KJ360无人值守矿用电力监控系统的研究与应用

徐博鸿

（陕西有色榆林煤业有限公司，陕西 榆林 719000）

引言

随着煤矿开采自动化、智能化、无人化进程的推进，煤矿供电系统逐步向无人值守方向转变。煤矿供电系统的自动化水平的不断提高，不但可以减少煤矿供电岗位工作人员，并且能够实现供电系统的安全可靠。杭来湾煤矿在无人值守矿用电力监控系统建设方面的工作不断推进，本文以研究无人值守矿用电力监控系统为出发点，重点分析了该系统的组成以及各个子系统的功能，该系统的主要组成部分包括地面主站监控调度模块、KJ360-F矿用监控分站模块和ZBT-11高开保护器、ZBT-11c型防越级跳闸综合保护器。

1 KJ360矿用电力监控系统

KJ360矿用电力监控系统主要包括三部分：地面主站监控调度模块、KJ360-F矿用监控分站模块和ZBT-11高开保护器。变电所综合保护器与监控分站模块的连接方式为双绞线模式，各个监控分站模块与总监控网端进行融合，通过光纤以太网进行数据的传输和联系，与监控调度模块有机结合组成监控系统。其构成示意图如图1所示。

2 地面主站监控调度模块

地面调度模块包括通讯服务器、数据汇总分析服务器、实时监控工作站。系统硬件既支持单机系统，也可支持多级系统。系统运算软件采用B/C/S三层体系结构，采用C++语言编写，是一个专业的电力组态与监控软件，数据库支持Sybase、Oracle、DB2、SQL系统，除实时监控功能外，还支持视频联动、定值远程设定、录波分析、电能管理、负载效率分析、故障自动定位等功能，如图2所示。

3 KJ360-F矿用监控分站模块

KJ360-F矿用监控分站模块是各个子系统数据收集和分析的中枢，主要负责保护装置与地面调度模块的数据交换工作，分站模块实现子系统数据的集中汇集，并检测分析各个子系统的运行状态，与综合保护器共同实现单相接地选线功能。监控分站的组成部件包括工作电源（防爆型）、通讯服务器，其中通讯服务器采用嵌入式，具有支持多波特率、多规约的特点，该服务器可以接入PLC、摄像头、探测器等多个终端服务块。

1）额定供电电压为AC127 V，工频50 Hz；整机功率不大于55 W。

2）与ZBT-11系列高开离开综合保护器的本安型传输口接口数据：8个RS485/RS232（可选择）；传输方式：主从、半双工、RS485；传输信号最高开路电压峰峰值：不大于10 V；传输信号最大工作电压峰峰值：不大于10 V；传输信号最大工作电流峰峰值：不大于4 mA；直流电阻不大于12.8Ω/km。

3）与地面中心站光传输口传输方式：半双工单模光纤波长1 310 nm；发射功率：大于等于-13 dBm；接收灵敏度：不大于-28 dBM；最大传输距离为20 km（光纤衰减0.4db/km）；备用电池工作时间：不小于4h。

4）支持路由、桥接模式网络构架。视频接口：两路模拟视频信号输入，压缩编码后经以太网传输到地面；矿用电力系统分站相当于：一台通讯服务器、一台当地监控后台、一台漏选装置、一台录播处理器、一台以太光纤交换设备、一台不间断电源。

监控分站的主要功能介绍：一是先进的遥控通信功能。在地面中心站即可实现高低压开关的控制，并实时监测高低开关的开合状态。出现故障时，自动发送预警信号；故障处理后，地面中心站即可实现预警动作的复位。并且保护定值的调整工作可通过遥控进行操作。二是完备的监控功能。对系统运行的数据进行实时监测，检测的参数内容包括供电系统的电流、电压、有/无功功率、有/无功电量、设备运行功率因数、绝缘性能频率等。三是显示内容具体详细。显示设备用电负荷信息、天/周/月/年的用电量统计信息，可实时打印供电系统的路波图和各种用电信息曲线图。四是联网方式灵活多样。支持点对点、多点辐射通信并网方式，具备宽带融合、无线网络融合、Intel网多种融合方式，可实现用电信息与矿务局电力调度的通信和联络。五是能效管理功能。通过能源预测、指标管理以控制预算实现历史报表分析；通过分阶梯、时段计费以及提高节能意识采取有效措施避峰就谷；通过设备运行能效分析、预警已实时维护保养，早起发现故障，避免事故；通过能效分析，明确矿山企业能效成本构成，使管理者直观掌握能源成本比重以及发展趋势，顺应国家节能减排政策，降低企业能源消耗成本，提高经济效益。

4 ZBT-11高开保护器

ZBT-11高开保护器为矿用高开综合保护器，采用数字化控制技术，具备计量、监控、通讯、保护预警、控制保护动作的功能，具有精度高、稳定可靠的特点，采取双CPU结构实现保护定值的连续可靠，其与光纤环网的连接如图3所示。

该保护器安装在PJG/PBG矿用隔爆型高压开关内，采用数字化处理技术。保护性能可靠，设置了速断保护、限时速断保护、过载保护三种模式，三种模式的保护电流和时间分别独立设置，确保了上下级的配合协调保护，避免越级跳闸现象。

5 ZBT-11c型防越级跳闸综合保护器

ZBT-11c型防越级跳闸综合保护器适用于煤矿井下供电系统电网，要求其中性点不直接接地或中性点经消弧线圈补偿接地，安装于高压磁力启动器开关内，实现对高压开关的检测、控制、保护，其构成如图4所示。该保护器实现了纵差保护、零时延智能后备保护以及母线差动保护装置，能够实现故障区域的零秒速断。设定纵差保护动作时间小于35 ms，智能后备保护延时时间为0 ms；通讯线路的数据传输最大耗时小于5 ms。

6 智能电力监控系统应用

该系统爱在杭来湾煤矿应用以来，煤矿变电所的越级跳闸难题彻底解决，同时极大地改善了漏电保护选择问题，并且该系统具备的零延时智能保护功能和高精度漏电保护功能实现了电网的安全稳定运行。

7 结语

KJ360无人值守电力监控系统配置了地面主站监控调度模块、KJ360-F矿用监控分站模块和ZBT-11高开保护器、ZBT-11c型防越级跳闸综合保护器四大主要组成部分，该系统实现了越级跳闸难题的根治，同时实现供电系统在减员增效的前提下的安全稳定运行。