KJ79煤礦井下高壓電網監控系統研制
1 引言
隨著網絡時代的到來，煤礦井下設備現代化程度在不斷提高，具備各種功能的煤礦用監控系統也已不斷應用到我國的主要煤礦中。監控系統應用不但使信息更加快捷、安全更有保障，而且也大大地提高了生產效率。
KJ79煤礦井下高壓電網監控系統是中船重工集團汾西機器廠在充分吸收先進技術的基礎上，依托工廠20多年來研制生產礦用電器的成功經驗研制開發的。該監控系統采用工業現場總線將具有網絡通訊功能的高壓真空配電裝置網絡，利用高壓真空配電裝置工作狀態的實時監控數據，從而實現對煤礦井下高壓供電系統的實時監控。
2 KJ79煤礦井下高壓電網監控系統的組成及功能指標
2.1 系統組成
KJ79煤礦井下高壓電網監控系統（以下簡稱監控系統）主要用于煤礦，對煤礦井下高壓供電進行實時監控。監控系統主要由BGP6—6WT礦用隔爆兼本質安全型網絡通訊高壓配電裝置（以下簡稱配電裝置）、KLY1隔爆兼本安型中繼站（以下簡稱中繼站）及地面控制中心站（以下簡稱中心站）組成。采用工業現場總線將上述設備相連，實現監控系統功能。
2.2 系統主要技術指標及功能
a)監控系統采用總線形網絡結構、雙絞線基帶傳輸、多主工作方式；
b)中心站主機可接2臺，一臺用于監測、監控工作，另一臺作為備用，用于監測工作，并可配接大屏幕投影系統；
c)具有實時故障報警功能，故障上傳時間小于1s；
d)最大通訊距離：不小于20km；
e)最大通訊配電容量：127臺；
f)通訊速率：5kbps；
g)誤碼率：不大于10－8；
h)可遙測配電裝置的工作電壓、工作電流、功率、零序電流、零序電壓的實時數據；
i)可遙信配電裝置的門聯鎖(門開/門合)、綜保整定值、遠/近/遙控、停機/運行等工作狀態；
j)當配電裝置處于遙控狀態時，能實現各級配電裝置遙啟、遙停、復位操作和防誤操作的聯鎖控制邏輯；
k)配接通訊控制器可支持通風、瓦斯閉鎖。
3 關鍵設備
3.1 地面控制中心站
地面控制中心站由UPS不間斷電源、工業控制機、通訊接口設備、打印機、KJA8通訊安全柵等與功能強大的系統軟件相結合，完成對高壓配電裝置的遙測、遙信、遙控數據的處理。系統軟件采用Visual Basic6.0和Visual C++6.0混合編制完成，可實現如下功能：
*高壓電網接線圖顯示功能
a)井下高壓供電系統圖的動態實時顯示(供電回路的工作狀態)；
b)各井下變電所配電裝置工作狀態的動態實時顯示(停機/運行狀態)。
*配電裝置系統圖顯示功能
能實現各配電裝置系統圖動態信息(遙測、遙信數據)的實時顯示。
a)各配電裝置的遙測數據的動態實時顯示．
工作電壓(kV)、工作電流(A)、零序電壓(V)序電流(A)和功率(kW)五路模擬量；
b)各配電裝置的遙信數據的動態實時顯示：
①工作狀態：門聯鎖(門開＼門合)、控制狀態1(近控＼其它)、控制狀態2(遠控＼遙控)、運行狀態(停機＼運行)；
②故障狀態：動作輸出(故障＼正常)、過載<故障＼正常)、短路(故障＼正常)、漏電(故障＼正常)、監視(故障＼正常)；
③保護整定值狀態：零序電壓(V)、零序電流(A)、漏電動作時間(s)；過載電流倍數、反時限調整位置、短路電流倍數和額定工作電流(A)。
*遙控及聯鎖功能
能實現各級配電裝置遙啟、遙停、復位操作和防誤操作的聯鎖控制邏輯。
*故障報警功能試驗
能實現各配電裝置故障報警的動態實時顯示。
*數據庫功能
具有各配電裝置遙測、遙信、遙控信息數據的記錄數據庫。
*事件列表顯示功能
a)能進行各配電裝置故障報警及狀態參數變化事件的列表顯示。
b)能進行各配電裝置遙控操作記錄事件的列表顯示。
*統計查詢功能
