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65引言随着社会经济的不断发展，如何解决现有能源短缺问题是维持经济发展的关键。从当前我国能源结构组成来看，煤炭依然占据着主导地位，因此如何提高采煤方式自动化、增强煤矿电力系统运行的稳定性对于我国能源安全具有十分重大的现实意义。并且，考虑到煤矿井下电气设备故障对生产安全以及企业经济效益的影响，也需对煤矿电力监控系统自动化、智能化加强研究，这样才能充分发挥电力监控系统的社会经济价值。煤矿电力监控系统的研究与分析张太浩（河北能源职业技术学院，河北 唐山 063000）摘 要：本文通过分析煤矿电力监控系统相关资料及现场应用，分别对系统的组成、功能进行了详尽的阐述，分析了煤矿电力监控系统设计方案，并对其实现条件进行了叙述，从理论与实践两个层面分别对煤矿电力监控系统进行了研究与分析，阐明了电力监控系统在煤矿供电中的重要性。关键词：煤矿；电力监控系统；监控主机；系统设计 中图分类号：TD611 文献标识码：A 文章编号：1671-3974（2023）02-0065-04Research and Analysis of Coal Mine Electric Power Monitoring SystemZhang Taihao（Hebei Energy College of Vocation and Technology,Tangshan,063000,China）Abstract:Through analyzing the relevant information and on-site applications of the coal mine power monitoring system,this paper expounds the composition and functions of the system in detail,then analyzes the design scheme of the coal mine power monitoring system,and describes its implementation conditions.It studies and analyzes the coal mine power monitoring system from both theoretical and practical levels,and expounds the importance of the power monitoring system in coal mine power supply.Key words:coal mine;power monitoring system;monitoring host;system design1 煤矿电力监控系统的组成对于煤矿企业来说，利用监控系统对电力以及生产工作进行实时监控十分重要,具体体现在以下两方面：一是借助电力监控系统能够对井下信息进行全面获取，从而提升井下安全生产能力；二是电力监控系统自动化与信息化水平的提升，有助于推动煤矿企业生产效率的提高，从而增强煤矿项目的经济效益1。虽然当前我国各煤矿电力监控系统在结构方面存在着一定差异，但是大多由三部分所组成，即设备层、通讯平台层与地面监控层，如图 1 所示。收稿日期:2023-3-22作者简介:张太浩（1980-），男，工程硕士，河北能源职业技术学院培训部机电教研室主任、高工，研究方向：自动化、供配电。河北能源职业技术学院学报Journal of Hebei Energy College of Vocation and Technology 第 2 期（总91 期）2023 年 6 月No.2（Sum.91）Jun.2023图 1 煤矿电力监控系统结构组成66张太浩，煤矿电力监控系统的研究与分析了解，及时发现存在的越限故障。此外，一旦警报发生时，系统不仅会发出声音信号，而且还会对故障类型、发生时间等信息进行自动整理，并在指定的信息窗口中进行展示，从而提升故障问题的处理效率。除此之外，当跳闸动作以及保护信号发出时，电力监控系统还能通过推演展示事故回路所在画面。远程控制功能。通过地面监控主站，能够借助网络实现对设备层的远程控制，了解矿井下各电气设备的运行效率以及隐患，以此达到电力系统的无人值守。具体的远程控制功能包括：远程分合闸操作、设备参数的设定等。