许厂煤矿电力监控系统升级方案.docx
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许厂煤矿电力监控系统升级方案
一、系统现状及改造目标
许厂煤矿井下430车房变电所、430采区变电所、530北翼变电所、-400水平变电所已于2008年由常州自动化所建设电力监控系统，并已经投入运行。
目前系统后台由1台计算机单机运行，井下被监控的变电所各配置1台KJF99隔爆兼本质安全型电力监控站。
要实现井下变电所无人值守、实现整个煤矿的供电自动化。
还需将目前井下还有数个没有监控的变电所纳入到电力监控系统后台。
系统后台配备两台监控计算机，采用双机热备模式，使系统运行更加可靠。
二、系统改造遵守的技术标准
《煤矿安全规程》（2006年7月1日起施行）；
《煤矿安全装备基本要求》；
《煤矿监控系统总体设计规范》；
《煤矿监控系统中心站软件开发规范》；
《爆炸性环境用防爆电气设备本质安全型电路和电气设备要求》；
《爆炸性环境用防爆电气设备通用要求》；
《煤矿通信、检测、控制用电工产品通用技术条件》（MT209）；
《设备可靠性试验》（GB5080.1～7）；
《电气设备的抗干扰特性基本测量方法》（GB4859-84）；
《监测监控质量标准化实施标准》
三、电力监控系统设计原则
1、先进性
充分利用计算机网络技术和先进的通信、控制方式，建立一套技术先进、功能完整、管理简便的煤矿电力监控系统。
该系统预具有多种通讯接口，充分考虑系统的扩展和兼容。
改变以往的分站采用PLC或单片机的模式，使用嵌入式计算机的监控站，不仅可以实现数据的采集和转发功能，更可以实现数据的就地显示和丰富的操作功能，并且可以根据现场实际情况灵活更改嵌入式计算机内置软件。
2、实用性
满足用户的业务需求，具有监控信息收集、处理、查询、统计、分析等功能，实现煤矿供电系统的远程监控和井上下变电所自动化的实现。
系统既可以独立运行也可以采用无缝接入全矿井综合自动化平台系统，又能通过WEB模式实现供电系统自动化的远程浏览功能。
3、可靠性
依靠多年从事煤矿自动化系统的经验，在硬件设计、选型，生产的工艺和流程等方面严格控制，在软件环境和应用系统的建设中充分考虑各方面因素，确保系统在特殊环境下使用的高可靠性，同时电力监控站本身就有后被电源，在断电的情况下可以保证4小时数据的正常传输。
4、经济性
在考虑供货商的资信度和维修服务能力的基础上，设备的选型与配置遵循性能价格比最优的原则，同时系统在设计时考虑以后的升级和扩展，使后期维护升级成本很低。
5、扩展性
预留硬软接口资源，为以后电力系统扩展用，以后增加变电所监控时，只需增加低层设备，软件设置即可。
6、易维护性
电力监控站以及电力监控系统后台配置简单，维护比较容易，同时电力监控系统还可以通过远程专家系统进行维护。
四、系统的技术要求及功能
采用技术可靠、性能完备的煤矿电力监控系统，实现变电所的“五遥”功能，即遥测、遥信、遥控、遥调。
具体要求如下：
1、系统及设备必须符合国家有关标准和煤炭行业标准要求。
井下硬件设备需具有国家煤安标志、生产许可证和防爆合格证，满足防爆、防尘、抗高温潮湿和电磁干扰的要求。
2、遥测功能：
系统能够采集井上下高低压开关的电压、电流、有功功率、无功功率、功率因数、电度、保护自动装置动作信号、事件顺序记录（SOE）等遥测量。
3、遥信功能：
系统能够采集所接入开关的断路器和刀闸位置等遥信量。
4、遥控功能：
系统能够远程对井上下开关断路器或接触器进行分、合闸、复位等遥控操作。
5、遥调功能：
系统能够查询并远方整定智能综合保护装置定值和智能综合保护装置的自检、动作信息，并可对保护信号远方复归。
整定时为了定值设定的安全可靠，分定值预设和定值固化两步进行。
6、告警功能：
开关变位告警、保护动作告警、电压电流值越限告警。
对不同类别的信息可以设定不同的告警方式，如闪光、变色、鸣叫、语音、打印、推画面等。
并记录报警地点、起始时间、持续时间和结束时间供用户对设备运行状态或事故原因进行分析。
7、统计、查询功能：
系统具备实时数据、统计数据的存储、查询、报表统计管理功能，以及事件顺序记录（SOE）功能。
8、打印功能：
有电度计量存储打印、故障录波分析打印功能。
有人工打印、自动打印、正常打印、事故打印功能。
9、系统具有电量计量及电费计算功能，方便矿方进行成本核算。
10、系统具有操作票功能，能根据用户要求打印操作票。
11、有管理员级权限和客户权限，管理员可依据职能、职别分配各工作站的权限，以保证系统操作的安全性。
