煤礦井下電力監(jiān)測監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)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(wù)器和兩臺(tái)互為冗余的網(wǎng)路交換機(jī)組成。
數(shù)據(jù)采集服務(wù)器：主要通過井下隔爆交換機(jī)把井下各個(gè)電力監(jiān)控分站的數(shù)據(jù)采集匯總到此服務(wù)器，完成數(shù)據(jù)處理及數(shù)據(jù)備份。
選用了IBM X3500服務(wù)器一臺(tái)，做了RAID5磁盤鏡像。
網(wǎng)路交換機(jī)：采用了雙交換機(jī)、冗余設(shè)計(jì)，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(tái)網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)。
1．3 地面集控站
此部分主要配置包括兩臺(tái)互為雙機(jī)熱備的電力監(jiān)控服務(wù)器(選用IBM X3500服務(wù)器)和兩臺(tái)操作員站(選用DELL工控機(jī))。
主要根據(jù)采集的電網(wǎng)數(shù)據(jù)和友好的軟件平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)電網(wǎng)的運(yùn)行監(jiān)視和控制管理。另外，地面集控站預(yù)留了視頻及WEB接口，便于將來擴(kuò)充視頻服務(wù)器和WEB服務(wù)器。視頻服務(wù)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(hào)進(jìn)行監(jiān)視和保存；WEB服務(wù)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(luò)中，公司領(lǐng)導(dǎo)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(shí)時(shí)數(shù)據(jù)。
綜述，以上體系結(jié)構(gòu)符合集控系統(tǒng)的體系結(jié)構(gòu)原理，滿足了系統(tǒng)功能和性能要求，并且符合實(shí)時(shí)性、安全性和可靠性原則。關(guān)鍵設(shè)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(wù)器上，實(shí)現(xiàn)用戶的監(jiān)控需求。采用此軟件主要有以下優(yōu)點(diǎn)：
(1)包括所有的SCADA功能在內(nèi)的客戶機(jī)／服務(wù)器系統(tǒng)。最基本的WINCC系統(tǒng)仍能夠提供生成可視化任務(wù)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(bào)警、趨勢(shì)和報(bào)表的各個(gè)編輯器。
(2)強(qiáng)大的標(biāo)準(zhǔn)接口。WINCC提供了OLC、DDE、ActiveX、OPC等接口，可以很方便地與其他應(yīng)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(jìn)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(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫，它以其強(qiáng)大的功能，為企業(yè)信息化建設(shè)提供了完整的實(shí)時(shí)管理工具，能夠提供及時(shí)、準(zhǔn)確、完整的產(chǎn)生和統(tǒng)計(jì)信息，為實(shí)施企業(yè)管控一體化提供穩(wěn)固的基礎(chǔ)和有力的保證。其性能主要有：
(1)真正的分布式結(jié)構(gòu)，同時(shí)支持C／S和B／S應(yīng)用；
(2)實(shí)時(shí)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(kuò)展結(jié)構(gòu)可滿足用戶各種需求；
(4)高速的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)和檢索性能；
(5)實(shí)現(xiàn)了毫秒級(jí)數(shù)據(jù)采集和采集器的時(shí)間同步；
(6)以高壓縮比保存數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)了歷史數(shù)據(jù)的海量存儲(chǔ)；
(7)支持OPC、DDE、ODBC、ActiveX等標(biāo)準(zhǔn)；
(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(tái)力控實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫服務(wù)器能采集10萬個(gè)不同的數(shù)據(jù)點(diǎn)。
2．3 操作系統(tǒng)軟件
監(jiān)控服務(wù)器和數(shù)據(jù)采集服務(wù)器選用windows server 2003企業(yè)版；
操作員客戶機(jī)選用windows xp professional。
以上軟件系統(tǒng)滿足實(shí)時(shí)應(yīng)用的及時(shí)性和高可靠性，具有開放性、可維護(hù)性，并且具有分布式體系和面向?qū)ο蠹夹g(shù)。
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(shè)置分、谷時(shí)段遠(yuǎn)程計(jì)量)等。
(2)遙信量主要包括：斷路器和刀閘位置、保護(hù)自動(dòng)裝置動(dòng)作信號(hào)、事件順序記錄。
3．2 保護(hù)及自動(dòng)化信息的采集
