兖州煤业股份有限公司济宁二号煤矿 山东济宁 272072
摘要：本项目采用工业以太网加现场总线的控制网络结构模式，以太环网到各变电所为主干信道，通过网络交换机的数据接口将变电所的开关数据接入主传输系统。在变电所内安装电力监控分站，采用现场总线RS485或CAN方式采集变电所开关设备的运行参数，实现就地电量数据集中监测和设备状态监控功能。
关键词：井下变电所远程计量监控；自动控制
1、济宁二号煤矿供电计量管理现状
济宁二号煤矿是兖矿集团的主要生产矿井，其供电系统包含1个地面110KV变电站，1个井下中央变电所和5个采区变电所，地面110KV变电站安装有变电站自动化监控系统，而井下中央变电所和各采区变电所尚未安装变电站自动监控系统，到目前为止，尚未实现对全矿供电系统的集中监控。
济宁二号煤矿供电系统的电量计量手段还不够健全，地面110KV变电站每天有专门人员按照统一格式定时抄录各条线路的用电量数据，井下中央变电所和各采区变电所各条线路的用电还未进行统计，各采取变电所的高防开关内安装有普通机械式电度表或电子书电能表，计量精度较低，计量误差较大。煤矿用电量的统计和分析管理全靠人工输入和计算，手段滞后和繁琐，很难为煤矿管理人员提供精确、详细的各个生产环节和大型设备的用电情况，难以实现用电的精细化管理。
2、井下变电所远程计量监控系统总体技术方案及研究的具体内容
为实现井下变电所远程计量监控系统的功能要求，我们采用ZM9005煤矿供电监控系统来作为我们的原始技术方案。我们通过深入地研究煤矿企业对煤矿生产自动化监控系统的需求，结合矿山供电自动化监控系统件的特点，应用最新的网络通讯技术和电力测控系统硬件/软件设计技术，结合煤矿井下供电系统的特殊情况，开发了既能解决井下供电计量监控难题，又顺应了技术发展方向的供电系统监控保护的自动化产品。基于ZM9005煤矿供电监控系统，针对井下变电所远程计量监控的特点和要求，主要进行以下四个方面的研究和设计：
（1）调度端的井下变电所远程计量监控系统主站设备及管理软件研究。井下变电所远程计量监控系统主站监控软件能对联网的供电线路供电参数进行采集、存储、查询、记录、统计输出等各种操作，可储存、显示供电线路的各种电压、电流、有功、无功、功率因数、有功电度等运行参数。系统主站设备由工业监控计算机和不间断电源等构成。
（2）光纤工业以太环网数据传输通道研究。利用矿井现有光纤通信环网，通过相关参数设置，为井下变电所供电计量管理系统提供安全通信通道，保证电量数据传输安全性。
（3）完成变电所数据集中采集、显示、通讯管理的变电所电量计量监测通信分站研究。作为各变电所开关线路电量数据的集中采集、显示和通讯服务器，其主要功能为通过现场通信总线（RS-485串行接口/CAN总线，Modbus-RTU协议）把分散在变电所的各高防开关的电子式电能表采集的电量数据集中后，现场显示同时通过协议转换打包后通过光纤环网（TCP/IP，IEC61870-5-104协议）远传至调度端主监测管理层，完成现场监测层和主监测管理层之间的数据交互。
（4）各高防开关中的具有通信功能和供电参数检测功能的智能电子式电能表研究。研究设计符合井下变电所高防开关内安装要求的智能电子式电能表，实时采集各线路的电压、电流、有功功率、无功功率、功率因数、有功电度量等数据信息，通过RS-485串行接口/CAN总线以Modbus-RTU协议与各变电所电力监测分站通信。RS-485串行通信采用矿用屏蔽双绞线传输，接口是采用平衡驱动器和差分接收器的组合，抗噪声干扰能力强，每条总线上允许连接多达32个设备，最大传输距离为1.2kM。
3、井下变电所远程计量监控系统监测管理主站设计
