基于PSC技术的煤矿供电监控系统应用研究

基于PSC技术的煤矿供电监控系统应用研究
发布时间：2022-02-16T02:38:48.243Z 来源：《电力设备》2021年第12期作者：武加宝[导读] 文章介绍了祁南煤矿井下供电监控系统的应用，介绍了PSC技术、供电监控系统的总体构架、及在祁南矿区实施方案、应用，系统应用后改变了煤矿原有操控模式及岗位定员，最大限度减少操作人员，实现变电所无人值守，取得了较好的经济和社会效益。

（淮北矿业安全监察局机运监察室安徽淮北 235000）
摘要：文章介绍了祁南煤矿井下供电监控系统的应用，介绍了PSC技术、供电监控系统的总体构架、及在祁南矿区实施方案、应用，系统应用后改变了煤矿原有操控模式及岗位定员，最大限度减少操作人员，实现变电所无人值守，取得了较好的经济和社会效益。

关键词：煤矿；PCS技术原理；网络结构；供电监控系统应用
0引言
煤矿机械化、现代化程度在不断提高，随着产量的增加及工作面范围扩大，井下供电距离、变电所数量、负荷数量及种类都在不断增加，因此对煤矿井下供配电系统的稳定性、安全性和不间断性提出了更高的要求。

安全供电对煤矿的安全生产有着重要的战略意义。

因此，煤矿供电监控系统研究意义大、项目应用前景广。

与煤矿其他监测监控子系统相比，我国煤矿供电监控系统发展较慢，各生产厂家综合保护器通讯协议不同是限制其发展的主要原因。

各类厂家在综保通讯规约上是各有各的一套，即使参照Modbus、103等通用规约，也是人为设置一些技术壁垒，使自己的产品与别人不能通讯。

同一个公司的产品也会出现不同时期多个版本的通讯规约的情况，严重阻碍了我国煤矿供电监控系统的发展。

煤矿供电监控系统,具有遥测、遥信、遥控、遥调的“四遥”功能,可提高煤矿供电的安全性、稳定性,增强了矿井供电的抗灾能力,减少了供电事故,保障了煤矿安全生产。

此外，可靠的煤矿供电监控系统为井下变电所无人值守提供了技术支撑，可改变煤矿原有操控模式及岗位定员，最大限度减少操作人员，实现变电所无人值守，或多工种合并定岗。

1系统原理 1.1PSC技术简介
煤矿目前使用的高（低）爆开关内综合保护器基本上都具有串口通讯功能。

串口是串行接口的简称，其特点是通信线路简单，只要二芯传输线就可以实现双向通信，从而大大降低了成本，适用于远距离通信。

串行接口按电气标准及协议来分包括RS-232、RS-422、RS485等，工程中最常使用的是RS-485。

在煤矿供电监控系统建设过程中，面临着众多厂家不同规格型号综合保护器接入的问题。

由于各个厂家不同型号不同时期的综合保护器通讯协议都不尽相同，大大增加了系统的建设成本和难度，限制了煤矿供电监控系统的建设及推广。

在煤矿供电监控系统建设的迫切需求下，研发了PSC技术。

PSC（ProgrammableSerialController）是可编程串口控制器的英文缩写，它具有可通过编程方式控制串口通讯的功能，具备可编程、存储、控制和组态功能，可以解决煤矿供电监控系统建设过程中不同厂家、不同规格的综合保护器接入和串口处理速度慢等问题。

1.2煤矿供电监控系统总体设计
基于PSC技术的煤矿供电监控系统具有三层网络结构，由信息管理层、信息传输层、现场控制层组成。

系统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站，采用现场总线采集变电所开关设备的运行参数和状态，电力监控站对采集到的信息进行处理，并将处理结果集中上传到系统监控主机，系统后台以网络方式将数据传输到全矿井综合自动化平台，实现远程数据监测、远程设备控制、远程智能化操作、远程一键分合闸、数据共享等功能。

