1 引言 

隨著網(wǎng)絡(luò)時(shí)代的到來，煤礦井下設(shè)備現(xiàn)代化程度在不斷提高，具備各種功能的煤礦用監(jiān)控系統(tǒng)也已不斷應(yīng)用到我國的主要煤礦中。監(jiān)控系統(tǒng)應(yīng)用不但使信息更加快捷、安全更有保障，而且也大大地提高了生產(chǎn)效率。

KJ79煤礦井下高壓電網(wǎng)監(jiān)控系統(tǒng)是中船重工集團(tuán)汾西機(jī)器廠在充分吸收先進(jìn)技術(shù)的基礎(chǔ)上，依托工廠20多年來研制生產(chǎn)礦用電器的成功經(jīng)驗(yàn)研制開發(fā)的。該監(jiān)控系統(tǒng)采用工業(yè)現(xiàn)場總線將具有網(wǎng)絡(luò)通訊功能的高壓真空配電裝置網(wǎng)絡(luò)，利用高壓真空配電裝置工作狀態(tài)的實(shí)時(shí)監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)煤礦井下高壓供電系統(tǒng)的實(shí)時(shí)監(jiān)控。

2  KJ79煤礦井下高壓電網(wǎng)監(jiān)控系統(tǒng)的組成及功能指標(biāo)

2.1  系統(tǒng)組成

KJ79煤礦井下高壓電網(wǎng)監(jiān)控系統(tǒng)（以下簡稱監(jiān)控系統(tǒng)）主要用于煤礦，對(duì)煤礦井下高壓供電進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控。監(jiān)控系統(tǒng)主要由BGP6—6WT礦用隔爆兼本質(zhì)安全型網(wǎng)絡(luò)通訊高壓配電裝置（以下簡稱配電裝置）、KLY1隔爆兼本安型中繼站（以下簡稱中繼站）及地面控制中心站（以下簡稱中心站）組成。采用工業(yè)現(xiàn)場總線將上述設(shè)備相連，實(shí)現(xiàn)監(jiān)控系統(tǒng)功能。

2.2  系統(tǒng)主要技術(shù)指標(biāo)及功能

a)監(jiān)控系統(tǒng)采用總線形網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)、雙絞線基帶傳輸、多主工作方式；

b)中心站主機(jī)可接2臺(tái)，一臺(tái)用于監(jiān)測、監(jiān)控工作，另一臺(tái)作為備用，用于監(jiān)測工作，并可配接大屏幕投影系統(tǒng)；

c)具有實(shí)時(shí)故障報(bào)警功能，故障上傳時(shí)間小于1s；

d)最大通訊距離：不小于20km；

e)最大通訊配電容量：127臺(tái)；

f)通訊速率：5kbps；

g)誤碼率：不大于10^－8；

h)可遙測配電裝置的工作電壓、工作電流、功率、零序電流、零序電壓的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)；

i)可遙信配電裝置的門聯(lián)鎖(門開/門合)、綜保整定值、遠(yuǎn)/近/遙控、停機(jī)/運(yùn)行等工作狀態(tài)；

j)當(dāng)配電裝置處于遙控狀態(tài)時(shí)，能實(shí)現(xiàn)各級(jí)配電裝置遙啟、遙停、復(fù)位操作和防誤操作的聯(lián)鎖控制邏輯；

k)配接通訊控制器可支持通風(fēng)、瓦斯閉鎖。

3  關(guān)鍵設(shè)備

3.1  地面控制中心站

地面控制中心站由UPS不間斷電源、工業(yè)控制機(jī)、通訊接口設(shè)備、打印機(jī)、KJA8通訊安全柵等與功能強(qiáng)大的系統(tǒng)軟件相結(jié)合，完成對(duì)高壓配電裝置的遙測、遙信、遙控?cái)?shù)據(jù)的處理。系統(tǒng)軟件采用Visual Basic6.0和Visual C++6.0混合編制完成，可實(shí)現(xiàn)如下功能：

