摘要：随着自动化技术的不断发展和安全生产要求的不断提高，传统的煤矿井上井下现有电力系统的分散、人工控制现状已经不能满足煤矿系统安全、稳定、经济和优化运行的要求。本文主要阐述了基于力控软件平台的煤矿电力系统的功能特点以及优越性，结合计算机监控技术、信息网络通信技术、及自动化控制技术设计了一套综合自动化监控系统。

   一．概述

   煤矿电力系统的监控设备大多数采用分散独立的传统继保装置，这些设备结构复杂、维护量大、可靠性不高、监控的参数不完整，并且故障记录不准确。另外, 缺乏故障自诊断能力和遥控手段, 因此无法对生产设备的供电进行实时监控、调度和集中管理, 不利于煤矿电力系统安全稳定运行。

   为了满足煤矿系统安全、稳定、经济和优化运行的要求，亟需一套可实现自动化控制与管理，并且可以实现无人值守，能够提高系统运行安全稳定的综合自动化监控系统。

   二．现状与需求

   井下设有中央变电所，配备多种型号的防爆真空馈电开关，以及防爆高压开关和干式变压器等设备共约40台。

    井上厂区设有110/35KV变电站，已具备高压线路保护装置、微机母线差动保护系统。并且具有独立的变电站监控系统，同时在110KV变电站设有1台工控机监控35KV变电站的运行情况。

    系统要求在中心建立信息调度中心，用于实现整个矿区井上井下所有电力系统数据的监控管理。要求系统具备强大的数据存储并后期分析处理能力，同时具备冗余热备功能，保证系统安全稳定运行。能够实现WEB发布功能，满足远程监控的需求。

    三．架构设计

   根据上述需求系统架构如下图所示：

                     

   井下使用专业矿井网络接入设备KJJ31型矿用环网接入器，作为井下通信分站，可将中央变电所的开关箱等设备使用RS485进行连接，再通过TCP/IP网线方式将数据送人西门子工业交换机。

   由于井上井下设备厂家众多，通信协议多种多样，为了实现数据的汇总监控，需配备力控数据采集网关作为通信前置机。将不同通信协议数据转发为统一格式，再上传到信息调度中心。

   井上井下均采用环网架构，井上信息调度中心配备力控pSpace冗余数据服务器，充分考虑了数据系统的稳定性。力控pSpace在冗余情况下支持从站操作，支持手动切换工作状态，双机“心跳”可以采用双网或者多网配置来进行数据传输。同时考虑到网络安全，为了避免黑客、病毒等直接攻击服务器，单独配备了力控WEB服务器，实现IE发布功能，满足客户远程实时监控的需求。

   信息调度中心的工程师站配备力控eForceCon SD V2.0监控组态软件作为软件平台，实现整个矿区井上井下所有电力系统数据的监控管理。与同类产品相比，由力控eForceCon监控组态软件构成的控制系统可以构成先进的、分布式冗余、容错架构。该产品采用分布式组件设计，适应网络的多人协作与并行开发，保证了软件的可“伸缩性”，适应了“e”时代的要求。

   四．系统功能

   为实现对煤矿井上、井下所有电力设备的自动控制，系统应具有以下功能：

   4.1数据采集、“四遥”功能

   遥测：采集高压开关及低压馈电开关的三相电压、三相电流、零序电压、零序电流、功率因数、电网频率、绝缘监视电阻等数据，并且将数据汇总到信息调度中心。

   遥信：采集高压开关及低压馈电开关的断路器状态开关量，并且将数据汇总到信息调度中心。

   遥控：可接收信息调度中心发出的控制指令，并且执行控制操作。

   遥调：可接收信息调度中心发送的数据参数，并可实现整定电压变比、电流变比、额定电压、额定电流、过载能力等参数。

   4.2数据显示功能

   系统可对监测信号实现本地和远程显示功能：

   高压开关模拟量采集显示内容包括：装置名称、装置在线状态、电压、电流、累计电量和断路器状态等；

   馈电开关模拟量采集显示内容包括：装置名称、装置在线状态、电压、电流和断路器状态等；

   磁力起动器模拟量采集显示内容包括：装置名称、装置在线状态、电压、电流和断路器状态等。
   
                     
 
   系统具有系统布置图显示功能，显示内容为分站设备的名称和运行状态，点击分站设备可以调出该分站配接装置接线图。
   
                     
   系统具有模拟动画显示功能，显示内容为配接设备的在线状态、合闸、分闸三种不同状态，并且具有分页显示方式，点击可以显示相应模拟量数值和断路器状态等。
   
   同时具有虚拟仪表显示功能，显示内容包括：仪表和曲线形式显示当前该设备的所采集到的模拟量值、设备保护参数值和保护功能开启情况，点击控制命令可以调出控制菜单。

   4.3存储查询功能

   保护器故障的报警装置名称、事件类型、记录时刻及事件参数；开关量控制操作的装置名称、操作类型、操作人及操作输出时刻；
   
                      

   断路器动作的装置名称、动作时刻、动作类型及断路器状态；装置故障报警时的装置名称、故障时刻及断路器状态。

   4.4控制、保护功能

   系统具有就地自动、就地手动、远程手动设置高压开关、低压馈电开关的断路器状态（分闸/合闸）功能，在中心站进行远程控制时具有操作权限和操作记录功能；可通过地面中心站远程手动遥控解除高压开关、低压馈电开关故障状态功能，在中心站进行远程控制时具有操作权限和操作记录功能。
   
                     
   系统具有过载保护、短路保护、过压保护、低压保护、绝缘监视保护、漏电保护功能。当系统的监测值超过设置的极限值时, 可在本地和远方进行报警，并且实时显示报警信息。
  
                    
   4.5双机冗余、切换功能

   信息调度中心力控pSpace数据服务器具备双机冗余功能，可实现手动、自动切换，当系统局部发生故障或错误时, 整个系统仍然可以维持正常工作，主从机切换间隔控制在2分钟之内。

   同时系统具有数据自动备份功能，在不同的硬盘上进行自动数据备份，备份时间间隔为1分钟。
     
                    
   4.6扩展功能

   系统具有实时报表打印功能。包括：事件报表、控制操作日志、断路器动作日志等。系统具有网络通讯功能、软件自监视功能、软件容错功能、实时多任务功能。

   同时系统具有很好的可扩展性，便于日后的系统升级维护，全面支持DDE、OPC、ODBC/SQL、OLE DB XML、ActiveX等标准，以OLE、COM/DCOM、API等多种形式提供外部访问接口，便于用户利用各种常用开发工具（如：VC++、VB、.net等）进行深层的二次开发。

   五．结语

   本系统从方案设计开始，始终贯彻的设计思想是以高性能构筑优异的煤矿电力自动化系统，着眼于集中监控和动态管理。因此通过力控监控软件平台的应用，能够提高煤矿电力系统的安全性和可靠性，可改善煤矿企业的管理水平，降低系统维护工作量，减少维护人员和值班人员，降低供电成本。