KJ284井下电网监控系统-重庆院

1.KJ284井下电网监控系统1.1概述供电质量的高低对煤矿的安全和正常生产影响很大，停电即意味着停产；供电系统的故障有时甚至会引发人身触电和瓦斯爆炸等安全事故。

随着采煤机械化程度的提高，机电设备的耗电量越来越大。

因此煤矿井下供配电系统的可靠性和合理性是十分重要的。

有了完善的电力监控系统就可以保障井下电网的安全可靠运行，由此给煤矿带来的社会和经济效益是巨大的。

当前随着煤矿生产水平和管理水平的不断提高，煤矿安全生产监控已经不只是考虑加快生产过程中某一环节的速度和效率，而是将整个生产过程作为一个整体来考虑，形成全矿生产过程的综合监控。

而且煤矿安全生产综合监控与管理的数字化信息化正在走向融合，矿山网络化、数字化、信息化、综合自动化监控技术正在煤矿得到推广应用。

无论是国外还是国内，矿井监测监控系统已由单一的某种监控系统在向对矿井原煤生产全过程的各环节实现全矿井综合监测监控方向发展，工业以太网技术正在煤炭行业得到越来越多的推广应用。

KJ284供电安全监控系统是重庆煤科院为适应煤矿35kV及以下变电站电力安全监控系统而开发研制的，应用先进的计算机网络通信和控制技术，集测量、保护、控制、通讯、管理于一体，具有国内先进水平的电力监控系统。

本系统具有数据采集及处理、监视与控制、网络通信、友好的人机交互等功能。

本系统可对站内的一次设备进行监视、测量、保护、控制并记录处理各种信息。

配合矿井工业电视系统，可实现变电站无人值守运行方式。

由于本系统具有很强的扩展性，在本期工程结束后，如果需要对其他变电所进行监控，只需增加井下的电力分站，将其接入井下光纤以太环网，然后在系统后台中进行相应配置就可以完成。

同时其它子系统也可以就近接入光纤以太环网。

1.2现状根据《初计报告》，维新井投产井下中央变电所（盘区变电所）、-35m井底采区水泵变电所、中央泵房主排水泵变电所等。

✧中央变电所盘区变电所选用PBG1-10Y型矿用隔爆型永磁机构高压真空配电装置16台，其中2台进线、1台联络、1台局扇专用变压器、2台馈出至所用变，5台至主排水泵、2台至-35m井底采区水泵房变电所、2台馈出至盘区变电所、1台至掘1工作面移动变电站。

✧盘区变电所盘区变电所主要为盘区3104工作面、3203工作面、8101工作面、掘2~掘6工作面等处提供10kV电源；同时设置4台所用变，容量分别为2X630+2X200Kva，2X630 Kva所用变为1(2)盘区胶带大巷胶带机、3(8)#煤层进风斜巷绞车、1(2)盘区胶带大巷煤仓下给煤机、瓦斯抽采巷设备等提供低压电源。

2X200Kva变压器为掘2、掘6工作局扇提供专用电源，另一回掘2、掘6局扇备用电源引自中央变电所动力变压器低压侧，大巷及本所的照明电源则由变电所动力变压器提供。

✧-35m井底采区水泵房变电所-35m井底采区水泵房变电所主要为采区排水泵提供10kV电源；同时设置2台所用变，容量分别为2x200 kVA，为采区排水泵进出水管电动闸门、清理水仓绞车、-35m水平轨道石门材料斜巷绞车等提供低压电源。

选用矿用防爆型电气设备，高压配电选用PBG1-10Y型矿用隔爆型永磁机构高压真空配电装置；低压馈电开关选用KBZ型矿用隔爆型真空馈电开关；照明综保装置选用ZBX型矿用隔爆型照明信号变压器综合保护装置。

