煤矿井下供电监控及防越级跳闸系统的设计
来源:用户上传
作者:
摘要：现如今，我国的煤矿发展十分迅速，针对煤矿井下供电系统线路保护普遍存在，速断过流保护定值无法整定、失压保护零时延、漏电保护无法实现，保护器功能不全及通信能力差，尤其是“越级跳闸”问题，设计了煤矿井下供电监控与防越级跳闸系统。主要是通过交换服务器和光纤太网通信，由集成保护测控装置根据采集的数据进行逻辑运算，再向智能终端发令实现保护跳闸。该系统经实际运行，取得了较好的效果，提高了矿井供电的可靠性，杜绝了“越级跳闸”事故的发生。
关键词：供电系统;供电监控;越级跳闸;测控装置
1 系统总体方案
供电监控体系主要由地下监控单元、网络通讯和地上监控软件体系组成。在监测单位与监测单位之间，监测单位使用rs 485总线法收集现场信息，监测单位使用监测单位与地上体系之间的以太网接口，地上装备监测软件使用金景完成。监控单元主要是单片机控制器，并装备了rs485接口和以太网接口，完成了数据采集和以太网通讯。lcd电路在现场显现电源设备信息，配备要害输入电路，工作人员可以方便地进行lcd接口操作;当保护装置的作用或参数受限时，监控单元的报警电路会发出报警信号，显现异常情况。地上上位机金景的规划装备软件开发了一个监控接口。接口显现电源参数，如电压、电流、电力线功率、断路器状态、动作限值等保护装置参数。装备软件根据传输数据绘制实时曲线，使用数据库完成历史数据查询。实时监控供电状态。
2 电力监控系统
2.1 电力监控通信网络
电力监控系统通信网络可采用多种拓扑结构，如接入井下公用的千兆以太网、电力监控系统独立组网等方式，板桥风机变电所及西彭风井变电所各配置1台网络交换机，两变电所所属系统的井下电力监控分站通过以太网接口接入该交换机，然后接入电力监控中心的核心交换机。电力监控分站通过CanBus现场总线采集的各保护装置的保护信息、监控信息和系统运行数据转发到以太网，或将监控系统控制信息转发给保护装置。
2.2 上位机设计
上位机选用装备软件金景规划开发。该软件体系运用密码登录，并为不同的工作人员设置不同的操作权限。体系的监控界面集中显现地下各监控点的运转状态，包括电压、电流、电力等运转参数、断路器状态、保护设备交付状态等，并在供电设备呈现异常情况时敏捷定位毛病点，及时排除毛病。削减停电时刻，并利用金景中的实时曲线和前史曲线操控将数据变量相关起来，便利观测数据的动态改变，对供电装置运转的改变做出直观判断。数据库的规划与散布参数直接相关，便于员工查询，进步办理效率。
2.3 硬件设计
硬件结构设计以STM32作为核心处理器。首要包含了8路模擬量输入和5路开关量输入，沟通插件将高压互感器二次侧的电压、电流信号变换成合适测控设备输入要求的小电压信号。开关量输入部分首要是对开关的方位信号或其他状况信号进行监督，如风电闭锁和瓦斯闭锁信号等。本保护器的开关量输入首要包含：瓦斯闭锁信号引进、过流试验信号引进、柜门信号复归按钮引进、备用信号、断路器合方位信号引进。在主控制器的外围电路中，增加了实时时钟电路，实时时钟芯片选择SD2200芯片，该芯片可以在主控制器掉电的情况下继续工作，为监测系统提供正确的时钟信号;嵌入式应用中经常需要保存一些数据比如选项和设置等，为了在设备关机或掉电情况下不丢失数据，将数据保存在EEPROM里面，但在STM32芯片中本身没有EEPROM，可以利用芯片内部的FLASH模拟EEPROM，进行电气参数的存储。测控装置的开关量输出可以分为保护动作输出和信号输出。
3 监控系统功能
①可实现遥测、遥控、遥调、遥信，真正实现变电所无人值守。可组织实施1台开关、1台变电站、1台供电系统的遥控操作，并可设置应急操作。组图，当系统出风时，可以切断系统的电源，实现系统风闸。
②后台监控主机具有电源系统状态和数据曲线显示、故障预警预报、设置控制操作远程操作锁定功能。外勤人员可以方便地查询系统状况和数据记录，及时发现和处理事故。同时，现场人员可以根据现场的需要控制禁令或允许远程操作，以确保现场人员的安全。
③具有运行统计、频率统计、故障统计、操作统计、分类统计等特殊功能。它可以输出最大值、最小值、平均值和累积值，并可以随时显示数据、曲线和图表查询功能。具有多种电力管理功能。具有实时在线显示操作功能，井下电气保护报警故障，值的变化，保护器本身损坏，地面能及时显示报警。
4 结束语
通过电气设备参数实时在线监测，实现了故障早发现、早处理，减少了故障处理时间，提高了工作效率;减少了供电故障次数，缩小了设备及配件的投入;提高了矿井供电运行的安全性和可靠性，改善了供电运行的动态性能。煤矿井下供电监控及防越级跳闸系统在韩城桑树坪煤矿应用后，减少了该矿井供电停电时间，杜绝了人为误操作而造成电气故障，杜绝了进而出现的越级跳闸、大面积断电、影响生产等现象，同时实现井下设备远程控制，提高了工作效率。
参考文献：
[1]盂惠霞，胡满红.煤矿井下短路越级跳闸的故障分析[J].煤矿机械，2009，30（2）：223-224.
[2]高会生，王慧芳.基于安全性的继电保护光纤迂回通路径选择[J].电力系统保护与控制，2014，42（14）：25-31.
转载注明来源:https://www.xzbu.com/1/view-14874365.htm