(1)接收監(jiān)控站上送的運(yùn)行信息及變電所內(nèi)的其它變化信息。
(2)查詢并遠(yuǎn)方整定微機(jī)保護(hù)裝置定值和微機(jī)保護(hù)裝置的自檢、動(dòng)作信息。
3．3 數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)、計(jì)算和采樣
(1)電壓等測量值的越限判別、以及在此基礎(chǔ)上的合格率計(jì)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(jì)算。
(3)任意測量值在一段時(shí)間內(nèi)最大、最小、平均值的統(tǒng)計(jì)，并記錄最大、最小值出現(xiàn)的時(shí)間。
3．4 控翻和調(diào)節(jié)功能
遙控功能：
(1)對(duì)斷路器、隔離開關(guān)等進(jìn)行分合閘操作。
(2)電容器、電抗器的遠(yuǎn)方投切。
(3)順序控制，系統(tǒng)按照事先定義好的由多個(gè)控制命令組成的系列控制命令對(duì)設(shè)備進(jìn)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(shè)定各種智能模塊的運(yùn)行參數(shù)，既計(jì)算機(jī)根據(jù)屏幕操作指令或計(jì)算機(jī)根據(jù)對(duì)系統(tǒng)分析判斷結(jié)果，對(duì)智能模塊的設(shè)定值和故障保護(hù)值進(jìn)行遠(yuǎn)程整定。
3．5 事件順序記錄
井下設(shè)備運(yùn)行發(fā)生事故時(shí)，系統(tǒng)在監(jiān)控站或綜合保護(hù)器的配合下，按順序記錄繼電保護(hù)、自動(dòng)裝置和斷路器動(dòng)作的時(shí)間，并保存到數(shù)據(jù)庫中(事故錄波)，供事故分析用。
3．6 運(yùn)行報(bào)警
系統(tǒng)運(yùn)行過程中發(fā)生了某些變化，則會(huì)立即提示出來，告知調(diào)度人員。
(1)報(bào)警類別包括事故、遙信變位、遙測越限、保護(hù)動(dòng)作、遙控操作、系統(tǒng)運(yùn)行等。
(2)不同類別的信息具有不同優(yōu)先級(jí)，同時(shí)有多個(gè)信息需要提示時(shí)，優(yōu)先提示級(jí)別較高者。
(3)分類保存告警信息。
3．7 畫面顯示及人機(jī)交互操作
提供了友好的、易于操作的畫面風(fēng)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(guān)的狀態(tài)，可以查看實(shí)時(shí)歷史曲線，查看報(bào)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(hù)操作、系統(tǒng)內(nèi)主要設(shè)備參數(shù)及操作運(yùn)行日志的瀏覽和檢索。
3．8 報(bào)表系統(tǒng)
報(bào)表系統(tǒng)提供了整點(diǎn)記錄、日?qǐng)?bào)表，月報(bào)表、年報(bào)表等不同形式的報(bào)表格式，內(nèi)容包括系統(tǒng)運(yùn)行、設(shè)備健康狀態(tài)級(jí)報(bào)表、電能平衡報(bào)表、電壓監(jiān)察報(bào)表、事故(故障)明細(xì)報(bào)表等；可實(shí)行報(bào)表管理、報(bào)表定義、報(bào)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(hù)員、操作員等)根據(jù)其需要被賦予不同管理范圍和操作權(quán)限，依登錄的權(quán)限控制操作人員的讀、寫、維護(hù)、執(zhí)行等行為。
重要遙控實(shí)行口令字控制，在執(zhí)行遙控操作時(shí)進(jìn)行口令字校驗(yàn)，以確保無關(guān)人員不能執(zhí)行遙控操作。
所有登錄(退出)和修改口令、權(quán)限、重要操作都能按時(shí)記錄備查。
4 系統(tǒng)主要技術(shù)指標(biāo)
系統(tǒng)最大容量：每臺(tái)分站最多可以外掛64臺(tái)綜合保護(hù)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(hù)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(hù)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(hù)器之間的距離為2 km。
5 結(jié)束語
目前，在陽煤集團(tuán)開元礦運(yùn)行的該系統(tǒng)安全穩(wěn)定，能夠?qū)崟r(shí)監(jiān)測井下供電系統(tǒng)各級(jí)電壓值，負(fù)載電流值，功率值及開關(guān)的運(yùn)行狀態(tài)，并能夠查看相關(guān)值的歷史曲線；能對(duì)各個(gè)高低壓開關(guān)的保護(hù)值進(jìn)行整定和在線修改，通過在客戶機(jī)端的操作實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程分合閘；能夠?qū)码娋W(wǎng)的數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)采集處理，對(duì)其出現(xiàn)的短路、過載、過壓、漏電等各種系統(tǒng)故障進(jìn)行實(shí)時(shí)告警和定位；另外，系統(tǒng)還預(yù)留了視頻及WEB接口，便于將來系統(tǒng)的擴(kuò)展。通過在該礦的實(shí)際應(yīng)用，說明了該系統(tǒng)技術(shù)先進(jìn)、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(jì)和社會(huì)效益。
本文引用地址：http://butianyuan.cn/article/195175.htm
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