这样一来，具有系统权限的管理人员便能在监控网络的支持下，完成对各配电装置的远程操控。信息存贮与查询功能。通过将电力设备信息进行储存，工作人员便能在缓存的数据中对数据进行查询。其中，故障信息的记录与查询，可以通过表格的形式展现出所要查询时段的故障记录，并通过打印机打印出日报表，从而完成对故障的统计。同时，工作人员还可以按照时间段对被测量的参数信息以及历史数据进行查询，然后以曲线的形式对数据进行展现，比如功率因数曲线、日负荷曲线等，并借助打印机进行打印，以此提高工作效率。由于系统还具有Web功能，因此还可以基于组件连接 Internet，帮助管理人员在移动设备上实时查询电力系统状态。人机对话功能。通过电力监控系统，能够利用菜单式人机对话对各功能进行控制，比如系统密码的修改、使用权限的修改以及系统的登陆等。此外，根据人机对话功能还能对使用权进行设置，从而提高整个系统管理的安全性。网络接口功能。通过网络接口功能的加入，不仅能进一步强化电力系统远程控制终端的能力，而且还能完成对上下级网络的数据信息实时传输。3 煤矿电力监控系统总体设计方案在对煤矿电力监控系统总体方案进行设计时，需遵循以下原则：可靠性。在电力监控系统中，可靠性指的是系统在运行时的抗干扰能力以及应对外界环境变化的抵抗能力，这也是最为基本的要求。先进性。在对系统进行设计时，应尽可能使用当前先进的技术以及元件设备，比如传感器、元器件、程序设计方法以及输入/输出手段等。通用性。通用性指的是在对系统进行设计时，只需进行少量改动或者不进行改动便可适应于其它的场景，以此提升系统应用的便利性，并减少后期改动所需的成本。合理性。合理性指的是系统软件、硬件的设计其中，地面监控层主要由监控中心组成，在整个系统结构中处于最核心的地位，分别由监控计算机、电源、服务器以及防雷模块等组成。从监控中心操作系统来看，大多采用 Windows 操作系统，通过配置相应需求的组态软件，实现对电力系统的实时监测，并借助分层信息结构实现煤矿电力信息的共享。通信平台层的功能作用主要体现在监控中心与分站之间的联系与通信方面，分别由光纤以太网以及监控分站设备所构成，普遍采用 RS485 或 CAN 总线。设备层属于整个电力监控系统的金字塔底端，分别由高、低压配电柜及防爆开关等设备元件组成，此外还包括了照明设备以及各类传感器等。2 煤矿电力监控系统的功能分析由于煤矿生产对安全性以及经济效益要求较高，因此在对煤矿电力监控系统的优劣性进行评价时，通常将实用性、可靠性、经济性以及扩展性作为主要的衡量指标。在不断的应用与发展中，当前煤矿电力监控系统逐渐延申出了许多功能，比如遥测、遥控、遥视等。其各项功能的实现十分简单，管理人员只需借助监控系统主机，通过简单的操作便能完成各类信号的传输，实现对矿井内各通信分站程序的远程修改与控制，并完成各类参数的调整。同时，还能借助一系列指令对设备开关状态进行改变，远程完成自动重合闸操作等。此外，通过接入煤矿信息网络，还能通过系统软件对电力系统各环节的运行状态进行实时监测，对运行数据进行查询，其具体功能主要体现在以下七个方面：数据采集功能。利用监控中心主机，能够对各监控通信分站所收集的电力数据进行实时记录，并在计算机的支持下对数据进行分析与处理，实现电力信息数据的可视化。其中，所传输的实时数据主要包括有电流、电压信息、功率因数等。同时，各监控通信分站还能实现对保护设备的自动检查，检查数据借助光纤传输至监控主机；矿井环境监测功能与实时供电状态显示功能。操作人员通过监控中心主机能对各监测设备的运行状态进行实时监测，利用简单的指令就能将被测量的电力参数以及历史记录进行可视化展现。同时，被监测的各项参数信息还能被自动处理与分析，并转化为相应的变化曲线2。此外，将监控主站与摄像仪进行连接，还能对整个变电所进行全面监控，并将监控视频信息存储在服务器中，可供管理员随时进行查看。预警报警功能。通过地面监控层的传感器，可以对矿井内异常参数值进行记录并发出警报。同时，利用监控中心主机还能对越限以及故障报警的过程进行显示，从而帮助管理人员对电网运行状态进行实时67都需考虑到后期的维护与管理，确保设备以及软件得到便利的维护。此外，在设计时还需确保所选设备、元件符合煤矿安全规程中的要求，与煤矿生产环境相适应3。经济性。经济性指的是在系统设计时需考虑成本因素，优先选择满足系统要求且成本更低的设备、元件，使整个系统具备高性价比。