方孟
(中国神华能源股份有限公司神东煤炭分公司石圪台煤矿,陕西榆林 719315)
矿井供电系统的自动化控制
方孟
(中国神华能源股份有限公司神东煤炭分公司石圪台煤矿,陕西榆林 719315)
在矿井的运行中,实现供电系统的自动化控制,具有非常大的优势。在矿井中实现供电系统的自动化控制,可以有效地规避停电事故,还能够将矿井的安全生产风险降到最低程度,同时还能够防止在供电系统出现故障时产生的其他影响,比如通信系统失灵等。因此在矿井中实现供电系统的自动化控制,可以有效地保障煤矿生产的安全性和自动性,有效降低各系统发生的概率。
矿井生产 供电系统 自动化控制 设计
煤炭企业作为我国的第一产业,在国民经济发展和能源工业发展过程中,具有非常重大且深远的影响。保障煤矿企业的安全生产,不仅能够极大的推动我国第一产业的发展,还能有效的保障能源安全,减少我国对其他能源甚至对国外能源的依赖,推动我国能源产业的自给自足。在矿井作业过程中,供电系统可为各项作业的开展提供强有力的电力支持与保障。在矿井作业中,通过供电系统的自动化控制,能够有效地保障矿井供电系统的安全性和可靠性,有效防止越级跳闸,或者是大面积停电事故的发生。另外实现矿井作业供电系统的自动化控制,也是提升煤矿企业电网运行的管理水平的必要措施。
1 矿井供电系统自动化控制的功能
在矿井作业中,实现供电系统的自动化控制,主要运用了供电系统自动化控制的如下几方面的功能。
1.1 运行状态的全面把控
矿井供电系统的自动化控制,能够将煤矿生产涉及到的所有供电系统的运行状态进行全面把控,可以通过实时监测的方式来确保整个供电系统的安全与可靠。
1.2 进行跟踪记录与评估
矿井供电系统的自动化控制,可以实现在一次接线图状态下,对煤矿供电系统变电站系统接线方案下,各相关控制对象的实时运行状态进行跟踪记录并评估。
1.3 全面地实现信息收集与处理
矿井供电系统的自动化控制,能够在数据采集与数据处理状态下,对煤矿供电系统运行过程中所涉及到的开关量信息、外部数据讯号数据等进行全面的采集,并在网络平台作用下,将这部分信息传递至监督控制系统当中进行信息数据处理。
1.4 通过多种形式进行系统监控
矿井供电系统的自动化控制,可以实现多种形式的系统监控,关于监控的内容可以呈现出图文、图像,甚至表格等多种形式。
1.5 自动切换为保护动作
矿井供电系统的自动化控制,可以实现自动切换。如果系统在正常运行的情况,一旦出现异常情况,系统会自动进行报警。所谓的异常情况,包括跳闸、断路器错位等,在这种异常情况下,为了保护好整个矿井的供电系统平衡与稳定,供电系统的自动化控制可以实现保护动作的自动切换,保证整个供电系统处在合理保护的状态下运行。
1.6 有效存储记忆全部动作
矿井供电系统的自动化控制,可以实现全部动作的有效记忆与存储。供电系统的自动化控制,可以实现全部动作的记录,只要操作人员将系统设置为事件记录状态,那么整个供电系统的所有动作,都将被系统中存储记忆功能有效地保存下来。
1.7 实现全部功能闭锁设定
矿井供电系统的自动化控制,可以实现对供电系统的全部功能进行闭锁设定。操作人员若将供电系统设定操作闭锁状态,那么供电系统的自动化控制就可以实现对供电系统的所有功能进行闭锁设定。
2 矿井供电系统自动化控制的结构分析
在现行的矿井供电系统的自动化控制的技术条件支持下,矿井供电自动化系统的结构主要分为以下四个部分。
2.1 地面集控中心
地面集控中心是矿井供电系统的自动化控制的“中枢神经”,可以实现对整个供电系统的监控与管理,也是整个供电系统的信息集控中心。一般而言,地面集控中心部分将会直接设定在煤矿生产指挥控制中心当中,在系统主站的支持下,实现对煤矿生产作业现场相关高压馈电设备的集中性监视与控制。通常情况下,地面集控中心是操作人员的工作场所,操作人员通过计算机自动化控制的相关功能,对整个供电系统进行人为的监视与观测,一般来说,在地面集控中心,会配置两台独立运行的工控机、监督控制软件已经UPS电源装置。
2.2 工业以太网部分
