发表时间：2019-04-01T11:05:11.187Z 来源：《电力设备》2018年第29期作者：王赢
[导读] 摘要：本文主要从监控系统的组成、煤矿综合自动化集控平台的建立和实施、煤矿综合自动化系统组成与设备配置、供电系统稳定性的整体管控等方面进行探讨。 （山东能源集团枣庄矿业（集团）有限责任公司田陈煤矿山东省枣庄市 277000）高温氧化铝
摘要：本文主要从监控系统的组成、煤矿综合自动化集控平台的建立和实施、煤矿综合自动化系统组成与设备配置、供电系统稳定性的整体管控等方面进行探讨。
关键词：现场总线；煤矿供电；自动化系统
一、监控系统的构成
为了满足供电自动化系统的硬件网络设计，监控系统主要使用了三层网络结构。最下层的监控系统网络结构为井下开采区的采集设备，这一设备的技术指标为：分站容量的32个综保，传输速率为2400bps，传输容量为64个分站。通过设备的技术指标能够得知，选择中型PLC系统组成的Profibus DP分布式网络。由于SIMATICS7-300具有较强的高电磁兼容性和抗震性，并且具有结构紧凑的特点，适合在工作环 境较差，或者周围有电气干扰的环境中使用。管理层一般使用S7-400的PLC，从而使管理层能够实现对现场总线通信的管理和控制，管理层的PLC会和上层中的PC机相连接，并共同组建成为监控系统的中心，这样就能实现对分站和组态的监控。所以说，管理层是煤矿供电监控
系统的关键环节。Profibus DP的主干网络层中主要使用的是四芯光纤，并且将从站和主站相连接，从而使数据和信息能够进行传输，这样就能将变电站的电流、功率和电压等基本信息传输给主站。煤炭供电监控系统相对于其他系统来说，具有电气防爆的特殊功能，在现场总线技术的指导下，能够利用安全性能较强的的专用阻燃光缆来完成传输任务，井下网络端口也使用了光电隔离的技术，这样就能够从根本上保证了煤矿供电监控自动化系统的防爆性能。煤矿供电系统中电器检测的接入和安装都应该和原有的供电回路相分离，这样一来，当监测设备出现故障时，就不会影响到高压回路的正常供电。现场总线设备供电时所使用的是具有隔爆功能，并且比较安全的电源单元，并且由安全栅和电器隔离器共同组成，这样能够满足安全供电的基本需要。
二、软件的设计
合理情绪疗法（1）一类主站通信。在对煤矿供电自动化系统的一类主站进行设计的过程中，使用CP443--5与ProfibusDP进行PIE的连接，在监控系统开展工作以前，会对从站进行合理的配置。在供电自动化系统中，一级主站所使用的是S7-400PIE，所以从站和主站的硬件和系统都应该使用STEP7软件进行参
数设置和编程，由于STEP7比较复杂，并且每一步操作都应该按照相关的流程开展，所以在编程的过程中，系统信号、数量、名称，硬件中的预设参数和配表中排列次序，都应该符合实际要求，模块的订货号也应该和硬件模块所匹配，以防止出错，在完成网络组建以后，要保证系统的正常运行，每个从站都应该配备一个固定地址，S7站址是STEP7软件用组态软件进行设置的，服务器和工程师站站址一般使用SETPC#PC对CP443-5进行设置，在设置的过程中，应该对组态过程中的协议和网址分配进行确定。
（2）工控组态软件在上位机中的应用。在煤矿供电监控系统中的上机位上，使用的是SIMATICWINCC监控软件，这一软件具备比较强大的功能，由于软件本身能够提供相应的驱动程序，所以能够使上位机和PIE进行方便的连接。通过对集成SQL进行访问，以及对控制对象和文档的连接，能够使PIE的数据和用户的应用图形相连接。此软件中监控系统的界面主要包括故障查询、人机交互、数据接收等主要界面，这一系统界面不仅能够对下位机的参数进行设定，而且能够查询可靠的数据并且进行报警等，还能够在事故发生以后为开展分析工作提供一定的依据，这样就能便于工作人员调整井下检测分站的整定值。
（3）智能从站软件的具体设计。井下智能从站中的集散器一般使用西门子公司生产的SPC3，在进行信息采集的过程中，能够对处理程序进行中断，并且能够妥善的处理SPC3中出现的突发事故，井下智能从站在利用SPC3以后，能够完成采集器和现场总线之间的连接通信，最后处理器还应该对SPC3
