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1、 文章源于科技论文发表网： QQ:1003 59168 工矿自动化类论文：变电所自动化在煤矿井下的应用工矿自动化类论文：变电所自动化在煤矿井下的应用【摘 要】:运用信息技术改造传统产业、以信息化带动工业化的步伐,已成为我国”走新型工业化道路”的国家战略。同样对于煤炭生产企业,煤矿要实现安全生产、高产、稳产,必须利用自动化技术升级现有煤炭生产装备和技术。大柳塔煤矿在煤矿综合自动化方面一直走在时代的前沿,率先在煤炭行业实现井下变电所无人值守,变电所的“三遥”控制由地面生产调度在调度室内完成。【关键词】:煤矿;井下变电所;自动化Application of Automatic Substation
2、in Colliery Under ground SectionAbstract:Information technology retrofitting the traditional industrial and the informationization driving indus-trialization is the national strategy of tracing the newly industrialization roadIts the same to coal mining en-terprises, the safe operation, high yield a
3、nd consistent production must base on the upgrading of the miningequipment and technologyDaliuta Coal Mine is leading the colliery complete automation system, and was thefirst one to operate the underground substation without local operator, and the“three remote”functions werefulfilled by operator o
4、n the surface control roomKey words:coal mine; underground substation; automation文章源于科技论文发表网： QQ:1003 59168 0 前言本企业从 2000 年 1 月完成初步设计进行矿井的综合自动化改造,到 2001 年 6 月中旬竣工投入运行。工程完成后,综合自动化调度监控网络系统覆盖了大柳塔井和活鸡兔井的全部生产环节和企业信息管理系统。进一步提高了全矿主要生产环节及辅助系统自动化控制水平,实现了矿井综合自动化、信息化,达到了减员增效的目的,经专家组评定认为技术创新和技术装备能力达到世界先进水平。1 变电
5、所控制系统煤矿井下供电系统是煤矿生产的关键系统,承担着煤矿井下综采工作面、连采工作面、生产运输系统和地面工业厂区等电力负荷中心提供电源的任务。在大柳塔煤矿经过自动化改造之后,所有变电所实现了自动化“三遥”,即遥控、遥测和遥信,实现了无人职守的变电所。无人变电所的实现是利用矿井综合自动化系统网络,采用先进的信息化技术的结果。在传统变电所高低压开关柜内装配智能模块,在地面生产调度中心的上位机上安装相关的组态软件和通讯软件,实现变电所的“三遥”,如图 1 所示。文章源于科技论文发表网： QQ:1003 59168 2 无人变电所实施中的关键技术2.1 三层网络技术211 信息层采用以太网,用于全矿的
6、数据采集和程序维修,通过实施企业资源管理系统,将企业各方面的资源充分调配、平衡和控制,通过柔性的生产计划实现及时生产,全面、实时控制业务过程、信息支持决策以及支持创新体系。212 自动化和控制层采用控制网、DH+网和第三方 SFK 网等通讯技术,通过实时 I/O 控制、控制器互锁和报文传送,实现全系统的高效集成。213 设备层采用设备网,用于底层设备的低成本、高效率信息集成,文章源于科技论文发表网： QQ:1003 59168 达到减小费用和方便安装之功效。三级网络之间的互联互通将由带背板通讯功能的ControlLogix 网关来桥接或传送网络之间的控制及信息数据,通过软件编程配置,实现异构网
7、络之间及异型数据库之间的无障碍贯通。2.2 ControlLogix 平台技术在 ControlLogix Ethernet/IP 阵容中包含了一个Ethernet/IP 桥路模件、一个 Ethernet/IP 通信接口模件、RSLinx 软件包和一个 Ethernet/IP 通信接口收发器。ControlLogix 平台提供了一种基于机架的模块化组件结构,通讯是 ControlLogix 平台的核心。通过 ControlLogix 的无源数据总线背板消除了通讯瓶颈现象,ControlLogix 的无源数据总线背板采用生产者/客户技术,可提供高性能的确定性的数据传送。用户可以使用单独的通讯接口
8、模块来实现背板与Ethernet、ControlNet、DeviceNet、DH+和普通远程 I/O 链路之间的接口。用户在 ControlLogix 背板上安插多个通讯接口模块,就可在 RS-232、Ethernet、ControlNet、DeviceNet和 DH+网络之间组态一个网关来桥接和传送控制数据及信息数据。3 无人变电所实施中应用的软件3.1 上位组态软件文章源于科技论文发表网： QQ:1003 59168 RSview32 是基于 Windows 的自动化监控软件平台,使用它开发的监控应用软件能够在 Windows 操作系统上流畅运行,能够创建、运行数据采集、监控应用软件。可以
