基于KJ360的井下供电远程监控自动化系统

张剑慧

(山西晋城无烟煤矿业集团有限责任公司，山西 晋城 048006)

近年来，国家在重点行业相继开展“机械化换人、自动化减人”的科技强安行动，煤矿作为高危行业，是国家科技强安行动的重点行业。煤矿科技强安行动的方向，就是自动化、智能化、无人化。作为煤矿的动力来源和基础网络，井下供电系统的安全、智能、稳定是推进煤矿科技强安行动的重要基础，将煤矿井下供电系统改造成为无人值守的自动化系统，不但可以减少岗位人员，还可以提高煤矿供电系统的安全与稳定，为整个煤矿的安全生产奠定必要的技术支撑，全面提高煤矿的装备水平。

1 KJ360矿用电力监控系统的构成

KJ360矿用电力监控系统分为设备层、变电层、通讯平台层、地面监控层。设备层主要由煤矿井下各变电所内高压开关的综合保护和低压电器的保护模块构成，主要功能是对开关运行数据的采集与计算，并在必要时完成保护动作的执行以及将开关的运行数据传输至变电层。变电层由分布在变电所内的监控分站构成，主要功能是完成与上层监控主站的通信。通讯平台由分站内部集成的以太网交换机构成，主要功能是构成一个光纤以太环网，为数据的传输提供平台。地面监控层主要由分布在调度指挥中心与机电管理部门、运行工区等地的监控主站构成，同时还包括一套专门设计的组态系统，主要功能是对整个供电系统进行监测、控制、统计和分析。

2 KJ360矿用电力监控系统的主要功能

KJ360矿用电网监控系统有4个主要功能：对运行数据进行采集、对井下开关进行遥控、对开关的保护功能进行检测和所有数据的实时记录与报警。数据采集功能主要体现在系统可以对电力线路的电压、电流等参数以及断路器、刀闸的开合状态、保护装置的运行信号等，实时监测、采集、整理，上传至主机。遥控功能主要体现在系统能够对井下变电所的开关和启动器实现远程分合闸，并具有本地控制和远方遥控两种模式，由就地控制器硬件闭锁，防止误操作。检测保护功能主要体现在系统可以对井下变电所的开关和启动器分合闸、过流过压等保护功能是否正常进行检测及测试，如出现异常则进行报警并储存。实时记录与报警功能主要体现在系统可以对历史数据记录在系统自带的磁盘中，并形成曲线以供查询。

3 井下供电远程监控自动化系统的建设方案

3.1 系统的总体构成

某矿井下有中央变电所、南翼变电所等5个主要变电所。建设供电远程监控自动化系统，先要将各个变电所内的开关和启动器的数据采集到一起，上传至变电所内的监控分站中，构成各自的子系统；各个监控分站通过光纤连接到一起，构成环网，再通过交换机，与地面监控主站进行通信。系统总体构成见图1.

图1 煤矿电网监控系统构成图

3.2 井下变电所的建设及选型

井下变电所的供电监控系统部分由高压系统、低压系统、视频监控系统和一个监控分站构成。高压隔爆开关内的综合保护装置及低压开关内的综合保护器，分别通过485通信网络将数据传入监控分站。另外，每个变电所还需安装2台本安型摄像仪，监控变电所的运行情况，将视频信号编码后与分站一起，接入光纤环网。

该系统的监控分站，其主要作用是设备层与监控层的通信中转，同时它还构成了变电所的子系统。在整个电力监控系统中起着承上启下的关键作用。选用山源公司的KJ360-F监测系统，它可以适应煤矿井下的严苛环境，是专门研制的防爆型通信设备，由开关电源、UPS、通信服务器及以太网交换机构成。其示意图见图2.

图2 KJ360-F内部结构示意图

由图2可知，KJ360-F内置了以太网交换机及光电转换模块，有2对光缆接口，既方便点对点的连接，也能构成双环自愈的光纤一台环网，也可以借用外部的以太网传输数据，而不需要增加额外的设备。除此之外，它还带有规约转换的功能，外接一个规约转换模块，将第三方智能设备的数据采集过来，通过第三方开放的数据传输协议解码数据，并按照统一的数据传输协议重新编码，就可以整合第三方的智能设备，方便矿井在不更换保护的基础上，实现数据的互通。

3.3 地面监控中心的建设

地面主站构成示意图见图3。由图3可知，地面监控中心由硬件与软件两部分组成。硬件包括电脑主机、监控工作站、UPS电源、打印机等设备，主要由数据服务器、通信服务器、监控工作站构成。数据服务器和通信服务器安设在调度指挥中心的监测机房，其中数据服务器主要用来存储系统中的历史数据和对数据进行处理，实现日常的报警等功能。通信服务器主要用来完成数据服务器与各终端和工作站的通信交流、通信规约的互相转换，以及一些数据格式化的工作。监控工作站可以设立在调度中心、机电科、运行工区等不同的地方，通过对不同的工作人员授予不同的工作权限，为不同的管理人员服务。

图3 地面主站构成示意图

4 结 语

井下供电远程监控自动化系统建成以后，除对井下变电所高低压电气设备实现了基本的遥测、遥信、遥控、定值遥调功能外，还能对电网进行故障自动定位、自动判断故障区段、自动给出恢复供电预案，并具备一键式快速恢复供电功能，提高了供电系统的管理水平。

除此之外，此系统实现了对高低压开关、照明综保、移动变压器等设备的遥测、遥信、遥调等功能，并实现了对变电所的远程视频监视，使得地面对井下变电所的监控像在变电所本地一样，为实现井下变电所无人值守创造了条件，提高了煤矿信息化、自动化管理水平。