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摘要：煤礦井下供電系統作為井下各類用電設備工作的動力源，其工作時的穩定性和可靠性直接決定了井下綜采作業的安全。隨著各類自動化設備、監控設備的大量投入使用，井下機械設備在運行過程中對電網的沖擊效應也越加明顯，給供電網絡的安全運行造成了較大的隱患。為了有效提升礦井供電系統的供電穩定性，提出了一種新的煤礦井下供電網絡自動監測控制系統，該監控系統以工業以太網為基本架構，將監控、調節、通信等進行統一控制，實現在地面監控中心即可完成對整個礦山電網系統運行情況的監控和調整，極大地提升了電網監控的有效性和工作安全性。

關鍵詞：供電網絡；監控系統；以太網

隨著煤炭生產企業對煤礦綜采效率和自動化要求的不斷提升，各類自動化程度高的機械設備不斷的投入應用，對井下供電系統工作時的穩定性、供電安全性提出了更高的要求，煤礦井下供電線路多、分布廣，缺乏統一的控制與保護手段，一旦某個區域出現短路故障時將導致大范圍的停電事故，給煤礦井下的綜采作業安全帶來嚴重的隱患［1］。為了有效提升礦井供電系統的供電穩定性，提出了一種供電網絡自動監測控制系統，該系統在井下監控單元部分采用了以工業以太網構架為核心的供電方式，同時有效地利用了煤礦井下現有的監控系統與數據信息傳輸系統，將其統一進行管理和控制，實現了對供電網絡各個分支運行情況的實時自動監控，出現故障時自動對該區域進行斷電保護，快速鎖定故障源及故障原因，不僅極大地提升了供電網絡監控的自動化程度，而且極大地提升了井下供電系統的工作可靠性和穩定性。

1供電網絡自動監控系統整體結構

某煤礦井下供電網絡自動監控系統整體結構如圖1所示，包括了井下監控單元、數據通信單元以及地面監控中心3個部分［2］(圖1)。由圖1可知，該煤礦井下供電網絡監測系統以工業以太網絡為控制核心［3］，井下監控單元為最基礎的部分，用于對各個分支網絡的運行情況進行實時監控，對監控數據進行初步的分析，對供電的穩定性和安全性進行分析，然后將監測結果和數據通過數據通信單元傳輸到地面上的監控中心，監控單元主要包括各類電量傳感器、測量保護裝置、綜合保護裝置等，當電路出現故障時，能夠對故障電路進行保護，并能夠執行監控中心所發出的控制指令。該通信單元以工業以太網為核心，將各個監控分站順序串聯起來，通信單元和各個監控分站之間以RS485通信協議為接口進行連接，最終集中到地面監控中心內。地面監控中心是該供電網絡自動監控系統的控制終端，不僅用于監控人員對煤礦井下供電系統的供電情況進行監測，而且控制人員可以下達各類控制指令，對井下供電網絡的運行情況進行調整，確保供電系統的穩定性和可靠性。

2井下監控分站結構

監控分站是煤礦井下供電網絡監控的核心，直接關系到對各供電網絡監控結果的準確性，同時還需要滿足防爆的安全要求，本研究所提出的監控分站，采用了專用的通訊接口形式和高速數據傳輸電控系統，具有大容量、接口靈活、擴展性能好的優點，能夠方便地接入多種形式的接口模塊，滿足數據轉換和通訊的需求，該監控分站上還配備有大尺寸的數顯系統，能夠將該監控分站范圍內的監控結果實時顯示在顯示屏幕上，便于井下維護和故障處理時的操作，該監控分站的基本結構如圖2所示［4］。該監控分站內包括了防爆外殼、不間斷電源、綜合保護開關、以太網數據交換系統、數據通信模塊等，主要用于控制各傳感器對該區域內的供電狀態進行采集，完成與地面控制中心的數據通信，并執行控制中心發送的調控指令。

3井下供電網絡監控系統控制原理

煤礦井下供電網絡監控系統的穩定運行離不開簡潔、高效的邏輯控制模塊，煤礦井下供電網絡的安全運行主要依賴于監控分站能夠提前識別供電網絡中的異常運行信號并進行調整，同時還依賴于發生故障后監控分站能夠及時控制故障波及的范圍，將故障維持在盡可能小的區域，保證井下的供電安全［5］。根據煤礦井下實際需求，提出了一種優化后的數據通信邏輯，該通信邏輯能夠完成對各監控參數控制、故障定位和查詢、人機界面交互，數據通信等，實現對控制區域內監控系統的全面控制，其控制邏輯如圖3所示。

4結論

針對煤礦井下供電網絡分布范圍廣、無統一監控系統，在實際應用過程中極易發生故障，影響煤礦井下供電安全的現狀，提出了一種新的煤礦井下供電網絡自動監控系統，能夠實現對煤礦井下各供電網絡的供電狀態進行實時監控，根據運行狀態進行調整，及時處理運行過程中發生的異常情況，極大地提升了煤礦井下的供電安全性。(1)該煤礦井下供電網絡監測系統以工業以太網絡為控制核心，采用RS485數據通信協議和標準通信接口模塊，能夠實現對數據傳輸的快速性、安全性，同時能夠滿足多種類別監控設備的數據通信需求。(2)監控分站主要用于控制各傳感器對該區域內的供電狀態進行采集，完成與地面控制中心的數據通信，并執行控制中心發送的調控指令，能夠滿足井下惡劣環境下工作穩定性和可靠性的需求。(3)該供電監控系統，控制邏輯簡潔、高效，能夠快速處理供電網絡異常，將故障范圍維持在最小的范圍內，最大限度地滿足井下供電安全的需求。

參考文獻

［1］趙建保，許沛豐，陳延昌．110kV線路單相接地故障實例及改進措施的分析［J］．電力系統保護與控制，2009(22):22-24．

［2］任啟洪，申云飛，張大臣．基于嵌入式工控機的分站在煤礦供電監控系統中的應用［J］．科技創業家，2013(4):99-100．

［3］李文峰，趙敏．總線式煤礦安全監控系統聯網技術［J］．煤炭技術，2010，29(3):108-110．

［4］李先妹，黃家棟，唐寶鋒．數字化變電站繼電保護測試技術的分析研究［J］．電力系統保護與控制，2012，40(3):105-108．

［5］李大鋒，趙帥，吳峰．基于工業以太網的煤礦電力監控系統的應用［J］．工礦自動化，2011，37(1):84-86．

作者：李林昌 單位：潞安集團司馬煤業有限公司