新场井投产井下主变电所﹢431m变电所，采用2回电源进线，单母线分段，正常时两回电源同时供电，当任意一回故障或检修时，另一回可承担其余全部负荷。

﹢431m变电所电源两回，下井电缆由矿井35kV变电所经主平硐下井至该变电所，单回下井电缆型号为YJV-3×150mm2。

﹢431m变电所为8102、2108回采工作面、运输顺槽、回风顺槽、掘进面、轨道斜巷提升机等处的移动变电站提供10kV电源；同时设置2台容量为400kVA 的所用变，为蓄电池机车充电变流室、﹢436m胶带机运输大巷给煤机等提供低压电源，同时为主平硐、﹢436m胶带机运输大巷及本所提供照明电源。

本矿井按照突出矿井设计，根据《煤矿安全规程》要求，﹢431m变电所选用矿用防爆型电气设备，设置BGP1–10Y型矿用隔爆型永磁机构高压真空配电装置17台，其中2台进线、1台联络、2台馈出至所用变，12台至移动变电站。

所内低压馈电开关选用KBZ型矿用隔爆型真空馈电开关；照明综保装置选用ZBX型矿用隔爆型照明信号变压器综合保护装置。

﹢431m变电所选用KBSG型矿用隔爆型干式变压器，容量400kVA两台。

从﹢431m变电所引至移动变电站的电缆选用MYPJ–10型矿用移动屏蔽监视型橡套电缆；固定敷设的低压电缆选用MY–0.38/0.66kV矿用移动软电缆；移动式电气设备选用MYP–0.38/0.66kV矿用移动屏蔽软电缆。

注：建议购置开关需配备先进的微电脑综合保护装置，并具有总线型RS485通讯端口，若无接口将更换综合保护器。

1.3系统设计原则和目标✧先进性充分利用现有的计算机网络技术和先进的通信、控制方式，建立一套技术先进、功能完整、易于管理的煤矿井下供电监控系统。

该系统充分考虑了系统以后的扩展和兼容，预留有多种通讯接口。

✧实用性符合用户的业务需求，实现监控信息收集、处理、查询、统计、分析等功能，实现煤矿供电系统的远程监控和井下变电所的无人值守。

系统既可以独立运行也可以由监控后台以OPC方式与全矿井自动化监控系统连接，组成全矿井综合自动化监控系统，实现联动功能。

✧可靠性在设计、硬件选型、软件环境和应用系统的建设中充分体现可靠性原则。

经济性在考虑供货商的资信度和维修服务能力的基础上，设备的选型与配置遵循性能价格比最优的原则。

1.4KJ284供电监控系统设计1.4.1KJ284供电监控系统总体结构系统总体结构主要分为地面变电所综合自动化和井下电网监控系统两部分。

地面变电所综合自动化由继电保护装置、通信管理机和后台组成。

也能集成已经形成了的变电所综合自动化系统。

井下电网监控系统由监控计算机、变电所电力传输分站、智能开关以及网络通信接口等组成，采用三层结构，第一层为监控计算机，第二层为电力传输分站，第三层为智能开关。

电力传输分站和开关智能综合保护单元间采用RS485通信，开关设备的电力参数由电力传输分站通过井下光纤环网交换机传输到地面KJ284煤矿电力监控系统后台。

电力监控中心可对变电所设备实施远程控制，电力监控系统后台以OPC方式，将数据传输到全矿井综合自动化平台，实现数据共享和网络发布。

KJ284供电监控系统总体结构如图1-1：KJ284供电监控总体结构图。

图1-1：KJ284供电监控总体结构图1.4.2新维煤业公司KJ284电网监控系统设计根据《初计报告》，结合KJ284电网监控的特点，在调度监控中心设置一台上位机，通过环网平台分别采集采集维新井、新场井的各开关信息；井下在每个变电所设置一台监控分站，通过RS485总线与开关综合保护器进行通讯，上联通过RJ45口与环网交换机相连，因此，设计4台KJ90-F16（B）监控分站，每台分站可接入32个综合保护器。

1.5KJ284供电监控系统功能井下电网监控和地面变电所综合自动化系统有机的结合，能完成对煤矿地面到井下整体电网的在线监测和控制；遥测功能：实时监测由综合保护器提供的6kV或10kV供电系统的电压、电流、有功功率、电量等电力参数。

