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摘  要：针对传统煤矿电力监控系统通讯网络性能较差、无法实现准确故障定位及报警、不具备数据交互功能等问题，结合分布式网络及GPS授时技术设计了一套基于工业以太网及RS485总线架构的煤矿电力监控系统，可实现对井下供电网络及设备的远程监控、故障定位报警及各类开关保护动作的远程操作，从而实现井下供配电的无人值守，有效降低煤矿电网事故发生率，提高井下电网的供电质量及可靠性。 

关键词：煤矿；电力监控系统；工业以太网；RS485

0引言

       煤矿供配电系统是维持整个煤矿采掘、运输、通 风、排水等重要电气设备正常工作及提供日常照明等用电的重要支撑,其运行可靠性及稳定性是煤矿安全高效生产的重要技术保障。由于煤矿供配电系统时常会出现负荷波动剧烈、无计划停电、越级跳闸及故障排查困难等问题，因此容易引发瓦斯、煤尘爆炸等严重安全事故。为了有效减少煤矿事故发生概率，提高煤矿供配电综合管理水平及效率，需对煤矿供配电系统采用一体化实时监控方案，进而更好地实现煤矿各变电所的无人值守功能。

       本文针对35 kV及以下变电站安全监控开发研制了煤矿电力监控系统，对该煤矿现有的电力监控系统进行升级改造，主要内容包括地面电力调控中心优化设计及地面35 kV变电所.1360水平井下变电所、1100水平井下变电所优化设计，采用以太环网及RS485对通讯系统进行重新架构，并对井下变电所内的监控分站和高低压开关综保装置等重要设备进行智能化升级，从而建立了一套技术先进、功能完整、易于管理的煤矿井下电力监控系统。 

1煤矿电力监控系统总体方案设计

1. 1 煤矿电力监控系统架构

       本监控系统主要由三部分构成，分别为地面监控主站、电力监控分站及综合保护单元，系统整体结构如图1所示。地面监控主站主要由两台监控计算机、打印机、交换机和UPS电源等设备组成，用于井下供电运行数据的实时显示及高开综保装置远程操作等指令的下达，其中监控主站采用双机热备份方式，保证系统可靠性电力监控分站用于井下各供电设备运行数据的采集、处理与转发，其中高低压开关综合保护装置的通讯信号作为一组共同接入监控分站。系统的通讯平台架构采用工业以太环网加现场总线的组合通讯方式,井下各变电所内电气设备的运行状态参数由井下电力监控分站通过RS485总线通讯方式及协议转换进行采集，实现数据的就地集中监测。同时监控分站通过光纤以太环网与监控主站实现数据交互， 将各运行数据集中上传至监控主站。 

2.安科瑞Acrel-2000Z电力监控系统解决方案

2.1概述

       针对用户变电站（一般为35kV及以下电压等级），通过微机保护装置、开关柜综合测控装置、电气接点无线测温产品、电能质量在线监测装置、配电室环境监控设备、弧光保护装置等设备组成综合自动化的综合监控系统，实现了变电、配电、用电的安全运行和管理。监控范围包括用户变电站、开闭所、变电所及配电室等。

       Acrel-2000Z电力监控系统是安科瑞电气股份有限公司根据电力系统自动化及无人值守的要求，针对35kV及以下电压等级研发出的一套分层分布式变电站监控管理系统。该系统是应用电力自动化技术、计算机技术、网络技术和信息传输技术，集保护、监测、控制、通信等功能于一体的开放式、网络化、单元化、组态化的系统，适用于35kV及以下电压等级的城网、农网变电站和用户变电站，可实现对变电站控制和管理，满足变电站无人或少人值守的需求，为变电站安全、稳定、经济运行提供了坚实的保障。

2.2应用场所

       适用于轨道交通，工业，建筑，学校，商业综合体等35kV及以下用户端供配电自动化系统工程设计、施工和运行维护。

2.3系统架构

       Acrel-2000Z电力监控系统采用分层分布式设计，可分为三层：站控管理层、网络通信层和现场设备层，组网方式可为标准网络结构、光纤星型网络结构、光纤环网网络结构，根据用户用电规模、用电设备分布和占地面积等多方面的信息综合考虑组网方式。

2.4系统功能

       2.4.1 实时监测：直观显示配电网的运行状态，实时监测各回路电参数信息，动态监视各配电回路有关故障、告警等信号。

       2.4.2 电参量查询：在配电一次图中，可以直接查看该回路详细电参量。

       2.4.3 曲线查询：可以直接查看各电参量曲线。

   2.4.4 运行报表：查询各回路或设备指定时间的运行参数。

     2.4.5 实时告警：具有实时告警功能，系统能够对配电回路遥信变位，保护动作、事故跳闸等事件发出告警。

       2.4.6 历史事件查询：对事件记录进行存储和管理，方便用户对系统事件和报警进行历史追溯，查询统计、事故分析。

      2.4.7 电能统计报表：系统具备定时抄表汇总统计功能，用户可以自由查询自系统正常运行以来任意时间段内各配电节点的用电情况。

       2.4.8 用户权限管理：设置了用户权限管理功能，可以定义不同级别用户的登录名、密码及操作权限。

      2.4.10 电能质量监测：可以对整个配电系统范围内的电能质量和电能可靠性状况进行持续性的监测。

       2.4.11 遥控功能：可以对整个配电系统范围内的设备进行远程遥控操作。

       2.4.12 故障录波：可在系统发生故障时，自动准确地记录故障前、后过程的各种电气量的变化情况。

       2.4.13 事故追忆：可自动记录事故时刻前后一段时间的所有实时稳态信息。

       2.4.14 Web访问：展示页面显示变电站数量、变压器数量、监测点位数量等概况信息，设备通信状态，用电分析和事件记录。

       2.4.15 APP访问：设备数据页面显示各设备的电参量数据以及曲线。

4.5系统硬件配置

5 结束语 

       本文为适应煤矿供电安全监控要求，基于工业以太网及现场总线通讯技术设计了一套监测参数、数据交互性强的智能煤矿电力监控系统，并增加了 GPS实时授时、数字视频录像及防越级跳闸等功能,可实现煤矿供电设备及网络运行状态的实时监测与调控，保证煤矿供电系统安全稳定运行。