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1、井下变电所自动化系统技 术 实施方案 井下变电所无人值守场所简介某矿井下-837变电所及-845绞车房变电所准备实施成为无人值守变电所，另外将原-700东巷迎头无人值守变电所进行改造。现将三个变电所设备情况及完成时间汇报如下：1、-837变电所现有常州武进矿用设备厂生产的PBG-630/10（6）高爆开关12台，浙江新宏基真空电器有限公司生产的KBZ-500(630)/1140(660)低压馈电开关8台，高低压开关均有845通讯接口，具备无人值守变电所硬件条件，预计2010年完成。2、-845绞车房变电所现有常州武进矿用设备厂生产的PBG-630/10（6）高爆开关14台，浙江新宏基真空电器有
2、限公司生产的KBZ-500(630)/1140(660)低压馈电开关9台，高低压开关均有845通讯接口，具备无人值守变电所硬件条件，预计2010年完成。3、-700东巷迎头变电所现有常州武进矿用设备厂生产的PBG-630/10（6）高爆开关11台，浙江新宏基真空电器有限公司生产的KBZ-500(630)/1140(660)低压馈电开关（老式）5台，高低压开关均有845通讯接口，具备无人值守变电所条件，由于KJ118远程电力监测、监控系统与现在的新技术相比存在了一些差距，需要对其进行改造，预计2009年9月完成。以三个变电所准备与常州市利安矿用设备厂联合完成。目 录一、 简介 (3)二、 概述
3、(3)三、 系统基本构成（5）四、 系统监控功能及主要技术指标（9）五、 电调中心（11）六、 电源与接地（13）七、 安装与调试（14）八、 技术支持与服务（14）九、 工程进度（14）十、 系统设备报价（16）一简介常州市武进矿用设备厂始建于一九八八年，是集科研开发、设计制造、系统集成、安装服务为一体的高新技术企业。主要经营范围为矿用高低压智能防爆电器、无级绳机械牵引绞车系列等设备以及软件、工业自动化系统的研发、设计、制造、销售；煤矿生产监控与调度信息集成系统工程的设计、系统集成、安装、服务。为了适应市场经济发展的需求，企业创建了东南自动化研究所，引进了高科技人才，广泛吸收国内外自动化领域
4、的最新研究成果，研制具有国内外先进水平的自动化成套技术装备。现已研制成功KJ316煤矿井下供电监测监控无人值守的自动化系统、KJF213井下电力信号传输站、KJA103矿用隔爆兼本安型信号隔离器、KTK（80）矿用隔爆兼本安型可编程控制装置以及其配套的传感器如：KGBR2-拉绳急停传感器；KGPR1-跑偏开关；KGS1-速度传感器等新产品，使之更广泛应用于煤矿、电力、港口、冶金等行业。煤矿井下电力系统尤其集中监控、无人值守、电力的调度更为完善合理。二概述井下供电是煤矿生产的根本动力，全力保障井下电网供电安全将从源头保障煤矿的安全生产，是煤矿企业安全生产的重中之重。现在最迫切的需求是，如何实现在
5、地面对运行中的井下电网信息进行采集、传输、显示，同时进行控制，做到足不出户对井下情况了如指掌、应对及时准确。近年来，煤矿对井下采区变电所及中央变电所装备电力监控系统日益重视，尤其希望采区变电所实现无人值守，采用遥测、遥信、遥控。嵌入式数字处理器采集变电所高压开关的电量参数和开关量，实现遥控，已从20世纪90年代流行的单片机主流芯片发展到21世纪初的DSP芯片。主机软件已从WINDOWS环境下的单机版发展到目前开放式组态网络版，支持多种网络协议，如TCP/IP协议等。KJ316井下供电监测监控系统是一种结合电脑监视控制、信息远距离高速传输及煤矿井下供电设备信息实时采集与控制等技术于一身的综合性的