远程计量监控系统管理主站能对联网的供电线路参数进行监视、查询、记录、统计输出等各种操作，可储存、显示供电线路的各种电压、电流、有功、无功、功率因数、有功电度等运行参数、越限报警信息等、并可对参数进行设置。远程计量监测管理主站设备由工业监控计算机和不间断电源等构成。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆配置一台高性能工业计算机作为数据服务器兼监控工作站，对供电系统运行进行监控，完成各种用电数据的存储、统计、查询和报表生成；配置一台高性能计算机作为备用工作站和通讯服务器。
主要功能：
（1）遥测功能：实时监测供电系统的电压、电流、有功功率、无功功率、有功电量、功率因数等电力参数。
（2）电量数据存储：对实时监测电量数据定时进行存储，存储时间间隔可以通过操作进行设定。
（3）电能计量报表统计、查询：分回路、分时段统计供电回路的电量消耗数据，电量统计的日、月、年报表生成和打印，实现电量远程抄录、峰谷平分时计量和电量分类统计。
（4）系统具有模拟量实时曲线和历史曲线显示、打印功能。
（5）系统具有以变电站、名称和设备编号为索引的电量参数的存储和查询功能。
（6）系统具有方便的人机对话功能，以便于参数修改和功能设置，并具有操作权限管理功能。
（7）自诊断功能：当系统中电能表、监控分站等设备发生通信故障时，能够自动报警并记录故障时间和故障设备，以供查询及打印。
（8）操作人员及登录口令管理功能。
4、关键技术和创新点
关键技术：
（1）电力监测分站应具有较强的可编程通信扩展功能；
（2）主监测管理软件基于通用组态软件技术开发；
（3）系统网络结构采用工业以太网+现场总线的组网方式。
创新点：
（1）研究开发了一种基于快速傅里叶变换（DFT）的电参量测量数字滤波算法和高精度快速开方电量累积算法，显著提高了计量监测模块的测量精度和抗干扰能力。
（2）研究设计了基于嵌入式触摸屏工控机和S7-1200 PLC的矿用隔爆兼本质安全型通信显示控制箱作为变电所计量监测通信分站，体积小、人机界面友好、联网通信功能强大，具有较强的硬件扩展能力和软件组态能力，使的变电所内部增加开关线路非常简单。
（3）研究设计了基于IEC60870-5-104电力系统远动传输规约的监控主站与井下变电所计量监测通信分站的通信协议，使的电量信息传输稳定可靠。传输网络采用矿用工业以太环网，通过相关网络设置可给本系统开辟专用地址通道，保证电量信息传输的可靠性和安全性要求。
（4）研究设计了基于SQL Server 数据库与EXCEL电子表格的电量信息存储及电量数据分析管理系统，使的监测管理软件具有强大的数据查询、统计、分析能力，能够为管理人员提供负荷分析与管理所需的各种数据报表，创新管理手段。
5、预期经济、社会效益分析
因为井下变电站数量众多，地理位置分散，给工作人员带来极大的不方便。煤矿电力管理可利用远程计量监控系统对各重要电力节点进行监控，自动读取相关数据并加以分析，系统扩展后还可进一步进行远程控制或设备维护，可减少人力资源、缩短修护时间并节省专线建设成本。在系统功能扩充为矿井供电远程监控系统后，为井下变电所的无人值守提供了可能，即节约了人力成本，又降低了现场误操作造成事故的可能性，系统具有较好的推广应用前景，可逐步推广到集团公司其它矿井。
作者简介：
赵静，女，汉族，2004年毕业于山东科技大学过程装备与控制工程专业，兖州煤业股份有限公司济宁二号煤矿，工程师。
论文作者:赵静
论文发表刊物:《基层建设》2015年21期供稿
论文发表时间:2016/3/29
标签：变电所论文; 电量论文; 井下论文; 监控系统论文; 煤矿论文; 数据论文; 功能论文; 《基层建设》2015年21期供稿论文;