【煤矿地面供电系统的改造】 煤矿地面供电
【摘 要】某煤矿应用自动化技术,实施了对煤矿矿井地面供电系统的改造,取得了较好的安全效益和经济效益。本文具体介绍了此次改造过程，对其他煤矿的地面供电系统改造具有一定的借鉴意义。
【关键词】煤矿地面供电系统；改造；综合自动化
前言
某煤矿2007年应用自动化技术实现了三号井配电所高低压自动化,在总站实现了对地面三号井配电所低压供电系统的远程实时监控,最终形成了矿井高低压供电系统的全方位自动化实时监控体系。现在对此次改造进行介绍。
1 改造方案
三号井配电所担负着该煤矿社区生产、生活用电的供电任务,为确保社区供电系统的稳定,拟对三号井配电所高低压供电系统采用DCAP-3000系列微机监控保护装置、SM-1000系列智能电力仪表、RS-485现场总线、通讯管理机、光纤以太网络、上位机组成综合自动化系统,并通过地面配电所之间建立的光纤环网进行信息通讯,在总站实现对地面三号井配电所低压供电系统的远程实时监控。
2 改造目标
(1)高压开关柜和低压开关柜的四遥功能全部整合至一台上位机,节省设备投资,并且高低压系统图画面在后台上位机能够互相切换,便于操作。
(2)DCAP-3000系列高压数字式监控保护装置采用双CPU结构,即保护CPU系统和监控CPU系统,在一体化装置内实现保护、监控和通讯功能,且保证所有保护功能的完全独立性。
(3)低压开关柜配备的SM-1000D智能监控保护装置能够实现配电所低压开关柜的遥信、遥测、遥调、遥控“四遥”操作功能。
(4)SM-1000D型低压智能监控保护装置集三相电量测量、能量累计、电力品质分析、越限报警、联跳报警、数字输入P输出功能、显示、遥信变位、遥控操作网络通讯于一体。
(5)通过地面配电所之间建立的光纤环网进行信息通讯,形成了矿井高低压供电系统的自动化监控体系,在总站实现对地面三号井配电所低压供电系统的远程实时监控。
3 改造后的系统特点
3.1 系统结构
(1)间隔层。设备直接采集处理现场的数据,并通过现场总线进行数据上传,同时接收网络层或站控层发来的控制操作命令,经过有效性判断、闭锁检测等,最后对设备进行操作控制。间隔层设备包括微机监控保护装置、自动装置等,并按照不同的电气间隔或一次设备,以相对独立的方式分散安装在各个高低压开关柜中。在站控层及网络失效的情况下,间隔层综保设备仍能独立完成间隔层的监测和断路器控制功能。
(2)网络层。设在三号井主控室,为间隔层和站控层联系的纽带。网络层设备包括通讯管理机、网络设备等。
(3)站控层。设在新站集控中心,为全站设备监视、测量、控制、运行管理的中心。站控层设备包括监控主机等。
3.2 综合自动化系统配置
3.2.1 间隔层设备
间隔层网络采用现场总线。网络成熟可靠,符合网络标准。间隔层设备直接采集处理现场的原始数据,通过网络上传,同时接收网络层发来的控制操作命令,经过有效性判断、闭锁检测等,最后对设备进行操作控制。间隔层可独立完成对断路器的就地智能控制操作。
3.2.2 网络层设备
网络层的核心设备为通讯管理机,它具有远动数据处理及通信功能。通讯管理机信息可直采直送,即直接接收来自间隔层的IPO数据,进行处理后,按照集控中心所要求的远动通讯规约,完成与集控中心的数据交换。通讯管理机配有多个串口用于对站内智能设备的监测、控制。
3.2.3 站控层设备
站控层网络拓扑结构为光纤单环以太网,它负责站控层和来自间隔层的全部数据的传输和各种访问请求。其网络协议符合国际标准化组织OSI模型。站控层的核心设备为监控主机,它具有主处理器及服务器的功能,为站控层数据收集、处理、存贮及发送的中心。通过监控主机,运行值班人员能实现对全所生产设备的运行进行监测和操作控制。
4 监控保护装置及后台监控软件功能特点
4.1 SM-1000系列智能电力仪表功能特点
SM-1000系列智能电力仪表集合了全面的电量测量、能量累计、越限报警、联跳报警、数字量IPO、通讯、遥信变位记录等诸多功能。其功能特点如下:
(1)多功能、高精度。
(2)仪表具有强大的数据采集和处理能力。
(3)超小型设计、安装方便快捷。
(4)仪表外形小巧、美观。
(5)大屏幕、高清晰度的液晶显示器,标识清楚、显示直观。
4.2 DCAP-3000系列监控保护装置功能特点
(1)软件在线升级,可在数分钟内完成保护控制装置的软件升级。
(2)灵活方便的故障录波功能,每次录波时间0.1～20s，可整定,大容量录波存储器,可以循环使用。
(3)各种功能不同的保护监控装置具有相同的硬件结构。
(4)输入输出点多且灵活定义:14路模拟量输入通道,可以根据不同的保护、监控需求灵活组合。每一种保护动作可以任意设定一个或多个出口动作。
(5)DC220V开关量输入信号,有效提高了抗干扰能力,防止误遥信。
(6)冗余的双CPU结构:保护、监控功能相对独立,可以最大限度的实现保护数据的快速性和保护功能的多样性。
(7)插入式结构:采用后插式结构,强弱电、内外回路彻底隔离,大大提高了装置的耐压指标和电磁兼容性。
(8)现场可编程逻辑功能。
4.3 DCAP-2002后台监控软件功能特点
(1)采用网络实时数据共享技术,任何一个网络可见设备的实时数据均可被网络上的任何主控设备随意访问。
(2)主控软件采用“功能插件”式结构,可以根据对功能的需求随意“插拔”。
(3)该系统对第三方设备具有很好的包容性,即由基本接口插件将第三方设备接入系统。
(4)提供在线开发工具,灵活方便的人机界面制作,可以最大限度地满足各种用户对人机界面的个性化需求。
5 社会经济效益
5.1 安全效益
三号井配电所供电系统综合自动监控装置投运后,杜绝了开关误动作或越级跳闸事故的发生,提高了社区用电的连续性及可靠性,保证了矿区电网的安全运行。
5.2 经济效益
(1)杜绝了设备缺陷,年节约维修费及人工费约2万元。
(2)实现自动监控后,配电所减少岗位工3人,按人均月工资1500元计算,年节约工资支出5.4万元。
(3)低压电量计量误差由原来的4.1%降低至2%,低压系统年减少误差电量8.8万kWh,年节约电费4.4万元。三号井配电所综合自动化监控系统投用后为矿每年节约资金11.8万元。