煤礦井下電力監測監控系統設計方案
一、系統組成
1．1 數據交換中心
此部分主要由數據採集伺服器和兩臺互為冗餘的網路交換機組成。

數據採集伺服器：主要通過井下隔爆交換機把井下各個電力監控分站的數據採集匯總到此伺服器，完成數據處理及數據備份。

選用了IBM X3500伺服器一臺，做了RAID5磁片鏡像。

網路交換機：採用了雙交換機、冗餘設計，保證了地面集控站與數據交換中心的資料鏈路安全。

選用了CISC029系列的兩台網絡交換機。

1．2 地面集控站
此部分主要配置包括兩臺互為雙機熱備的電力監控伺服器(選用IBM X3500伺服器)和兩臺操作員站(選用DELL工控機)。

主要根據採集的電網數據和友好的軟體平臺，實現電網的運行監視和控制管理。

另外，地面集控站預留了視頻及WEB介面，便於將來擴充視頻伺服器和WEB伺服器。

視頻伺服器主要用於將井下和地面的配電室及變電所現場安裝的攝像頭採集的視頻信號進行監視和保存；WEB伺服器則用於將系統採集的電網數據以網頁的形式發佈到公司的辦公系統網路中，公司領導只要在自己的辦公室打開電腦就可以觀看到全礦的電網即時數據。

綜述，以上體系結構符合集控系統的體系結構原理，滿足了系統功能和性能要求，並且符合即時性、安全性和可靠性原則。

關鍵設備用了冗餘配置。

二、系統軟體
2．1 系統組態軟體
選用了具有良好的開放性和靈活性的SIMATIC WinCC組態軟體，佈置在地面集控站的監控伺服器上，實現用戶的監控需求。

採用此軟體主要有以下優點：
(1)包括所有的SCADA功能在內的客戶機／伺服器系統。

最基本的WINCC系統仍能夠提供生成可視化任務的組件和函數，而且最基本的WINCC系統組件即涵蓋了畫面、腳本、報警、趨勢和報表的各個編輯器。

(2)強大的標準介面。

WINCC提供了OLC、DDE、ActiveX、OPC等介面，可以很方便
地與其他應用程式交換數據。

(3)使用方便的腳本語言。

WINCC可編寫ANSI-C和Visual Basic腳本程式。

(4)具有嚮導的簡易(線上)組態。

WlNCC提供了大量的嚮導來簡化組態工作。

在調試階段還可以進行線上修改。

2．2 系統資料庫軟體
系統選用了力控即時資料庫，它以其強大的功能，為企業資訊化建設提供了完整的即時管理工具，能夠提供及時、準確、完整的產生和統計資訊，為實施企業管控一體化提供穩固的基礎和有力的保證。

其性能主要有：
(1)真正的分佈式結構，同時支持C／S和B／S應用；
(2)即時資料庫系統具有高可靠性和數據完整性；
(3)靈活的擴展結構可滿足用戶各種需求；
(4)高速的數據存儲和檢索性能；
(5)實現了毫秒級數據採集和採集器的時間同步；
(6)以高壓縮比保存數據，實現了歷史數據的海量存儲；
(7)支持OPC、DDE、ODBC、ActiveX等標準；
(8)可以從DCS、PLC以及其他SCADA系統中讀寫過程數據；
(9)每臺力控即時資料庫伺服器能採集10萬個不同的數據點。

2．3 操作系統軟體
監控伺服器和數據採集伺服器選用windows server 2003企業版；
操作員客戶機選用windows xp professional。

以上軟體系統滿足即時應用的及時性和高可靠性，具有開放性、可維護性，並且具有分佈式體系和麵向對象技術。

三、系統功能
3．1 數據採集
數據採集的內容包括遙測量、遙信量等數據：
(1)遙測量主要包括：電壓、電流、有功功率、無功功率、功率因數、電度(單回路有功、無功電量，可設置分、穀時段遠程計量)等。