6、监视、控制系统。KJ316井下供电监测监控系统适用于监测监控煤矿井下各个等级变电所内的高压防爆开关、馈电开关。系统可实现与矿井调度系统、防爆摄像头监视系统的联网，提供了各个电压等级的变电站自动化的完整解决方案。KJ316井下供电监测监控系统基于Windows NT/2000/XP操作系统，硬件以工控机或高档PC机为主，软件设计中采用了分层设计、组件化、标准化、开放式等先进的软件开发思想，为用户提供了可靠、安全、易于操作的监控系统平台。适用于煤矿井上、下变电所高低压供电系统中实时过程测量、控制及监视、实现连续监测电力系统运行参数、及时发现故障、有助于防止事故扩大和缩短停电时间、合理调配电力，提高
7、电网运行质量、减轻电费支出，实现变电所的无人值守。KJ316井下供电监测监控系统的开发研制，其根本基础是多年来变电站自动化技术的成功经验，特别是近年来基于网络化结构下的分层分布式系统的实践，使变电站自动化系统的结构和性能发生了重大的变化。在强化分层分布概念上，本系统不但强化间隔层设备及功能配置的合理分布，同时也强调变电站层功能及配置的可组态、可移动性；通过采用高起点、大资源的硬件平台及多种运行维护分析工具，强化了变电站设备的运行信息透明化程度。消除不明原因的事故，提高产品设计水平。KJ316井下供电监测监控系统强调保护、测控等单元设备采用嵌入式以太网通信技术，并且设备内部各模块之间采用无瓶颈的
8、平衡式通信方式，从而实现了以往设备所无法实现的一整套快速响应系统。由于采区变电所位于瓦斯、湿度较大的井下垌室中，环境比较恶劣，电磁干扰极强，客观条件极大的限制了地面供电监测系统直接应用于井下，因此国内一直没有开发出比较成功的相关产品。常州市武进矿用设备厂在井下高、低隔爆开关及数字化综合保护器的开发、研制及生产方面拥有多年经验、众多的用户和成熟的技术。在此基础上，开发出了电力监测与电力保护合一的综合保护装置，直接代替采区高、低爆开关的模拟继电保护装置，它不仅能完成过流保护、短路保护、漏电保护、绝缘保护、欠压保护等，而且能将高、低爆开关的分合闸状态及故障跳闸记录及时传送到供电监测系统的主机，还能实
9、时接收主机发出的分/合闸命令，完成自动分/合闸，从而实现采区变电所的无人值守。二系统基本构成电力监测监控系统要求系统内设备的信息可充分共享，并通过远动通信接口实现与外部系统的信息共享。构建一个快速、稳定、可靠和富有弹性的通信网络是系统的基本要求，也是整个系统运行管理自动化的根本前提。经过充分论证，KJ316井下供电监测监控系统选用以太网为基础构建通信网络，采用现场总线和宽带网混合的方案。采用二级分层分布式网络结构，变电所内部采用现场总线。网络结构均采用基于集线器的星型拓扑结构，传输介质宽带层为光纤，现场总线层为电缆。变电所内部的设备之间为两芯双绞线，减少大量的二次接线。各变电所设备相对独立，仅
10、通过光纤通信网互联，取消了原本大量引入主控室的信号、测量、控制、保护等使用的电缆，节省投资，提高系统可靠性。系统构成示意图如图1-1所示：图1-1 系统构成示意图某矿准备设计的电力监控系统能对-837变电所、-845绞车房变电所、东巷迎头变电所的高、低压开关（高压真空配电装置、高压真空磁力起动器、低压真空馈电开关）的主要电力参数进行连续监控，地面控制中心设在某矿机电科电力调度室。由控制中心监测、监控变电所的电参数，并同时能随时调看各个变电所的视频监控画面。变电所系统模拟图见附图1根据现场情况统计，某矿要接入系统的变电所情况如下：序号变电所名称高压开关（型号/数量）低压馈电开关数量预计完成时间备
11、注1-700东巷迎头变电所隔爆型：11台5台09年9月低压馈电为老式浙江新宏基的产品（需要更换）2-837变电所隔爆型：12台8台2010年高爆开关为常州武进矿用设备厂产品；低压馈电为浙江新宏基的产品；3-845绞车房变电所隔爆型：14台9台2010年2.1 地面部分地面部分由电源避雷器、监控工作站、备用工作站、打印机、网络交换机、WT-8110SA-S1网络传输光端机等组成。系统软件平台为Windows，系统可对井下变电所进行远程实时监控，实现事件记录的存储与检索打印，实现各种曲线报表的存储检索与打印，实现保护定值远程设置，实现电度量管理，实现故障的存储与分析，最终实现变电所的无人值守。2.
