4井下电力监测监控系统.doc

塔山矿井综合自动化系统技术方案 第四章 井下电力监测监控系统 一．系统现状 大同煤矿集团塔山煤矿井下供电系统主要配电点包括 1．中央变电所共有KYGG-Z矿用一般型10kV高压开关柜 20台。包括进线4回路、馈出线7回路，联络柜3台，所用变2台，控制主排水泵的高压开关柜4台。10kV供电系统为单母线分段，其电源由地面35/10kV变电所引来。 2．一盘区综采工作面10kV配电点共有BGP47-10型矿用隔爆高压配电装置7台，两回进线分别来自10kV中央变电所和地面35/10kV变电所，控制KBSGZY型移动变电站7台，二次电压有3.3kV、1.14kV和0.66kV。其中3台移变低压侧为3.3kV电压等级，馈电开关包括2台KE-2450/3.3型和2台KE-4450/3.3型负荷中心，分别控制综采工作面的采煤机、刮板机和转载机等。 3．一盘区1070皮带头10kV配电点共有BGP47-10型矿用隔爆高压配电装置6台，两回进线分别来自10kV中央变电所和地面35/10kV变电所，控制KBSGZY型移动变电站1台，10kV电动机3台。 4．一盘区连采工作面10kV配电点共有BGP47-10矿用隔爆高压配电装置7台，两回进线均来自10kV中央变电所，控制KBSGZY型移动变电站13台，二次电压有1.14kV和0.66kV。 5. 二盘区的皮带头10kV配电点、综采面10kV配电点、连采面10kV配电点的设备及负荷配置数量与一盘区10kV系统相同。 随着电网技术的发展，计算机硬件、软件及网络技术不断更新，电力监测监控自动化系统将在煤矿得到推广和应用，融进全矿井的计算机网络，提高管理水平，实现资源共享。塔山矿井下电力监测监控自动化系统的建立，就是要对这些配电点的10kV和3.3kV系统运行状况进行自动化监测监控，借助于全矿井综合自动化系统的以太网，将其纳入电力调度自动化系统范围。 二. 监测监控系统要求 1．将井下需要监测监控的供电系统按设备类型或区域分别建成电力监测监控子系统，各子系统输出信号通过全矿井综合自动化系统的以太网光缆，上传到塔山矿井控制中心，实现动态显示、测量参数和工作状态显示，报表分析以及报警、打印、记录等功能。 2. 井下中央变电所设置的电力监控主站设备为矿用一般型结构，其他配电点设置电力监测监控装置设备为矿用隔爆型结构，各子系统能与矿井电力自动化及综合调度控制系统实现无缝连接。 3. 在井下现场和地面调度监控中心均可完成对井下各变电所或配电点设备相关参数的设置，控制系统具有远动、程控、手动、就地、检修五种工作方式。 4．采用模块化、分层分布式开放结构，可根据现场需要进行系统的缩减和扩充。 5. 系统能与矿井综合自动化系统无缝连接，实现数据的共享。 三.井下供电系统监测监控自动化系统方案 目前煤矿井下变电所电力监测控制系统已在国内逐步推广，应用了不同制造厂家的产品。有进口的，也有国产的，多是针对一些特定型号的设备而开发的检测系统或控制系统，功能差别很大，通信协议都不一致，在性能、价格等方面也各有千秋。综合比较各厂家产品质量、功能及售后服务等情况，本设计中的电力监测监控系统选用KJ36系列产品，与矿井综合调度系统无缝连接，实现数据共享。KJ36型煤矿电力监控系统是‘九五’行业科技攻关项目，1996年通过煤炭部鉴定，在推广应用中不断吸纳新技术，使产品的质量和性能得到改进和提高。该系统具备数据采集功能，各种电力参数及告警信号均有就地显示和远传双重功能，产品标准化程度高，具有可靠性高、测量准确、通讯快速可靠等特点。 主要技术参数如下 l 测量参数及精度 电压 0.5 电流 0.5 有功功率 0.5 无功功率 0.5 电 度 0.5 功率因数（0.6-1.0） 0.5 l 输出信号 1）通信信号本安的RS485接口，通信协议为KJ95。 2）显示信号可根据现场要求确定显示内容和方式（十三位数码管，八个LED灯）。 1．井下中央变电所电力监测控制子系统 对井下中央变电所的电力监测控制作为电力调度自动化一个子系统，既实时检测所内供电系统的运行状态及有关电力参数，与矿井控制层网络相连，将与中央变电所及主水泵控制系统相关的控制信息送到矿井监控中心，从而实现中央变电所及主水泵控制系统无人职守，提高劳动生产效率。同时该监控主站也可作为其他电力检测监控子系统数据上传的中继站。 为实现变电所无人职守，达到减员增效的目的，变电所一次高压开关设备应具备下列条件 A 高压开关柜应具有电动操作功能； B操作电源要安全可靠（高压需要直流操作，最好装设一套直流电源屏）； C具有完善的继电保护，通过加装电力监控模块可实现电力参数和开关状态检测功能，可检测电流、电压、功率、功率因数、及隔离开关、断路器、手车位置等； D具有遥控及就地检测功能。 