矿井供电系统的自动化控制中的工业以太网部分主要的作用是实现监控总站和分站之间的连接作用。在地面集控中心的监控总站与其他监控分站之间,需要工业以太网部分进行连接设置,以便于总分站之间的信息传输。在矿井供电系统的自动化控制中,运用到的信息处理技术一般为网络冗余技术,之所以选定这项技术,主要是运用了这项技术中的安全稳定性,从而保障监控总站与分站之间信息的有效传输,便利于监控中心及时汇总信息,对整个供电系统进行全面检测,并做好信息的处理与判定工作。从组织结构的角度上来看,矿井供电系统的自动化控制的工业以太网部分主要配置了光纤线路、光电转换器设备、以太网网关等。
2.3 自动化监控分站部分
矿井供电系统的自动化控制中的自动化监控分站部分,主要实现对矿井供电系统分站的监测与管理,并与总站之间通过工业以太网部分进行信息数据传输。自动化监控分站部分会对收集到的信息数据加以处理分析,然后再通过工业以太网部分传递给总站。另外自动化监控分站接受总站的指挥与调度,对于总站发出的指令,由自动化监控分站进行解读,并作出下一步的举措。通过这样的方式,可以实现矿井供电系统的自动化控制的远程操作。从组织结构上来说,自动化监控分站主要配置了嵌入式计算机设备、通信协议转化器设备、相关的外围设备与装置。
2.4 现场智能测控单元部分
矿井供电系统的自动化控制中现场智能测控单元部分,主要是针对自动化监控分站发出的指令对现场及下属相关设备进行动态的监测、控制和保护。现场智能测控单元部分所产生的信息,会通过数据的形式向上一级单元传递。通过现场智能测控单元部分,可以接收自动化监控分站的遥控指令,保障对各项控制操作动作能够得到有效的执行。
3 矿井供电系统自动化控制设计方案
矿井供电系统的自动化控制水平的提升,需要不断的提升各个阶段的设计结构。
3.1 综合自动化系统功能的优化
在矿井供电系统的自动化控制过程中,综合自动化系统功能的程序应用菜单为树状结构,这样便于计算机操作人员利用菜单,及时找到整个系统的不同控制画面,所有系统之原始数据都是通过实时进行收集得到的,系统应用程序可随变电站的扩建或运行需要而灵活地进行扩充和修改。在系统主站的客户端程序设计过程中,可以先设计一个OPC客户端程序,负责与系统分站的数据进行传输,在数据传输过程中,可将数据直接导入数据库中,然后再设计出数据显示界面和操作界面,通过多种形式来呈现整个系统的运行状态。
3.2 监控分站软件程序的设计
监控分站的优化设计,主要应该侧重在其软件设计上。在分站使用的软件程序中,其中分站与现场测控单元的通信程序应该采用串行通信控件设计,其主要采用的通信空间是ActiveX。而分站与主站的数据通信可采用先通的OPC技术。在采用OPC软件接口时进行数据通信,需要设计OPCServer。
3.3 自动化监控分站的优化
矿井供电系统的自动化控制水平的提升,有个突出的问题是亟待解决的,那就是不断优化自动化监控分站的设计方式。从自动化监控分站的组织结构上来讲,它的构成需要嵌入式计算机装备还有其他外围设备等。自动化监控分站需要对现场监控单位中的相关数据与信息进行循环性的采集与处理,并将这部分数据转化成OPC服务器可识别的数据格式,只有将数据格式进行合理有效的转换,才能让地面集控中心的总站有效地接受信息,并实现信息的传递。另外自动化监控分站还应该不断优化操作系统,选定稳定性强、安全性好的操作系统,这样可以提升信息采集的安全性和快速性,也能有效地保证信息及时地在自动化监控分站与地面集控中心的总站之间进行有效地传递。
4 结语
煤矿在我国第一产业中占有非常重要的位置,为国民经济的发展和能源安全提供了非常可靠的基础与后盾,在矿井作业中实现供电系统的自动化控制,可以有效的保障矿井作业的供电系统安全和稳定,尽可能地减少大面积停电对矿井生产带来的负面影响。同时还可以提升矿井作业的生产效率,大大对减少人为操作因素对供电系统的负面影响。
[1] 卢喜山,张祖涛,李卫涛 等.煤矿供电系统基于纵联差动保护原理的防越级跳闸技术研究[J].煤矿机械,2011,32(4):71-73.
[2] 任东.煤矿供电系统中继电保护现状及改进措施研究[J],北京电力高等专科学校学报(自然科学版),2011,28(10):11.
[3] 杨姗姗,高湛,潘贞存 等.煤矿供电系统继电保护的优化整定方案[C].中国高等学校电力系统及其自动化专业第二十三届学术年会论文汇编,2007.
[4] 李炳才,陈珂,黄宗杰,金泉.一种新型的煤矿安全监测综合信息系统结构[J].工矿自动化,2005年06期.
[5] 黄成玉,张全柱.新型矿井供电自动化远程监测监控系统的设计与实现[J].电气应用,2012年04期.