具有根據配電裝置名稱、編號及日期等索引進行多種方式的統計及查詢功能。
*數據庫的備份與恢復功能
具有對記錄數據庫的備份與恢復功能。
*打印報表功能
具有打印各種記錄報表的功能。
3.2 KLY1隔爆兼本安型中繼站
隔爆兼本安型中繼站由隔爆外殼、電源、本安傳輸接口、單片機控制系統及相應控制軟件構成，主要完成通訊數據的高速處理和交換，增強網絡帶載能力，是實現煤礦井下監控系統中網絡通訊距離延長和增加節點容量的數據交換設備。網絡中不加中繼站時通訊距離為5km，每加一個中繼站距離增加5km。
3.3 BGP6—6WT礦用隔爆兼本質安全型網絡通訊高壓真空配電裝置
該配電裝置適用于煤礦井下三相交流中性點不直接接地、額定頻率為50Hz、額定電壓6kV、額定電流至500A的供電系統中，對供電系統進行控制和保護，也可用于控制不頻繁起動的高壓電機。配電裝置中的通訊控制器向監控系統傳送配電裝置的各種電量參數和各種故障狀態信息以及接受來自中心站的各種指令。
該配電裝置還可實現本安型遠方控制。
配電裝置主要技術指標：
a)額定電壓：6kV；
b)額定電流：50A～500A,
c)額定頻率：50Hz；
d)額定短路開斷電流：12.5kA(有效值)；
c)額定短路開合電流：31.5kA(峰值)：
f)額定短時耐受(熱穩定)電流12.5kA(有效值)；
g)額定峰值耐受(動穩定)電流31.5kA(峰值)；
h)額定短路持續(熱穩定)時間2s；
i)額定短路電流開斷次數：30次；
j)隔離插銷的機械壽命為：2000次；
k)斷路器機械壽命為10000次；
l)故障動作時間：<0.1s。
配電裝置中通訊控制器主要功能指標：
a)采集工作電壓、工作電流、零序電壓、零序電流、有功功率五路模擬量；
b)采集綜保動作輸出、門開/門閉、近控/其它、遠控/遙控、停機/運行五路開關量；
c)讀取十一路數字量(綜保整定值及故障狀態)：過載電流倍數、反時限調整位置、短路電流倍數，零序電流、零序電壓、漏電延時、額定工作電流、過載、短路、漏電、監視；
d)接收并執行三個網絡指令：啟動、停機、復位；
e)采用LCD液晶漢字顯示屏分屏循環顯示如下信息：工作電壓、工作電流、零序電壓、零序電流、有功功率、門開/門閉，近控/其它、遠控/遙控、停機/運行及整定值數據(過載電流倍數、反時限調整位置、短路電流倍數、零序電流、零序電壓、漏電延時、額定工作電流)；
f)通訊參數與系統相同。
4 結束語
KJ79煤礦井下高壓電網監控系統及其配電裝置通過了國家煤礦防爆安全產品質量監督檢驗中心(撫順)和煤炭工業常州通訊監控產品質量監督檢驗中心(常州)的全部安標委托檢驗(型式試驗)工作。經檢驗樣機完全符合國家有關標準、法規和產品企業標準的要求。并取得了防爆合格證和煤礦安全標志證書。監控系統及其配電裝置完全具備了推廣的條件。
KJ79煤礦井下高壓電網監控系統的研制成功，使中船重工集團汾西機器廠成為了國內第一家完成了有關高壓配電裝置監控系統的全部安標辦理過程的企業單位。
收稿日期：2004—03—01
作者簡介；王曉敏(1972—)，男，工程師，1994年西北大學航海學院工業自動化專業畢業，主要從事測控方面的科研開發工作，汾西機器廠設計研究所研究三室室主任。
陳榮海(1964—)，男，研究員，1985年西北工業大學航海學院檢測技術與儀器專業畢業，主要從事電器開發及管理工作，汾西機器廠電器研究所所長。
李宏偉(1967—)，男，高級工程師，1990年西北工業大學航海學院工業自動化專業畢業，主要從事科研開發及管理工作，汾西機器廠設計研究所所長。
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