E 变电所设备有联网功能。 F 变电所设备可靠性高，维护量小。 因开关柜为矿用一般型，该监测控制自动化系统的实施方案是在开关柜内加装电力监测模块和综合参数显示单元，监测信号汇总到监控主站模拟显示并二次处理后，通过以太网光缆上传到塔山矿井控制中心。 1）每个高压开关柜中设电力监测模块1个，可实时检测供电系统的运行状态及电网电压、负载电流、有功功率、无功功率、电度、功率因数等电力参数。 2）每个开关柜设1个综合参数显示单元，选择显示或轮流显示本柜的各种电力参数信息（也可定点显示某一个参数），显示采用LED。 3）所内设矿用一般型监控主站1台，监控主站配有液晶显示屏，可以通过模拟图形，曲线，表格等方式显示本变电所每个供电回路的电力参数以及故障情况，并可对参数进行设定。 4）高压开关柜与监控主站通过通讯电缆传输连接，中央变电所监控主站与矿调度室采用光纤传输连接。在矿调度控制中心可集中监测供电系统的运行状态及电网电压、负载电流、有功功率、无功功率、电度、功率因数等电力参数。 模块之间的连接如下图1所示 图1 模块之间的连接 2．井下10kV防爆配电设备的电力监测监控子系统 井下使用矿用隔爆型设备的配电点，每个配电点组成一个电力监测监控子系统，实时检测供电系统的运行状态及有关电力参数，与矿井控制层网络相连，将与配电点供电系统相关的控制信息送到矿井监控中心，从而实现供电系统无人职守，提高劳动生产效率。电力监测监控设备为矿用隔爆兼本安型，传输数据为本安的RS485信号，通过以太网光缆传送到中继站或直接上传到塔山矿井控制中心。 对于本身有微机综合保护装置、就地显示和数据输出接口的BGP系列高爆开关，若微机综合保护装置具有通讯功能且通信协议可兼容时，可设矿用隔爆型监控分站，把保护器本身采集的数据，通过井下分站的二次采集，送至地面监控中心处理。关键是高爆开关要有输出喇叭口，通信信号必须是本安的且能够与全矿井监测监控系统的协议兼容。 多数高爆开关本身有微机综合保护装置和就地显示却无数据输出接口，但内部有用于测量的电压互感器和电流互感器，其电力监测监控可以通过两种途径实现 1）若内部有足够的空间，可在开关内装设监控模块和通信模块，通过喇叭嘴输出检测信号，监控分站二次处理与安全隔离为本安的RS485信号后，传送出去。 2）若内部空间有限，只要有控制喇叭嘴能输出电压互感器和电流互感器信号，就可使用KJH22矿用隔爆型电力监测装置。该装置为矿用隔爆兼本安型，有就地显示和红外遥控功能，可采集5台高爆开关（即5个回路）中电压互感器和电流互感器二次侧信号，完成有关电量参数的运算并输出传送至中继站或塔山矿井控制中心。 KJH22原理框图如图2所示。 1＃ 5＃ 检测模块 检测模块 输入电流信号 输入电压信号 输入电流信号 输入电压信号 图2 原理框图 5V电源 通信总线 通信控制器 本安RS485总线 AC127V电源 键盘显示模块 红外遥控 本安隔离器 3．井下3.3 kV防爆配电设备的电力监测子系统 3.3 kV防爆配电设备的配电点位于综采工作面的动力列车上，每个配电点组成一个电力监测子系统，实时检测供电系统的运行状态及有关电力参数。 对于KE-2450/3.3型和KE-4450/3.3型隔爆馈电开关来说，该开关防爆外壳内部的驱动装置采用了微处理器PLC作为控制核心，驱动装置的运行状态、所有外部控制回路（如电机先导回路、遥控启动回路）都可显示在显示屏上。装置有通信接口，可使用KJH22矿用隔爆兼本安型电力监测装置，把驱动装置本身采集的数据进行二次信息处理及本安隔离，传输数据为本安的RS485信号，通过通信电缆传输到10kV配电点后，再由光缆上传到塔山矿井控制中心。关键是隔爆馈电开关要有输出通信喇叭口，驱动装置能传输实时监测信号。 四、设备清单 序号 名称 规格型号 单位 数量 生产厂家 使用寿命年 说明 1 电力监测模块 KJ36-JC 块 68 天地常州 5年 2 通信模块 块 15 天地常州 5年 3 安全隔离器 KJA9 块 15 天地常州 5年 4 电力显示模块 块 17 天地常州 5年 5 监控主站 KJ36-ZZ 台 1 天地常州 5年 6 监控分站 KJ36-FZ 台 6 天地常州 5年 7 矿用隔爆兼本安型电力监测装置 KJH22 台 14 天地常州 5年 8 主传输电缆 km 6.7 扬州红旗 10年 9 监控软件 套 1 天地常州 10 光缆及交换机 套 1 与KJ95系统合用 11 传输接口 KJJ14 台 1 天地常州 5年 12 地面中心站 监控主机 DELL OptiPlex GX260 CPUPIV 3.0 硬盘40G 内存256M 网卡100M、声卡 显示器17”纯平 台 2 DELL 5年 13 UPS不间断电源 山特 C3K 3KAV 8AH 套 1 山特 5年 4-6