(2)遙信量主要包括：斷路器和刀閘位置、保護自動裝置動作信號、事件順序記錄。

3．2 保護及自動化資訊的採集
(1)接收監控站上送的運行資訊及變電所內的其他變化資訊。

(2)查詢並遠方整定微機保護裝置定值和微機保護裝置的自檢、動作資訊。

3．3 數據統計、計算和採樣
(1)電壓等測量值的越限判別、以及在此基礎上的合格率計算。

(2)電網有功、無功功率的電度積分和總加、電網有功電能量總加及功率因數計算。

(3)任意測量值在一段時間內最大、最小、平均值的統計，並記錄最大、最小值出現的時間。

3．4 控翻和調節功能
遙控功能：
(1)對斷路器、隔離開關等進行分合閘操作。

(2)電容器、電抗器的遠方投切。

(3)順序控制，系統按照事先定義好的由多個控制命令組成的系列控制命令對設備進行控制，包括控制的安全性檢查和延遲等。

遙調功能：
遙調功能用於設定各種智能模組的運行參數，既電腦根據螢幕操作指令或電腦根據對系統分析判斷結果，對智能模組的設定值和故障保護值進行遠程整定。

3．5 事件順序記錄
井下設備運行發生事故時，系統在監控站或綜合保護器的配合下，按順序記錄繼電保護、自動裝置和斷路器動作的時間，並保存到資料庫中(事故錄波)，供事故分析用。

3．6 運行報警
系統運行過程中發生了某些變化，則會立即提示出來，告知調度人員。

(1)報警類別包括事故、遙信變位、遙測越限、保護動作、遙控操作、系統運行等。

(2)不同類別的資訊具有不同優先順序，同時有多個資訊需要提示時，優先提示級別較高者。

(3)分類保存告警資訊。

3．7 畫面顯示及人機交互操作
提供了友好的、易於操作的畫面風格，畫面上顯示了電壓、電流、有功功率、功率因數等值及開關的狀態，可以查看即時歷史曲線，查看報警記錄等。

可完成的交互操作主要包括：掛牌操作、人工置數、保護操作、系統內主要設備參數及操作運行日誌的流覽和檢索。

3．8 報表系統
報表系統提供了整點記錄、日報表，月報表、年報表等不同形式的報表格式，內容包括系統運行、設備健康狀態級報表、電能平衡報表、電壓監察報表、事故(故障)明細報表等；可實行報表管理、報表定義、報表列印等功能。

3．9 安全管理
所有的系統操作員(系統管理員、系統維護員、操作員等)根據其需要被賦予不同管理範圍和操作許可權，依登錄的許可權控制操作人員的讀、寫、維護、執行等行為。

重要遙控實行口令字控制，在執行遙控操作時進行口令字校驗，以確保無關人員不能執行遙控操作。

所有登錄(退出)和修改口令、許可權、重要操作都能按時記錄備查。

四、系統主要技術指標
系統最大容量：每臺分站最多可以外掛64臺綜合保護器。

傳輸介質：
(1)地面集控站到井下監控分站之間的傳輸介質為光纖；
(2)井下監控分站到綜合保護器之間的傳輸介質為通信電纜。

傳輸方式：
(1)地面集控站到井下監控分站之間為IEP／IP協議；
(2)井下監控分站之間TCP／IP協議；
(3)井下監控分站到綜合保護器之間為RS485。

傳輸速率：光纜傳輸速率為10 Mbps，通信電纜傳輸速率為2 400 bps。

傳輸距離：KJ392-F礦用隔爆兼本安型分站與綜合保護器之間的距離為2 km。

五、結束語
目前，我們提供的煤礦電力監測系統，能夠即時監測井下供電系統各級電壓值，負載電流值，功率值及開關的運行狀態，並能夠查看相關值的歷史曲線；能對各個高低壓開關的保護值進行整定和線上修改，通過在客戶機端的操作實現遠程分合閘；能夠對井下電網的數據即時採集處理，對其出現的短路、超載、過壓、漏電等各種系統故障進行即時告警和定位；另外，系統還預留了視頻及WEB介面，便於將來系統的擴展。

通過在該礦的實際應用，說明了該系統技術先進、功能完善、可靠性高，提高了生產效率，為煤礦的井下電力安全提供。