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改进的煤矿供电网络安全监控系统主要由地面集控中心、工业以太环网、监控分站、电气设备智能控制模块等组成。教学矿井的中央变电所、中央水泵房、盘区配电点、采煤工作面等配备有带微处理器的高性能智能开关设备，微处理器通过监控分站和以太环网完成与集控中心的连接，实现集控中心对井下智能电气设备的遥视、遥调、遥控等功能。监控系统中地面井下设一个环网，被控电气设备通过RS485总线与监控分站组成一个监控子系统，监控分站间的通信线路为以太环网，数据交换采用以太网交换机进行。系统中贯穿地面井下的以太环网主干网络传输速率为100Mbps，该环网提供备份链路，当网络中某个交换机出现故障，可以在500ms内切换到备份连接。井下原有的各种底层设备、现场总线、监控子系统等可方便地就近接入主干环网。井上部分包括地面变电所的监控分站及集控中心监控主站，井下部分包括井下监控分站、通讯光缆和设备微机综合保护装置等。所有与监控分站连接设备的运行信息都通过环形网络传输到集控中心监控主站的电脑上显示。工作人员在地面上即可以方便地监视全矿所有智能供电设备的运行信息，又可以对其进行远程控制。监控分站安装在监控主站与智能供配电设备之间，接收被控设备的运行信息并进行初步数据处理，将处理结果通过以太环网上传至地面集控主机，也可以把初步处理后的数据实时输出，其输出设备为被控设备的控制器和报警装置，实现对电气设备的实时控制和保护。该系统中选用KJ254-F型矿用隔爆兼本质安全型传输分站，其适用于井下潮湿和有瓦斯及煤尘爆炸的危险场所，具有PLC功能，可独立运行用来完成对设备的参数设置、监测及控制功能，实现软件化控制、自动检测设备等；也可连接在通信网络中，完成集控中心与井下电气设备的通信连接。监控分站到智能设备终端保护装置之间的传输介质选用矿用阻燃通信电缆，信号传输方式为异步时分制RS485传输，最大距离可为1km，信号传输速率为1200bps。整体网络初步设计为由信息站、服务器、工控机、大屏幕液晶显示器和安全设备等组成，实现对井下被控设备的实时运行数据读取和监控。同时，大屏显示系统可实时显示被测变电所及采煤工作面的环境，由大屏幕控制器对显示视频进行控制。工程师站和操作员站可用于对井下各监控子系统进行监测和控制，功能相同，实际使用时可互为后备，保证监控的可靠性。控制网使用硬件防火墙共同构成调度室网络与外部网络的隔离连接，以保证调度指挥中心网络的相对独立性，保证网络安全运行。工作站可以实时显示和查看接收井下设备的数据、画面、表格和管理信息等，可在集控中心对井下智能设备进行遥测和遥控等操作。
2煤矿供电网络安全监控系统软件设计
2.1监控主站系统软件
地面集控中心服务器操作系统选用Windowssever2012简体中文版，主要安装实时监控和历史数据存储等软件，完成矿井供电网络中被控设备实时运行参数的存储、运算等。监控中心主机上安装MCGS监控组态软件和MaTLaB软件。MCGS根据教学矿井的供电系统图和井下电气设备具体安装工作情况做出电网监控系统人机交互界面，在屏幕中可以显示整个矿井电气设备运行信息的监控界面，也可以切换到每个监控子系统，各子系统有分画面，即能全面了解整个教学矿井供电系统中各智能供配电设备的实时运行情况，也能详细查看单个设备的历史运行信息及数据变化趋势，实现各子系统间的信息共享。同时完成现场数据采集与处理，报警和安全机制、动画显示等功能。MaTLaB软件用来计算井下供电网络中各被控设备的电气参数，进行继电保护的整定计算和优化，将整定结果传送至组态软件的数据处理模块。组态软件接收到MaTLaB的数据处理结果以后，并将之与整定的被控设备的运行状态数据进行比较，实时分析设备的工作状态，最后在监控软件界面上进行正常显示或报警。设备运行信息存储软件选用SQLSERVER2012标准版，利用SQL语言可以操作数据库，具有对设备运行信息数据库表的新增、删除、更新、查询等功能。系统软件中历史数据库的制定和数据存储是面向煤矿电气设备的运行参数及环境信息，如电压、电流、温度、工作状态等。传感器测得的设备的运行状态及环境参数通过RS485通信传输给监控分站，分站通过网络接口把测得的信息传输给环形网络到井上集控中心的监控主站，进行数据处理、存储、显示和网络等，监控分站也可以接收地面发送的控制信息对电气设备进行控制，从而实现系统的整体监控功能。
2.2系统软件主要功能
（1）信息的综合功能
集控中心将各子系统的数据信息进行综合处理，将分析后的数据信息在人机交互界面上进行显示，对井下设备进行远距离观察和控制，在服务器中存储以便调用和查询，接入到网络中进行数据共享等。系统中软件要求矿井的供电监控网络化功能满足教学矿井供电信息自动化需求，具有良好的扩展性。
（2）环境监测
在井下安装温度、烟雾、湿度等传感器来监测井下环境信息并故障报警，另外井下还安装有摄像头对工作环境进行视频监视。当接收数据异常超越报警整定值时，系统触发启动智能报警功能进行声光报警。
（3）电源监测
系统对被控电气设备的电网电压、电流、功率等信息实时采集并显示，把测得的数据与预先整定值进行比较，如果有故障系统将启动智能报警功能。
（4）图形画面监控
组态软件的监控界面上直观地显示井下的供配电关系并实时监控智能电气设备的运行信息和数据，当故障发生时，画面相应的位置颜色或状态显示改变，同时产生报警信息。
（5）网络浏览功能
系统可将接收的井下各智能供配电设备的实时运行参数信息接入到矿井网络中，供矿上其他部门工作人员通过网络进行查询和监控。
（6）数据系统分级管理
软件系统为不同工作人员设定不同的访问权限，实现井下供配电设备的安全监测信息、设备运行信息及其他安全信息的分类显示等。
3结论
该文介绍了基于运城职业技术学院教学矿井供电网络的煤矿供电网络监控系统的设计与实现，系统中采用先进的工业以太环网通讯技术和电气设备智能控制技术，对井下的电气设备进行实时的运行状态监测和控制，及时发现井下设备故障趋势以保证供电网络的稳定性。该系统具有良好的用户操作界面，监控界面可以直观地显示井下电气设备连接关系及实时运行状态，且可对设备进行远程控制，功能强大，易于使用。
作者：胡媛媛 李乐乐 杨霞 单位：运城职业技术学院 国网新绛县供电公司