9、在Microsoft Windows 所有操作系统下运行,RSView32 包括创建人机界面软件所需的各种工具,包括实时动画显示、历史曲线和数据报警等。RSView32 可以采用ActiveX、VBA、OLE、ODB-COPC 和 DDE 等技术方便的与 Rockwell Software、Mi-crosoft 和其它第三方软件相整合。3.2 通讯软件Rslinx 是将 Allen-Bradley 网络和设备连接到 Microsoft Windows 操作环境中的真正 32 位的应用软件。它的应用范围包括设备编程和配置,如编程软件 RSLogix 和RSNetWorx、人机界面 RSView3
10、2 可采用 MicrosoftOffice、网页、VB 等数据采集软件。RSLinx 也具有高级的数据优化功能和一整套诊断功能,同时也是一个 OPC 和 DDE 服务器。3.3 应用程序开发平台软件RSLogix5000 软件支持 ControlLogix 架构,是 Logix5550处理器的编程软件,该处理器是 Allen-Bradley 公司新一代的控制产品。RSLogix5000 软件包是建立在易于使用的RSLogix500 的梯形图编辑器基础上,提供具有新架构特点的文章源于科技论文发表网： QQ:1003 59168 编程环境,运行在 Microsoft Windows NT 的操作环
11、境中。4 无人变电所实施中的智能元件4.1 电力监测模块 PM3000Powermonitor3000 是新一代高度集成化的微处理器电力监控模块,它能够取代很多分立的互感器和测量装置。PM3000 具有强大的电力监控能力,又具有使用户易于掌握的良好的可操作性。它测量参数全面,包括相电流和线电流、平均电流(正序、负序)、电流不平衡度(%)、线电压、平均线电压(正序、负序)、电压不平衡度(%)、频率、相序(ABC,ACB)、有功功率、无功功率、视在功率、功率因数、电度计量、需求(A,W,VAR 和 VA)、计划需求(A,W,VAR 和 VA)、IEEE 标准谐波率、IEC 标准谐波率等,同时多达
12、45000 条的可组态的趋势记录和多种通讯方式(RS-232、RIO、DeviceNet、Ethernet、ConrtrolNet)使生产用电更安全、经济。4.2 小型输入输出模块 Flex I/OFLEX I/O 是一种灵活的、价格低廉的 I/O 系统,它虽然体积小,但却具有大型模块化机架式 I/O 的功能和特点,可以方便地安装与电气或机械设备内,采集设备信号并加以输出控制,而不需将设备的信号和控制通过控制电缆取出接入机架 I/O 中。文章源于科技论文发表网： QQ:1003 59168 5 无人变电所三遥的实现5.1 高压开关柜的遥控高压开关柜的就地分、合闸是通过高压开关柜柜体上的分闸(S
13、P)和合闸(ST)按钮来实现的。遥控分、合闸的实现是通过在开关柜原有分、合闸回路中增加远控条件实现的,即当开关柜的远控、就地选择旋钮(KK)的选择档位在“远控”,01 和 11 接通。只要当地面集控室的操作员在上位画面上登录该变电所开关柜分、合闸画面时,通过上位画面上的“合闸”按钮,发出合闸命令,变电所的控制器接收到该指令,就会通过 DeviceNet 管理模块将合闸指令发给开关柜内装设的 FLEX I/O 模块上,FLEX 的输出模块就会将合闸中间继电器(PHJ)吸合,PHJ 的辅助常开接点闭合,开关柜的合闸回路带电,开关柜的合闸电机带电,带动相关的合闸机构将开关柜合闸。同样,当开关柜的远控
14、、就地选择旋钮的选择档位在“远控”时,操作员在集控室发出“分闸”指令,FLEX 的输出模块就会将分闸中间继电器(PFJ)吸合,脱扣线圈得电,实现开关柜的分闸。当开关柜电气保护继电器动作,如开关柜过流、速断、漏电等保护动作时,可以使开关柜分闸。同时上述保护信号接入 FLEX 的输入模块,通过上位报警报出故障类型,给操作员提示,可以快速诊断故障,为快速恢复故障提供参考,如图 2 所示。文章源于科技论文发表网： QQ:1003 59168 5.2 高压开关柜的遥测高压开关柜的遥测是通过安装智能的模块: PowerMonitor3000,把 PT 和 CT 分别接入 PM3K 的 PT 接线端子和 C
15、T 接线端子。就可采集到所需的电参数,常用的有电流、电压、功率(有功、无功)、功率因数、频率和电度等。通过 PM3K 的 DeviceNet 通讯接口把所有数据通过ControlNet 网络传送到上位画面上。如果变电所内变压器的绕组埋有温度传感器,可以将温度信号传输到地面集控室,当温度超过设定值时,报警机将报出“温度超限”,提醒操作员采取相应的措施。5.3 高压开关柜的遥信遥信功能主要反映的是状态量,它分为位置信号、保护动作信号和其它信号。位置信号取自于断路器辅助触点、文章源于科技论文发表网： QQ:1003 59168 继电器的常开(常闭)触点等。保护动作信号取自过流、速断、漏电等继电器驱动
16、的时间继电器的辅助触点。其它信号是指温度等辅助信号,如图 3 所示。6 无人变电所实施的效果(1)在煤矿井下首次实现无人变电所,在国内尚属首例,是信息化带动工业化的具体体现。(2)煤矿无人变电所的实现,对传统的煤炭企业在管理上又是一个创举,固定岗位工的取消,使企业效益更好。(3)整个控制系统的高可靠性和安全性,提升了企业生产的安全性,同时也降低了生产人员的劳动强度。(4)系统底层的信息可以通过网络传输到整个矿井的信息层,乃至整个公司级的信息层网络,实现数据的共享。7 结束语文章源于科技论文发表网： QQ:1003 59168 生产与管理综合自动化系统的成功实施,不仅为企业的战略发展规划提供了高科技基础,同时也