遥信功能：实时反映开关的分、合闸状态，包括开关运行参数、正常、事故遥信变位。

遥控功能：井下开关断路器或接触器的遥控分、合闸操作。

遥调功能：远方保护定值召唤、整定修改。

保护测控单元中的保护部分功能独立，不依赖通讯网，网络瘫痪与否不影响保护正常运行。

保护测控单元兼有就地设置、显示、控制以及数据查询功能。

系统开放性、扩充性好，可无缝接入安全生产调度监控中心平台。

系统上位机具有实时显示各种监测数据、图形、曲线和表格等功能，能够完成历史曲线打印、报表查询和图形绘制等功能。

能对电网进行故障定位、图像报警和声讯报警处理。

具有设备管理功能，可在矿井巷道图中标注相应位置的电力设备，用于设备的统计和查询。

系统操作具有分级权限管理功能，每个操作步骤系统自动记录，生成运行日志，安全可靠。

具备故障录波分析功能，当保护动作时，可自动启动录波，也可由调度下命令启动某回路进行录波，主站可再现电压电流波形，分析各个时刻的幅值相位等，也可打印出录波曲线（该功能需要综合保护器具有相应的功能）。

综合保护装置使用后备电池供电时，在越级跳闸事故发生后，装置仍能和后台进行通信，可及时查找故障开关，切除故障线路，缩短供电恢复的时间（该功能需要矿方选用的综合保护器具有该功能）。

配合变电所的工业电视系统的视频图像，实现无人值守；1.6主要设备功能KJ284供电安全监控系统是重庆煤科院为适应煤矿35kV及以下变电站电力安全监控系统而开发研制的，应用先进的计算机网络通信和控制技术，集测量、保护、控制、通讯、管理于一体，具有国内先进水平的电力监控系统。

本系统具有数据采集及处理、监视与控制、网络通信、人机界面四个基本模块。

本系统可在变电站级对站内的一次设备进行监视、测量、保护、控制并记录处理各种信息。

同时，也可由位于远方的监控中心通过电力传输分站对站内一次设备进行监视、测量、控制，实现变电站无人值守运行方式。

其各组成部分功能如下：1.6.1低压馈电综合保护装置（参考）低压馈电保护器适用于矿井下不同等级低电压馈电开关及线路的监控及保护，适用于交流50HZ、额定电压为380V、660V、1140V，额定电流至1000A三相中性点不接地的供电系统中，作为总开关、分支开关或大容量电动机不频繁启动控制用。

可替代传统各型模拟保护器和数码管显示微机保护器，也可用于旧馈电开关的更新和改造。

装置功能：对配电装置负载侧出现的短路故障，进行定时限速断保护；对配电装置负载侧出现的持续过载，反时限保护并报警；对配电装置负载侧出现的断续过载，进行能量释放和积累运算，实施反时限保护，过载时报警；漏电闭锁保护，漏电保护，选择性漏电保护；进线电压实现过压或欠压保护；相平衡保护；风电闭锁；遥测功能：对于三相三线制输入的接线方式，装置可完成一条线路Ia、Ic、Uab、Ucb、P的测量；遥控功能：能接受电力传输分站下达的遥控指令，对保护的定值进行整定，对开关的分合闸进行控制。

显示当前电网电压、负载电流、视在功率、保护动作原因；跳闸原因长期记忆，记录多次跳闸原因和跳闸时间；通讯功能(与分站通讯)；自检及试验功能；1.6.2高压综合保护装置（参考）由煤科总院重庆研究院自行研发的高压综合保护装置（CMZB-1WG），采用先进的16/32位单片机技术，专门为BGP系列和PBG系列等矿用隔爆型高压配电装置而设计，适用于6kV、10kV配电系统中，可替代传统各型模拟保护器和数码管显示微机保护器，也可用于老高压配电设备的更新和改造。