1.2系统组成
系统由KJ955-F矿用本安型电力监控站、KDW127/18B矿用隔爆兼本安型直流稳压电源、信号隔离器、防爆计算机、防爆网络交换机、防爆摄像仪、温度及烟雾传感器等组成。

系统具备煤矿供电监控、视频监视和环境监测功能。

2供电监控系统应用实例分析 2.1应用概况
淮北矿业集团与广东罗尔公司在项目调研、方案论证、资料收集基础上展开历时10个月的设计研发、设备加工、性能检测及井下实际作业测试，合作开发出“供电远程监控技术与系统”，并于祁南矿中央变电所、北翼区域变电所等井下采区变电所尝试推行应用，见图1示。

2.2系统功能、特点
1.系统功能
在矿调度中心设置监控主站，形成对井下供电系统的全面监控；区域变电所安装区域控制分站，实现对变电所的区域集控；供电监控系统可无缝接入矿现有综合自动化平台。

图1祁南矿供电远程监控系统网络示意图
（1）实时显示
监控主站实时监测和显示井下高低压开关的电压、电流、有功功率、功率因数、开关状态等数据。

（2）数据显示
系统具有模拟图显示功能。

显示内容包括：供电系统图、馈电开关分/合状态、电流、电压、功率等模拟量数值。

（3）控制功能
遥控功能：在地面主站能远程实现井下高低压开关的遥控分闸、合闸、故障复归等操作。

遥调功能：在地面主站能远程实现井下高低压开关运行参数远程查看和整定。

顺序控制：主站可以根据控制需要实现对一个或多个开关进行延时顺序控制功能，实现一键分合闸功能。

（4）报警功能
报警功能：发生故障时，系统能发出声音报警，同时在报警信息窗口显示高低压开关的报警类型、报警状态、报警时间等。

（5）数据存储、查询、打印
实时数据库容量满足现有设备及今后扩展需要，历史数据库存储容量理论上不受限制，至少保存最近二年到三年内的历史数据。

（6）系统管理
提供修改密码、修改用户权限、登陆系统及锁定系统菜单，管理者通过该功能设置用户使用权限，实现安全管理。

2.系统特点
（1）三种控制方式
系统具有地面集控、区域集控、就地监控三种控制方式。

控制权限设置：地面、区域、就地转换开关设在就地电力监控站上。

当选择地面集控时，区域集控分站只能监测不能控制；当选择区域集控时，地面集控主站只能监测无法控制；当选择就地监控时，地面集控主站和区域集控分站，都只能监测无法控制。

就地操作具有最高权限，在任何控制方式下，就地均能进行控制。

（2）智能化高速供电监控系统
煤矿供电监控系统以最新研制的PSC技术为核心，具有可编程、通用性、安全性、快速性的特点。

3实施效果
该矿供电监控系统运行以来，系统运行正常，故障率低，取得了显著效果。

1.装有6种不同通讯协议综保的高低压防爆配电装置都成功接入了系统，运行稳定，响应速度快。

2.系统能实现遥测、遥调、遥信、遥控的“四遥”功能，开关状态显示正确，电流、电压等数值显示准确，具备地面远程、井下区域集控、一键分合闸等功能。

3.系统实现了众多综合保护器的分批分组多通道并行通讯，响应速度快，实时性好。

地面下达指令现场设备执行反馈时间小于1.5s，报警故障反馈时间小于2s。

4结论
基于PCS煤矿供电监控系统可实现对煤矿井下各变电所的遥测、遥信、遥调、遥控的“四遥”功能，为井下变电所集中管理和无人值守提供技术保障，对提高煤矿供电稳定性，促进井下供配电系统管理的科学化、现代化、高效化，企业减员增效，有着非常重要的现实意义。

系统安全可靠，应用前景广阔。

参考文献
[1]冯冬芹，金建祥，诸健，等.工业以太网与工业IT[J].自动化仪表，2003，24(4)：59-63.
[2]张延聪，侯先敏.煤矿井下变电所监测监控系统[J].煤炭科技，2005(3)：29-30.。