*高壓電網(wǎng)接線圖顯示功能

a)井下高壓供電系統(tǒng)圖的動(dòng)態(tài)實(shí)時(shí)顯示(供電回路的工作狀態(tài))；

b)各井下變電所配電裝置工作狀態(tài)的動(dòng)態(tài)實(shí)時(shí)顯示(停機(jī)/運(yùn)行狀態(tài))。

*配電裝置系統(tǒng)圖顯示功能

能實(shí)現(xiàn)各配電裝置系統(tǒng)圖動(dòng)態(tài)信息(遙測、遙信數(shù)據(jù))的實(shí)時(shí)顯示。

a)各配電裝置的遙測數(shù)據(jù)的動(dòng)態(tài)實(shí)時(shí)顯示．

工作電壓(kV)、工作電流(A)、零序電壓(V)序電流(A)和功率(kW)五路模擬量；

b)各配電裝置的遙信數(shù)據(jù)的動(dòng)態(tài)實(shí)時(shí)顯示：

①工作狀態(tài)：門聯(lián)鎖(門開＼門合)、控制狀態(tài)1(近控＼其它)、控制狀態(tài)2(遠(yuǎn)控＼遙控)、運(yùn)行狀態(tài)(停機(jī)＼運(yùn)行)；

②故障狀態(tài)：動(dòng)作輸出(故障＼正常)、過載<故障＼正常)、短路(故障＼正常)、漏電(故障＼正常)、監(jiān)視(故障＼正常)；

③保護(hù)整定值狀態(tài)：零序電壓(V)、零序電流(A)、漏電動(dòng)作時(shí)間(s)；過載電流倍數(shù)、反時(shí)限調(diào)整位置、短路電流倍數(shù)和額定工作電流(A)。

*遙控及聯(lián)鎖功能

能實(shí)現(xiàn)各級(jí)配電裝置遙啟、遙停、復(fù)位操作和防誤操作的聯(lián)鎖控制邏輯。

*故障報(bào)警功能試驗(yàn)

能實(shí)現(xiàn)各配電裝置故障報(bào)警的動(dòng)態(tài)實(shí)時(shí)顯示。

*數(shù)據(jù)庫功能

具有各配電裝置遙測、遙信、遙控信息數(shù)據(jù)的記錄數(shù)據(jù)庫。

*事件列表顯示功能

a)能進(jìn)行各配電裝置故障報(bào)警及狀態(tài)參數(shù)變化事件的列表顯示。

b)能進(jìn)行各配電裝置遙控操作記錄事件的列表顯示。

*統(tǒng)計(jì)查詢功能

具有根據(jù)配電裝置名稱、編號(hào)及日期等索引進(jìn)行多種方式的統(tǒng)計(jì)及查詢功能。

*數(shù)據(jù)庫的備份與恢復(fù)功能

具有對(duì)記錄數(shù)據(jù)庫的備份與恢復(fù)功能。

*打印報(bào)表功能

具有打印各種記錄報(bào)表的功能。

3.2  KLY1隔爆兼本安型中繼站

隔爆兼本安型中繼站由隔爆外殼、電源、本安傳輸接口、單片機(jī)控制系統(tǒng)及相應(yīng)控制軟件構(gòu)成，主要完成通訊數(shù)據(jù)的高速處理和交換，增強(qiáng)網(wǎng)絡(luò)帶載能力，是實(shí)現(xiàn)煤礦井下監(jiān)控系統(tǒng)中網(wǎng)絡(luò)通訊距離延長和增加節(jié)點(diǎn)容量的數(shù)據(jù)交換設(shè)備。網(wǎng)絡(luò)中不加中繼站時(shí)通訊距離為5km，每加一個(gè)中繼站距離增加5km。

3.3  BGP6—6WT礦用隔爆兼本質(zhì)安全型網(wǎng)絡(luò)通訊高壓真空配電裝置

該配電裝置適用于煤礦井下三相交流中性點(diǎn)不直接接地、額定頻率為50Hz、額定電壓6kV、額定電流至500A的供電系統(tǒng)中，對(duì)供電系統(tǒng)進(jìn)行控制和保護(hù)，也可用于控制不頻繁起動(dòng)的高壓電機(jī)。配電裝置中的通訊控制器向監(jiān)控系統(tǒng)傳送配電裝置的各種電量參數(shù)和各種故障狀態(tài)信息以及接受來自中心站的各種指令。

