煤礦井下電力監(jiān)測監(jiān)控系統(tǒng)的設計與實踐
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1．2 數(shù)據(jù)交換中心
此部分主要由數(shù)據(jù)采集服務器和兩臺互為冗余的網(wǎng)路交換機組成。
數(shù)據(jù)采集服務器：主要通過井下隔爆交換機把井下各個電力監(jiān)控分站的數(shù)據(jù)采集匯總到此服務器，完成數(shù)據(jù)處理及數(shù)據(jù)備份。
選用了IBM X3500服務器一臺，做了RAID5磁盤鏡像。
網(wǎng)路交換機：采用了雙交換機、冗余設計，保證了地面集控站與數(shù)據(jù)交換中心的數(shù)據(jù)鏈路安全。
選用了CISC029系列的兩臺網(wǎng)絡交換機。
1．3 地面集控站
此部分主要配置包括兩臺互為雙機熱備的電力監(jiān)控服務器(選用IBM X3500服務器)和兩臺操作員站(選用DELL工控機)。
主要根據(jù)采集的電網(wǎng)數(shù)據(jù)和友好的軟件平臺，實現(xiàn)電網(wǎng)的運行監(jiān)視和控制管理。另外，地面集控站預留了視頻及WEB接口，便于將來擴充視頻服務器和WEB服務器。視頻服務器主要用于將井下和地面的配電室及變電所現(xiàn)場安裝的攝像頭采集的視頻信號進行監(jiān)視和保存；WEB服務器則用于將系統(tǒng)采集的電網(wǎng)數(shù)據(jù)以網(wǎng)頁的形式發(fā)布到公司的辦公系統(tǒng)網(wǎng)絡中，公司領導只要在自己的辦公室打開電腦就可以觀看到全礦的電網(wǎng)實時數(shù)據(jù)。
綜述，以上體系結(jié)構符合集控系統(tǒng)的體系結(jié)構原理，滿足了系統(tǒng)功能和性能要求，并且符合實時性、安全性和可靠性原則。關鍵設備用了冗余配置。
2 系統(tǒng)軟件
2．1 系統(tǒng)組態(tài)軟件
選用了具有良好的開放性和靈活性的SIMATIC WinCC組態(tài)軟件，布置在地面集控站的監(jiān)控服務器上，實現(xiàn)用戶的監(jiān)控需求。采用此軟件主要有以下優(yōu)點：
(1)包括所有的SCADA功能在內(nèi)的客戶機／服務器系統(tǒng)。最基本的WINCC系統(tǒng)仍能夠提供生成可視化任務的組件和函數(shù)，而且最基本的WINCC系統(tǒng)組件即涵蓋了畫面、腳本、報警、趨勢和報表的各個編輯器。
(2)強大的標準接口。WINCC提供了OLC、DDE、ActiveX、OPC等接口，可以很方便地與其他應用程序交換數(shù)據(jù)。
(3)使用方便的腳本語言。WINCC可編寫ANSI-C和Visual Basic腳本程序。
(4)具有向?qū)У暮喴?在線)組態(tài)。WlNCC提供了大量的向?qū)砗喕M態(tài)工作。在調(diào)試階段還可以進行在線修改。
2．2 系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫軟件
系統(tǒng)選用了力控實時數(shù)據(jù)庫，它以其強大的功能，為企業(yè)信息化建設提供了完整的實時管理工具，能夠提供及時、準確、完整的產(chǎn)生和統(tǒng)計信息，為實施企業(yè)管控一體化提供穩(wěn)固的基礎和有力的保證。其性能主要有：
(1)真正的分布式結(jié)構，同時支持C／S和B／S應用；
(2)實時數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)具有高可靠性和數(shù)據(jù)完整性；
(3)靈活的擴展結(jié)構可滿足用戶各種需求；
(4)高速的數(shù)據(jù)存儲和檢索性能；
(5)實現(xiàn)了毫秒級數(shù)據(jù)采集和采集器的時間同步；
(6)以高壓縮比保存數(shù)據(jù)，實現(xiàn)了歷史數(shù)據(jù)的海量存儲；
(7)支持OPC、DDE、ODBC、ActiveX等標準；
(8)可以從DCS、PLC以及其它SCADA系統(tǒng)中讀寫過程數(shù)據(jù)；
(9)每臺力控實時數(shù)據(jù)庫服務器能采集10萬個不同的數(shù)據(jù)點。
2．3 操作系統(tǒng)軟件
監(jiān)控服務器和數(shù)據(jù)采集服務器選用windows server 2003企業(yè)版；
操作員客戶機選用windows xp professional。
以上軟件系統(tǒng)滿足實時應用的及時性和高可靠性，具有開放性、可維護性，并且具有分布式體系和面向?qū)ο蠹夹g。
3 系統(tǒng)功能
3．1 數(shù)據(jù)采集
數(shù)據(jù)采集的內(nèi)容包括遙測量、遙信量等數(shù)據(jù)：
(1)遙測量主要包括：電壓、電流、有功功率、無功功率、功率因數(shù)、電度(單回路有功、無功電量，可設置分、谷時段遠程計量)等。