3.1 地面监控系统设计在对地面监控系统进行设计时，分别需要配置通讯柜、服务器以及监控站等设备，系统结构设计可采用分布式，可分别选择单机系统与多机系统，并通过网络设备组成以太网，实现对各分站监控系统的连接。这样便能对井下变电所实现远程监控，并对各项电力参数数据进行记录与打印，完成远程的参数设置与电量管理。3.1.1 井下数据服务器在整个监控系统中，借助井下数据服务器不仅能完成对电网运行历史数据的自动存储，而且还能利用web 服务器实现对井下变电所的监控，具体数据管理流程如图 2 所示。张太浩，煤矿电力监控系统的研究与分析3.2 电力监控分站设计在井下电网结构中，电力监控分站属于第一道控制装置，同样也是整个监控系统中最为基础的一部分。通过电力监控分站，能够对井下电力设备的各项电力参数信息以及运行信息进行自动化采集，并传输给监控中心站。此外，借助监控分站中的指令还能对电力监控系统进行简单的操作，通过调试使整个系统处于最佳运行状态4。从结构上来看，电力监控分站外部使用的是快开式的隔爆外壳，内部结构则包括了模块电源、交换机以及通讯模块，具体结构如图 4 所示。3.1.2 控制中心监控站在地面监控中心内，需要设计一套冗余电力集控系统软件，然后借助以太环网便可实现对数据信息的传输。在整个控制中心监控站内，操作系统软件处于金字塔最底层，是整个软件设计与开发的基础。为确保监控系统的兼容性与便捷性，可采用 Windowsprofessional 作为交互系统，具体结构图如图 3 所示。图 2 数据管理流程图 4 电力监控分站内部结构图 3 监控软件结构图4 煤矿电力监控系统的实现在完成对煤矿电力监控系统的设计后，还需对系统进行调试，确定各设备元件的性能。当系统运行后，工作人员需借助地面监控中心主机，基于各场景的不同情况远程对煤矿生产活动进行调度与指挥。当故障发生后，可以借助故障报警及信息显示，帮助维修人员及时对故障进行处理5。此外，电力监控系统的数据处理与分析功能，还能为煤矿生产中各项决策的制定提供科学的参考依据，达到减少成本开支，提升煤矿生产效率的效果。在实现煤矿电力监控系统建设时，所需的设备及元件如表 1 所示，这些设备均是监控系统组成的基础有退出消息吗有修改消息吗打开相应数据库操作信息的预修改把修改的参数存入数据库退出68张太浩，煤矿电力监控系统的研究与分析及必要条件。表 1 设备表设备名称型号规格数量UPS 电源2KVA，2H 在线1 台千兆网核心交换机1 台百兆网核心交换机1 台隔爆型摄像机及附件2 台监控计算机（含 22 寸显示器）2 台与第三方接口软件1 套SQL SERVER 20002 套WINDOWS XP 专业版3 套OPC SERVER1 套组态工具软件KJ3601 套监控应用软件1 套隔爆型电力分站（包括后备电源，工业交换机，液晶显示等）数据通讯及数据库管理软件KJ360-F1 台录波分析软件1 套定值管理软件1 套Web 服务软件1 套线缆、插座等辅材1 套数据通讯及数据库管理软件1 套机架式光缆终端盒1 台通讯服务器IPC6101 台矿用安标通信电缆km当上述设备及元件达到现场后，负责人需专门展开开箱性能检查，并在设计图纸以及合同细节的参考下，对设备型号、规格、数量等参数进行检查，并做好相应记录，一旦这一过程中发现问题，需及时进行更换或索赔。结语通常情况下，煤矿电力监控系统主要由设备层、通讯平台层与地面监控层三部分所组成。本文结合现有研究，对煤矿电力监控系统智能化设计方案、设计原则以及所需设备元件进行了综合阐述，分别从理论层面与实践层面分析了煤矿电力监控系统的实现条件，并叙述了煤矿电力监控系统自动化、信息化控制下对生产安全、经济效益、社会效益所带来的价值。总的来说，在如今成泽军.基于工业以太网的煤矿电力监控系统设计 J.机械工程与自动化,2022(03):176-178.刘国林,苗满文.煤矿井下供电过程电力监控系统应用研究J.能源与环保,2022,44(05):249-254.刘波.煤矿电力监控系统设计研究 J.能源与节能,2022(04):176-178.毛小学,李晓亮,武伟伟.自动化电力监控系统在煤矿中的应用 J.中国新技术新产品,2021(11):45-47+87.张楠,刘伟.煤矿电力监控系统的研究与分析 J.山西煤炭,2020,40(03):55-60.12345煤矿资源大量开采、经济结构转型的背景下，电力监控系统在煤矿生产中的应用前景十分可观。参考文献：