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    摘要：隨著自動化技術的不斷發展和安全生產要求的不斷提高，傳統的煤礦井上井下現有電力系統的分散、人工控制現狀已經不能滿足煤礦系統安全、穩定、經濟和優化運行的要求。本文主要闡述了基于力控軟件平臺的煤礦電力系統的功能特點以及優越性，結合計算機監控技術、信息網絡通信技術、及自動化控制技術設計了一套綜合自動化監控系統。

   一．概述

   煤礦電力系統的監控設備大多數采用分散獨立的傳統繼保裝置，這些設備結構復雜、維護量大、可靠性不高、監控的參數不完整，并且故障記錄不準確。另外, 缺乏故障自診斷能力和遙控手段, 因此無法對生產設備的供電進行實時監控、調度和集中管理, 不利于煤礦電力系統安全穩定運行。

   為了滿足煤礦系統安全、穩定、經濟和優化運行的要求，亟需一套可實現自動化控制與管理，并且可以實現無人值守，能夠提高系統運行安全穩定的綜合自動化監控系統。

   二．現狀與需求

   井下設有中央變電所，配備多種型號的防爆真空饋電開關，以及防爆高壓開關和干式變壓器等設備共約40臺。

    井上廠區設有110/35KV變電站，已具備高壓線路保護裝置、微機母線差動保護系統。并且具有獨立的變電站監控系統，同時在110KV變電站設有1臺工控機監控35KV變電站的運行情況。

    系統要求在中心建立信息調度中心，用于實現整個礦區井上井下所有電力系統數據的監控管理。要求系統具備強大的數據存儲并后期分析處理能力，同時具備冗余熱備功能，保證系統安全穩定運行。能夠實現WEB發布功能，滿足遠程監控的需求。

    三．架構設計

   根據上述需求系統架構如下圖所示：

                     

   井下使用專業礦井網絡接入設備KJJ31型礦用環網接入器，作為井下通信分站，可將中央變電所的開關箱等設備使用RS485進行連接，再通過TCP/IP網線方式將數據送人西門子工業交換機。

   由于井上井下設備廠家眾多，通信協議多種多樣，為了實現數據的匯總監控，需配備力控數據采集網關作為通信前置機。將不同通信協議數據轉發為統一格式，再上傳到信息調度中心。

   井上井下均采用環網架構，井上信息調度中心配備力控pSpace冗余數據服務器，充分考慮了數據系統的穩定性。力控pSpace在冗余情況下支持從站操作，支持手動切換工作狀態，雙機“心跳”可以采用雙網或者多網配置來進行數據傳輸。同時考慮到網絡安全，為了避免黑客、病毒等直接攻擊服務器，單獨配備了力控WEB服務器，實現IE發布功能，滿足客戶遠程實時監控的需求。

   信息調度中心的工程師站配備力控eForceCon SD V2.0監控組態軟件作為軟件平臺，實現整個礦區井上井下所有電力系統數據的監控管理。與同類產品相比，由力控eForceCon監控組態軟件構成的控制系統可以構成先進的、分布式冗余、容錯架構。該產品采用分布式組件設計，適應網絡的多人協作與并行開發，保證了軟件的可“伸縮性”，適應了“e”時代的要求。

   四．系統功能

   為實現對煤礦井上、井下所有電力設備的自動控制，系統應具有以下功能：

   4.1數據采集、“四遙”功能

   遙測：采集高壓開關及低壓饋電開關的三相電壓、三相電流、零序電壓、零序電流、功率因數、電網頻率、絕緣監視電阻等數據，并且將數據匯總到信息調度中心。

   遙信：采集高壓開關及低壓饋電開關的斷路器狀態開關量，并且將數據匯總到信息調度中心。

   遙控：可接收信息調度中心發出的控制指令，并且執行控制操作。

   遙調：可接收信息調度中心發送的數據參數，并可實現整定電壓變比、電流變比、額定電壓、額定電流、過載能力等參數。

   4.2數據顯示功能

   系統可對監測信號實現本地和遠程顯示功能：

   高壓開關模擬量采集顯示內容包括：裝置名稱、裝置在線狀態、電壓、電流、累計電量和斷路器狀態等；

   饋電開關模擬量采集顯示內容包括：裝置名稱、裝置在線狀態、電壓、電流和斷路器狀態等；

   磁力起動器模擬量采集顯示內容包括：裝置名稱、裝置在線狀態、電壓、電流和斷路器狀態等。
   
                     
 
   系統具有系統布置圖顯示功能，顯示內容為分站設備的名稱和運行狀態，點擊分站設備可以調出該分站配接裝置接線圖。
   
                     
   系統具有模擬動畫顯示功能，顯示內容為配接設備的在線狀態、合閘、分閘三種不同狀態，并且具有分頁顯示方式，點擊可以顯示相應模擬量數值和斷路器狀態等。
   
   同時具有虛擬儀表顯示功能，顯示內容包括：儀表和曲線形式顯示當前該設備的所采集到的模擬量值、設備保護參數值和保護功能開啟情況，點擊控制命令可以調出控制菜單。

   4.3存儲查詢功能

   保護器故障的報警裝置名稱、事件類型、記錄時刻及事件參數；開關量控制操作的裝置名稱、操作類型、操作人及操作輸出時刻；
   
                      

   斷路器動作的裝置名稱、動作時刻、動作類型及斷路器狀態；裝置故障報警時的裝置名稱、故障時刻及斷路器狀態。

   4.4控制、保護功能

   系統具有就地自動、就地手動、遠程手動設置高壓開關、低壓饋電開關的斷路器狀態（分閘/合閘）功能，在中心站進行遠程控制時具有操作權限和操作記錄功能；可通過地面中心站遠程手動遙控解除高壓開關、低壓饋電開關故障狀態功能，在中心站進行遠程控制時具有操作權限和操作記錄功能。
   
                     
   系統具有過載保護、短路保護、過壓保護、低壓保護、絕緣監視保護、漏電保護功能。當系統的監測值超過設置的極限值時, 可在本地和遠方進行報警，并且實時顯示報警信息。
  
                    
   4.5雙機冗余、切換功能

   信息調度中心力控pSpace數據服務器具備雙機冗余功能，可實現手動、自動切換，當系統局部發生故障或錯誤時, 整個系統仍然可以維持正常工作，主從機切換間隔控制在2分鐘之內。

   同時系統具有數據自動備份功能，在不同的硬盤上進行自動數據備份，備份時間間隔為1分鐘。
     
                    
   4.6擴展功能

   系統具有實時報表打印功能。包括：事件報表、控制操作日志、斷路器動作日志等。系統具有網絡通訊功能、軟件自監視功能、軟件容錯功能、實時多任務功能。

   同時系統具有很好的可擴展性，便于日后的系統升級維護，全面支持DDE、OPC、ODBC/SQL、OLE DB XML、ActiveX等標準，以OLE、COM/DCOM、API等多種形式提供外部訪問接口，便于用戶利用各種常用開發工具（如：VC++、VB、.net等）進行深層的二次開發。

   五．結語

   本系統從方案設計開始，始終貫徹的設計思想是以高性能構筑優異的煤礦電力自動化系統，著眼于集中監控和動態管理。因此通過力控監控軟件平臺的應用，能夠提高煤礦電力系統的安全性和可靠性，可改善煤礦企業的管理水平，降低系統維護工作量，減少維護人員和值班人員，降低供電成本。