(2)遙信量主要包括：斷路器和刀閘位置、保護自動裝置動作信號、事件順序記錄。
3．2 保護及自動化信息的采集
(1)接收監(jiān)控站上送的運行信息及變電所內(nèi)的其它變化信息。
(2)查詢并遠方整定微機保護裝置定值和微機保護裝置的自檢、動作信息。
3．3 數(shù)據(jù)統(tǒng)計、計算和采樣
(1)電壓等測量值的越限判別、以及在此基礎上的合格率計算。
(2)電網(wǎng)有功、無功功率的電度積分和總加、電網(wǎng)有功電能量總加及功率因數(shù)計算。
(3)任意測量值在一段時間內(nèi)最大、最小、平均值的統(tǒng)計，并記錄最大、最小值出現(xiàn)的時間。
3．4 控翻和調(diào)節(jié)功能
遙控功能：
(1)對斷路器、隔離開關等進行分合閘操作。
(2)電容器、電抗器的遠方投切。
(3)順序控制，系統(tǒng)按照事先定義好的由多個控制命令組成的系列控制命令對設備進行控制，包括控制的安全性檢查和延遲等。
遙調(diào)功能：
遙調(diào)功能用于設定各種智能模塊的運行參數(shù)，既計算機根據(jù)屏幕操作指令或計算機根據(jù)對系統(tǒng)分析判斷結(jié)果，對智能模塊的設定值和故障保護值進行遠程整定。
3．5 事件順序記錄
井下設備運行發(fā)生事故時，系統(tǒng)在監(jiān)控站或綜合保護器的配合下，按順序記錄繼電保護、自動裝置和斷路器動作的時間，并保存到數(shù)據(jù)庫中(事故錄波)，供事故分析用。
3．6 運行報警
系統(tǒng)運行過程中發(fā)生了某些變化，則會立即提示出來，告知調(diào)度人員。
(1)報警類別包括事故、遙信變位、遙測越限、保護動作、遙控操作、系統(tǒng)運行等。
(2)不同類別的信息具有不同優(yōu)先級，同時有多個信息需要提示時，優(yōu)先提示級別較高者。
(3)分類保存告警信息。
3．7 畫面顯示及人機交互操作
提供了友好的、易于操作的畫面風格，畫面上顯示了電壓、電流、有功功率、功率因數(shù)等值及開關的狀態(tài)，可以查看實時歷史曲線，查看報警記錄等。可完成的交互操作主要包括：掛牌操作、人工置數(shù)、保護操作、系統(tǒng)內(nèi)主要設備參數(shù)及操作運行日志的瀏覽和檢索。
3．8 報表系統(tǒng)
報表系統(tǒng)提供了整點記錄、日報表，月報表、年報表等不同形式的報表格式，內(nèi)容包括系統(tǒng)運行、設備健康狀態(tài)級報表、電能平衡報表、電壓監(jiān)察報表、事故(故障)明細報表等；可實行報表管理、報表定義、報表打印等功能。
3．9 安全管理
所有的系統(tǒng)操作員(系統(tǒng)管理員、系統(tǒng)維護員、操作員等)根據(jù)其需要被賦予不同管理范圍和操作權限，依登錄的權限控制操作人員的讀、寫、維護、執(zhí)行等行為。
重要遙控實行口令字控制，在執(zhí)行遙控操作時進行口令字校驗，以確保無關人員不能執(zhí)行遙控操作。
所有登錄(退出)和修改口令、權限、重要操作都能按時記錄備查。
4 系統(tǒng)主要技術指標
系統(tǒng)最大容量：每臺分站最多可以外掛64臺綜合保護器。
傳輸介質(zhì)：
(1)地面集控站到井下監(jiān)控分站之間的傳輸介質(zhì)為光纖；
(2)井下監(jiān)控分站到綜合保護器之間的傳輸介質(zhì)為通信電纜。
傳輸方式：
(1)地面集控站到井下監(jiān)控分站之間為IEP／IP協(xié)議；
(2)井下監(jiān)控分站之間TCP／IP協(xié)議；
(3)井下監(jiān)控分站到綜合保護器之間為RS485。
傳輸速率：光纜傳輸速率為10 Mbps，通信電纜傳輸速率為2 400 bps。
傳輸距離：KJ392-F礦用隔爆兼本安型分站與綜合保護器之間的距離為2 km。
5 結(jié)束語
目前，在陽煤集團開元礦運行的該系統(tǒng)安全穩(wěn)定，能夠?qū)崟r監(jiān)測井下供電系統(tǒng)各級電壓值，負載電流值，功率值及開關的運行狀態(tài)，并能夠查看相關值的歷史曲線；能對各個高低壓開關的保護值進行整定和在線修改，通過在客戶機端的操作實現(xiàn)遠程分合閘；能夠?qū)码娋W(wǎng)的數(shù)據(jù)實時采集處理，對其出現(xiàn)的短路、過載、過壓、漏電等各種系統(tǒng)故障進行實時告警和定位；另外，系統(tǒng)還預留了視頻及WEB接口，便于將來系統(tǒng)的擴展。通過在該礦的實際應用，說明了該系統(tǒng)技術先進、功能完善、可靠性高，提高了生產(chǎn)效率，為煤礦的井下電力安全提供了很好的保障，產(chǎn)生了很好的經(jīng)濟和社會效益。
本文引用地址：http://www.butianyuan.cn/article/195175.htm
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