為因素造成的供電事故時有發生，影響了煤礦的安全生產。另外，供電部門每天用于值班和線路維護的工作人員較多，勞動生產率較低。因而，對井下供電系統實施微機保護和監控以及實現變電所無人值守就顯得十分迫切。就目前的煤礦供電系統而言，雖然微機保護和監控系統也得到了應用，但主要是針對地面供電系統，用于井下的微機保護和監控裝置還不多，大部分是在防爆開關中設置漏電保護、過載保護、短路保護、欠壓保護、斷相保護等保護功能,采區內配電設備的聯網功能較弱。實現井下變電所無人值守, 就是要實現遙信、遙測、遙控、遙調四遙功能和各種保護功能。KJ626煤礦供電監控系統針對煤礦供配電系統的特點，采用地面電力自動化系統的最新技術、嵌入式技術、分布式網絡技術等開發的新一代煤礦電力監控系統，可對煤礦地面和井下供電系統實施一體化的實時監控，該系統為礦井電網的安全運行提供了現代化的管理手段。
2 系統組成與功能
2.1 系統組成
KJ626煤礦供電監控系統主要由井下電力監控設備和地面中心站組成。在地面電力監控調度中心安裝系統主機及相關設備，將井下供電監控設備信號通過環網交換機傳送到地面電力監控調度中心，集中控制管理。
本系統可分為四個層次：基礎設備層（高低壓綜合保護器）、中控層（KJ626-F電力監控分站、傳輸通訊層（井下環網交換機）、地面監視監控層（地面電力監控調度中心）可顯示供電系統運行圖和各種圖表曲線等。其中基礎設備層主要完成高低壓開關數據采集、計算、保護和控制執行，并通過RS485總線接入電力監控分站中，監控分站與傳輸通訊層連接，通過傳輸通訊平臺將信號轉換成光信號高速傳輸到地面監視監控層（地面電力監控調度中心）。
KJ626煤礦供電監控系統框圖如下圖1。
圖1 KJ626煤礦供電監控系統框圖
2.2 系統主要功能
圖2所示為KJ626煤礦供電監控系統中的供電系統圖，它能實時反映饋電開關分/合狀態、電流、電壓、功率、溫度等模擬量數值、變壓器及電纜是否帶電等。該系統供電圖可局部放大。
圖2 KJ626煤礦供電監控系統中的供電系統圖
(1) 遙信功能: 實時反映開關的分、合閘狀態,包括開關運行參數、正常、事故遙信變位。
(2) 遙測功能: 實時監測供電系統的電壓、電流、有功功率、無功功率、有功電量、無功電量、功率因數及絕緣監視電阻等電力參數。如圖3所示。
圖3 KJ626煤礦供電監控系統“四遙”功能
(3) 遙控功能: 地面遠程控制及閉鎖、井下開關斷路器或接觸器的遙控分、合閘操作、保護信號復歸操作和啟動錄波操作等。
(4) 遙調功能: 遠方保護定值召喚、整定修改及打印。設定時為了定值設定的安全可靠, 分定值預設和定值固化兩步進行。
(5) 保護功能: 具有漏電閉鎖、過流（短路、過負荷等）、欠壓、過壓、接地、斷相保護功能，抗干擾能力強，動作準確可靠，速度快。
(6) 自診斷功能：當系統中綜合保護器、分站、傳輸光纜等設備發生故障時，報警并記錄故障時間和故障設備，以供查詢及打印。如圖4所示。
(7) 系統具有以地點、名稱和設備編號為索引的存儲和查詢功能：饋電開關分/合等開關量變化時刻及狀態；設備故障/恢復正常工作時刻及狀態等；過流（短路、過負荷等）、過壓、斷相、接地、漏電、誤操作等保護/恢復時刻及狀態；
(8) 系統具有模擬量實時曲線和歷史曲線顯示功能。能在同一坐標上用不同顏色顯示最大值、平均值、最小值等曲線。可設時間標尺，并可顯示出對應時間標尺的模擬量值和時間等。系統應能在同一時間坐標上，同時顯示模擬量曲線和開關狀態圖等。
(9) 系統具有軟件自監視功能。
(10) 系統上位機具有實時顯示各種監測數據、圖形、曲線和表格等功能, 能夠完成歷史曲線打印、報表查詢、報表設計和圖形繪制等功能。
(11) 系統具有人機對話功能，以便于系統生成、參數修改、功能調用、控制命令輸入等。并具有操作權限管理功能。
(12) 系統具有雙機切換功能。系統主機雙機備份，并具有手動切換功能。當工作主機發生故障時，備份主機投入工作。
圖4 KJ626煤礦供電監控系統故障報警日志記錄
4 系統主要技術指標
4.1模擬量/累計量輸入傳輸處理誤差
模擬量/累計量輸入傳輸處理誤差不大于1.0%。
4.2系統巡檢周期與控制響應時間
系統巡檢周期小于10s。遠程控制響應時間與異地控制響應時間均小于系統巡檢周期，就地控制響應時間不大于2s。
4.3最大傳輸距離
綜合保護器至分站之間的傳輸距離不小于2km；分站與交換機之間的傳輸距離不小于10km。
4.4最大監控容量
系統理論可接入分站數量為：16臺。分站理論可接入的饋電開關數量為：32臺。
4.5雙機切換時間
從工作主機故障到備用主機投入正常工作時間小于2min。
4.6傳輸性能
a)交換機與交換機之間及與分站之間通信：
傳輸方式：單模光纖；
傳輸速率：10/100/1000Mbps自適應；
光功率：（-25～0）dBm；
最大傳輸距離：10km。
b)分站與饋電開關之間通信：
傳輸方式：RS485
傳輸速率：9600bps
信號傳輸電壓峰峰值：（1～5）V；
信號傳輸電流幅值：≤15mA；
最大傳輸距離：2km；
c)交換機與計算機之間的通信：
傳輸方式：單模光纖
傳輸速率：10/100/1000Mbps自適應；
光功率：（-25～0）dBm；
最大傳輸距離：10km。
4.7誤碼率
誤碼率不大于10-8。誤碼率測試如圖5所示。
圖5 KJ626煤礦供電監控系統誤碼率測試
5 系統應用
塔山煤礦電網監測監控系統自安裝運行后,為指揮生產用電和節電工作提供了可靠的依據,提高了塔山煤礦的用電管理水平,可靠的實現了遙信、遙測、遙控、遙調，進一步推進了煤礦供電管理向數字化，智能化的發展。
