基于工业以太网与现场总线的煤矿井下供电监控系统设计

  本文关键词：基于工业以太网与现场总线的煤矿井下供电监控系统设计，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：近年来，随着自动设备在现代煤矿企业中的广泛应用，井下供电设备成为煤矿井下生产、控制的重要支撑。煤矿井下供电设备在出现短路、漏电、过压等故障时，其保护装置会自动分闸，切除故障线路，造成停电事故，给井下供电系统稳定运行带来隐患，因此，大多井下变电所会有专门人员巡检开关及保护装置的状态，确保供电系统稳定运行。但随着开采的深入，配电点的增加，单纯的人工巡检不仅效率偏低，而且无法快速确定事故地点、及时排除故障，造成供电系统停送电周期长，影响煤矿采区的工作效率，甚至危及生产安全。 煤矿井下供电监控系统是一种煤矿矿井自动化系统，能够远程集中监测井下供电设备运行状态，对保护装置动作参数进行远程整定，在调度人员允许时远程投、切保护装置，使工作人员实时掌握井下供电情况，并在保护装置动作时快速获知故障位置及类型，及时制定对应措施并排除故障，缩短停电时间，保证生产安全。对于一个实际的井下供电监控系统，现场数据的采集及通信网络的构建至关重要，但在目前的井下供电监控系统设计方法中，数据采集过于依赖供电设备的信号输出接口，不具有采集矿用传感器信号的能力；通信方式较为单一，且主从通信网络占主体，造成通信不稳定，且对微控制器的开发设计较少，限制了通信网络性能的进一步提高。因此，设计一种以微控制器为基础，能够兼容矿用传感器信号，且具有多样化可靠通信能力的煤矿井下供电监控系统具有重要意义与应用价值。 本课题提出了一种基于工业以太网与现场总线的煤矿井下供电监控系统设计方案，通过对供电系统运行信息的采集、共享，并设计远程终端进行监视、控制操作，实现对供电设备的远程监测，保护装置动作参数的远程整定，同时在调度人员允许时，对保护装置进行投、切，完成井下供电设备的远程综合管理，使工作人员实时了解井下供电情况，掌握事故处理的主动性。本课题主要进行了以下方面的研究： 1、设计了以井下监控单元、地面集控中心及通信网络为构架的煤矿井下供电监控系统。监控单元以STM32为主控制器，设计信号采集电路，显示操作界面，RS485、CAN及以太网通信接口，实现数据显示、状态监控、参数整定等功能，并经通信接口上传供电设备的运行信息到集控中心，完成监控点现场情况的汇总，为供电设备的远程监控奠定基础。 2、采用上位机KingView软件设计地面集控中心操作系统，显示供电设备的供电参数、保护限值及保护设备状态等信息，对保护装置动作参数进行远程整定，对保护装置远程投、切，对遥测量、遥信量数据进行记录并存放到数据库中，，并在保护装置动作时，弹出提示窗口，指示动作地点。集控中心作为供电监控系统的总终端，完成对井下供电设备的远程监控，使地面工作人员实时全面掌握井下供电情况，增强供电设备故障处理能力。 3、基于工业以太网与现场总线设计通信网络连接现场供电设备、井下监控单元及地面集控中心。设计具有通信自恢复、数据确认功能的RS485电气隔离接口，通过连接供电设备信息接口完成供电设备访问，实现数据采集与指令传输。基于TCP/IP体系结构，以井下以太网通路为介质，通过以太网接口构建井下监控单元之间的互访网络，并设计网络自诊断机制，完成井下供电信息稳定交互传输，实现各监控点信息共享。根据KingView网络接口特性，以Modbus/TCP协议模型为基础，设计地面集控中心与井下网络的互联通路，使集控中心能够获取现场数据、下达控制命令，实现井下供电情况的远程监控。监控单元设计具有抗干扰性能的CAN通信接口，能够进行监控单元自组网或访问具有CAN接口的供电设备，提高系统通信网络的兼容性。 根据制定的研究方案，设计硬件电路并编写功能程序，构建测试系统进行验证，所设计井下供电监控系统具有如下功能：(1)对井下供电设备的供电参数、保护装置状态等信息进行远程集中监测；(2)对保护限值进行就地与远程整定操作，在调度人员允许时对保护装置进行投、切；(3)在任一监控单元能够查询其他监控点信息并进行整定操作；(4)集控中心将现场数据存入数据库，发生故障后，提示事故位置、故障类型。 基于工业以太网与现场总线的煤矿井下供电监控系统能实时集中监测煤矿井下供电设备运行信息并进行远程整定、控制操作，可应用于配电点分散、环境较复杂的井下生产现场，使工作人员全面了解井下供电信息，掌握事故处理主动性，提高供电网络的自动化水平。

  本文关键词：基于工业以太网与现场总线的煤矿井下供电监控系统设计，由笔耕文化传播整理发布。