12、2 井下部分2.2.1 KJF213井下电力信号传输站KJF213井下电力信号传输站主要完成型矿用隔爆型高压真空配电装置、矿用隔爆型低压真空馈电开关与地面监控中心的通信。分站把综合保护器的各种电参量传送给地面监控中心工控机，另外，把工控机发出的控制指令（保护定值修改、分/合闸操作、装置复位）传送给综合保护器，由综合保护器来执行工控机的命令，从而可靠地完成对被控设备的控制。选用光纤以太环网，增强通信抗电磁干扰能力，传输速率为10M/100M自适应，传输距离大于10Km。传输站的使用方法与接线参见KJF213井下电力信号传输站使用说明书。2.2.2 KJA103 矿用隔爆兼本安型信号隔离器KJA1
13、03 矿用隔爆兼本安型信号隔离器，主要应用于煤矿井下含有爆炸性气体的环境中，为KJ316井下供电监测监控系统中矿用隔爆型高压真空配电装置、矿用隔爆型低压真空馈电开关与KJF213井下电力信号传输站连接形成CAN现场总线网络，使矿用隔爆型高压真空配电装置、矿用隔爆型低压真空馈电开关内CAN总线电路输出信号达到非安转换本安要求而设计的。并能提供通信分支线与总线连接的功能。隔离器的使用方法与接线参见KJA103 矿用隔爆兼本安型信号隔离器使用说明书。2.2.3 GZB-ARM-9110型嵌入式智能型高压综合保护装置GZB-ARM-9110型嵌入式智能型高压综合保护装置采用32位ARM嵌入式处理器以及
14、专用的电参量检测芯片和先进的铁电存储技术，通过交流采样法直接监测电力系统高、低压开关柜的电网二次侧交流信号，经过数字信号处理，计算出电压、电流、有功、无功、功率因数、工频频率等电气参量，传送给KJF213井下电力信号传输站。保护、测量、监视、控制、通讯功能齐全，保护定值在线可调，精度高，全中文液晶显示，界面友好，其技术水平处于国内同行业领先，现被广泛使用。2.2.4 GLZD-A1智能通讯协议转换隔离接口由于国内各高、低压开关生产厂家的通信接口、通讯协议不同，而且物理接口大多采用RS485通讯方式，但随着技术的发展，CAN总线相比较RS485有很多技术上的优势，并已被公认为最有前途的现场总线之
15、一。因此需对本厂外的产品进行技术改造，以实现供电系统的各种功能。利用GLZD-A1智能通讯协议转换隔离接口，具有良好的电磁兼容性和电气隔离性能。 2.5 技术特色与产品优越性KJ316井下供电监测监控系统采用分层分布式结构，除了具有一般分布式系统所具备的高可靠性、灵活性和可扩展性以及系统构成和维护的简易性外,优越性体现在以下几个方面： 完整的变电站自动化解决方案：KJ316从方案设计开始，始终贯彻的设计思想是以高性能的子系统构筑优异的变电站自动化系统，避免以往采用拼凑式构成的变电站自动化系统从单元设备、通信网络到监控系统等诸方面给整个系统带来的限制，以减少从工程设计、生产、运行到维护以及系统扩展等各个环节的协调工作量，从而使系统构成的方式更加清晰，使系统信息的获得更加快捷，使系统维护的工作更加简单，使系统扩展更加方便。 全以太网无瓶颈的快速响应系统：KJ316从间隔层的单元设备采用以太网的通信方式，加之单元设备内部采用了高效率的平衡式通信方式，使得KJ316在