該配電裝置還可實(shí)現(xiàn)本安型遠(yuǎn)方控制。

配電裝置主要技術(shù)指標(biāo)：

a)額定電壓：6kV；

b)額定電流：50A～500A,

c)額定頻率：50Hz；

d)額定短路開斷電流：12.5kA(有效值)；

c)額定短路開合電流：31.5kA(峰值)：

f)額定短時(shí)耐受(熱穩(wěn)定)電流12.5kA(有效值)；

g)額定峰值耐受(動(dòng)穩(wěn)定)電流31.5kA(峰值)；

h)額定短路持續(xù)(熱穩(wěn)定)時(shí)間2s；

i)額定短路電流開斷次數(shù)：30次；

j)隔離插銷的機(jī)械壽命為：2000次；

k)斷路器機(jī)械壽命為10000次；

l)故障動(dòng)作時(shí)間：<0.1s。

配電裝置中通訊控制器主要功能指標(biāo)：

a)采集工作電壓、工作電流、零序電壓、零序電流、有功功率五路模擬量；

b)采集綜保動(dòng)作輸出、門開/門閉、近控/其它、遠(yuǎn)控/遙控、停機(jī)/運(yùn)行五路開關(guān)量；

c)讀取十一路數(shù)字量(綜保整定值及故障狀態(tài))：過載電流倍數(shù)、反時(shí)限調(diào)整位置、短路電流倍數(shù)，零序電流、零序電壓、漏電延時(shí)、額定工作電流、過載、短路、漏電、監(jiān)視；

d)接收并執(zhí)行三個(gè)網(wǎng)絡(luò)指令：啟動(dòng)、停機(jī)、復(fù)位；

e)采用LCD液晶漢字顯示屏分屏循環(huán)顯示如下信息：工作電壓、工作電流、零序電壓、零序電流、有功功率、門開/門閉，近控/其它、遠(yuǎn)控/遙控、停機(jī)/運(yùn)行及整定值數(shù)據(jù)(過載電流倍數(shù)、反時(shí)限調(diào)整位置、短路電流倍數(shù)、零序電流、零序電壓、漏電延時(shí)、額定工作電流)；

f)通訊參數(shù)與系統(tǒng)相同。

4  結(jié)束語

KJ79煤礦井下高壓電網(wǎng)監(jiān)控系統(tǒng)及其配電裝置通過了國家煤礦防爆安全產(chǎn)品質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)中心(撫順)和煤炭工業(yè)常州通訊監(jiān)控產(chǎn)品質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)中心(常州)的全部安標(biāo)委托檢驗(yàn)(型式試驗(yàn))工作。經(jīng)檢驗(yàn)樣機(jī)完全符合國家有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)、法規(guī)和產(chǎn)品企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的要求。并取得了防爆合格證和煤礦安全標(biāo)志證書。監(jiān)控系統(tǒng)及其配電裝置完全具備了推廣的條件。

KJ79煤礦井下高壓電網(wǎng)監(jiān)控系統(tǒng)的研制成功，使中船重工集團(tuán)汾西機(jī)器廠成為了國內(nèi)第一家完成了有關(guān)高壓配電裝置監(jiān)控系統(tǒng)的全部安標(biāo)辦理過程的企業(yè)單位。

收稿日期：2004—03—01

作者簡介；王曉敏(1972—)，男，工程師，1994年西北大學(xué)航海學(xué)院工業(yè)自動(dòng)化專業(yè)畢業(yè)，主要從事測控方面的科研開發(fā)工作，汾西機(jī)器廠設(shè)計(jì)研究所研究三室室主任。

陳榮海(1964—)，男，研究員，1985年西北工業(yè)大學(xué)航海學(xué)院檢測技術(shù)與儀器專業(yè)畢業(yè)，主要從事電器開發(fā)及管理工作，汾西機(jī)器廠電器研究所所長。

李宏偉(1967—)，男，高級(jí)工程師，1990年西北工業(yè)大學(xué)航海學(xué)院工業(yè)自動(dòng)化專業(yè)畢業(yè)，主要從事科研開發(fā)及管理工作，汾西機(jī)器廠設(shè)計(jì)研究所所長。