进行合理的配置，并做好初始化的处理工作。
三、煤矿综合自动化系统组成与设备配置
1.控制决策系统。控制决策系统的硬件设备主要包括：各类服务器、数据存储阵列、操作终端、防火墙、UPS电源等，如图1所示，此部分主要的是利用一统一的系统开发平台，根据煤矿各个生产系统的工艺流程，开发控制策略软件去控制各类执行系统。
2.网络传输系统。网络传输系统包括控制决策与执行系统系统间的通讯网络。为满足煤矿综合自动化实现控制网、视频网、音频网三网合一的要求，网络传输系统一般采用1000M工业以太网络。此部分的硬件设备主要包括：核心交换机、环网交换机、传输介质（光纤、双绞线）等。
3.执行系统。执行系统分地面、井下两类。1）地面系统，包括主井提升、副井提升、通风、压风、选煤、地面变电所、锅炉等。2）井下系统，包括井下中央变电所、井下运输、人员定位、中央水泵房、采区变电所、瓦斯抽放等。
4.冗余技术在煤矿综合自动化系统中实现
网络冗余，为保证网络通信的可靠性，同时考虑初始投资，平宝公司首山一矿矿井综合自动化采用
井下、井上单环双节点网络结构。每一个控制站连接两个环网交换机地面，井下各环网交换机采用双节点。其特点允许环网出现一处断点。发生连路故障时，网络自动在300MS之内切换到总线；允许环网交换机有故障，一个故障另一个接通；允许与环网交换机连接介质有故障，一路故障另一路接通。设备冗余根据煤矿综合自动化系统实际安全需要，对网络控制设备要进行了合理的冗余。决策系统：1）主控服务器配置2台。2）数据服务器配置2台。3）在每一台监控操作终端中均配置2块以太网卡。网络传输系统：核心交换机配置2台。需要说明是购置核心交换机时，交换机本机能够实现引擎冗余、电源冗余，风扇冗余等。执行系统：在每个控制站PLC中均配置2块以太网通信模块。电源冗余，为保证煤矿综合自动化系统网络设备的正常运行，控制决策系统、网络传输系统、执行系统三部分所有的PLC控制器、监控监控操作终端及交换机的电源均采由UPS供电。
四、供电系统稳定性的整体管控
实际生产管理工作中，应主要从以下几个方面开展供电系统稳定性的管理工作：
根据煤矿生产规模、用电高峰期、设施设备用电特点、线路规划安装实际情况等灵活选择并安装变压器分接头，变压器分接头的选取与规范安装管理是确保正常、稳定生产供电的重要因素。
合理选择并加设电容器。根据煤矿生产实际及不同时间段的用电需求灵活选择串联补偿及并联补偿电容器，其中的并联电容人工补偿
可通过无功功率分配的调整提升功率因数、保障供电稳定；串联人工补偿方式则通过对线路电压损伤的控制实现控制电能运输损耗。
于线路出口加设限流电抗器。其安装、应用可提升短路阻抗，控制系统故障中短路电流的产生，从而防止电压过度变化。灵活选用电抗值小的高低压配电线路。一般来说，架空线路电抗为0.4Ω/km，而电缆线路则是0.08Ω/km，此种情况下，线路长度相同的两种线路发生负载波动后产生的电压波动存在明显差异，若选用电抗值小的高低压配电线路以满足电缆线路稳定供电为主，就能将系统损害降到最小。选用合适的电力稳压器生产。安装电力稳压器之后，一旦电力系统出现超出限定的电压波动现象，就可立即稳定输出以维护电压稳定，维护供电系统运行稳定性。加强特殊检查工作。对安装、运行未满1个月或1月内有全面检修记录的箱式变电站进行24h巡视监测；大风、淤血、雷电、冰雹等天气下增加管理巡视人员、增加巡视频率；出现白炽灯、电视、荧光灯闪烁等电压不稳现象时强化巡视工作。
结语
总而言之，煤矿行业基于现场总线的供电自动化系统的使用，提高了矿井的自动化和现代化管理水平，大大的增加了矿井下的安全系数，降低了事故的发生频率，给工作人员提供了一个安全可靠的工作环境，保障了煤矿井的正常运行。
3g终端>唐弢
参考文献：
[1] 彭海辉.现场总线的煤矿供电自动化系统[J].中华民居.2013（3）：166-168.
[2] 王朝.现场总线的煤矿供电自动化系统[J].新西部下半.2012（3）：16-18.
[3] 高洁.现场总线的煤矿供电自动化系统[J].价值工程.2013（6）：66-69.
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