12、具有全系统对时的功能，包括系统对监控站、监控站对微机保护装置等。
13、系统具有丰富的图形功能：
可显示工艺流程模拟图，各种监测数据动状图形、柱状图、实时曲线、历史曲线，动态图形根据现场情况进行设计。
14、负责将各配电房高低压开关保护装置信号、开关状态等接入本系统。
15、系统通讯接口应采用统一、标准接口，通讯协议应采用标准、开放的协议，能够实现与整个全矿井综合自动化信息系统的无缝连接及增加可扩展性。
16、系统具有足够的升级冗余。
五、电力监控系统总体结构
KJ36A电力监控系统一般由三层结构组成：
第一层为监控计算机，第二层为电力监控站，第三层为智能开关。
系统采用“工业以太网+现场总线”的结构模式。
主干信道是采用全矿井综合自动化系统的冗余双光纤环网，通过网络交换机的数据接口将变电所开关数据接入主传输系统；在井下变电站内安装电力监控站，采用RS-485总线方式采集变电所开关设备的运行参数和状态，实现就地集中数据监测和设备控制的功能，主站同时对采集到的信息进行处理，集中上传到地面供电自动化控制系统主机，同时接收地面供电自动化控制主机发出的控制命令，完成对开关的“四遥”遥调等功能。
系统可以用网络方式将数据传输到全矿井综合自动化平台，实现数据共享和网络发布，也可无缝接入全矿井综合自动化平台。
六、系统设备配置
1、原有系统的改造
1.1在电力监控系统调度中心，原来只有一台普通台式电力监控计算机，如果计算机出现故障，井下变电所的数据就无法浏览，更不必说对井下开关操作，出于安全可靠的考虑，后台应该配置二台工控机作为电力监控计算机。
一台主机，一台备用机，两台计算机通过矿局域网进行双机热备份，保证系统运行安全、可靠。
主机正常工作时，监控主机和备用机之间能进行数据交换，若监控主机工作异常时，备用机立即执行主机功能向各个变电所发送读取数据指令，并提示用户当前的故障信息。
1.2原有的变电站只把高压开关接入监控系统，低压馈电开关没有接入监控范围，但由于原有的低馈开关只有总开关具备综合保护器，其它各分开关不具备通讯功能，所以每台低馈要进行综合保护改造，为了使保护改造兼容性和安全性更好，综合保护选用中国电光的WZB-6型保护。
原530北翼变电所已准备撤消，此次改造不再考虑。
-400水平变电所低压馈电开关为10台，430采区变电所低压馈电开关10台，430车房变电所低压馈电开关5台。
每台开关配备一台综合保护器外，同时在KJF99每个RS485接口配备一个KJA9安全隔离器，完成信号非安到本安的转换。
每个变电所配备一个KDW16A电源给KJA9安全隔离器供电。
1.3原有的监控后台没有安装杀毒软件，此次升级改造为原有的监控后台计算机。
配备一套杀毒软件，同时在新增监控后台计算机安装一套杀毒软件。
2、新增变电所的接入
330水平和530变电所还没有建立监控系统，其中330水平变电所有高开31台，低馈10台，530变电所有高开13台，低馈5台，两个变电所内高开内安装了华宇的综合保护器，低馈要进行综合保护器改造，综合保护器也选用电光WZB-6型保护。
每台开关配备一台综合保护器外，同时配备一个KJA9安全隔离器，完成信号非安到本安的转换。
同时在330水平和530变电所各设一台KJF99本安兼防暴型电力监控站，330水平变电所配1台KDW16A电源给KJA9供电，530变电所配1台KDW16A电源给KJA9安全隔离器供电。
变电所高开接入由矿方协调华宇开放协议，并配合调试。
图变电所电力监控设备连接图
井下中央变电所有22台矿用一般型高压开关柜，和7台低压开关柜，其中高压开关柜采用北京四方的智能型综合保护器，具有通信功能，可以通过KJF88矿用一般型电力监控站，将数据上传，并实现就地几种控制。
变电所高压开关柜的接入由矿方协调北京四方开放协议，并配合调试。
3、环网接入
由于许厂煤矿已有全矿井综合自动化平台，在各变电所或附近应有环网接入设备，故本方案中未考虑配置环网接入设备。
需要增加时供需双方另行协商。
七、主要设备功能
1、KJF99电力监控主站
KJF99电力监控主站集计算机技术、视頻技术、网络技术于一体，以井下变电所无人职守为目标，而设计的隔爆兼本安型电力监控站，适用于井下有瓦斯、煤尘爆炸性危险的场所应用。
主站以嵌入式工控机为核心部件，基于WINCE操作系统，有超强的数据采集处理和丰富的图形操作，具有极高的可靠性和稳定性。
本主站内配有嵌入式视頻服务器，可接入两路视頻输入，将其转换为MPEG4格式通过以太网上传，配合数据监控可实现变电所的无人职守。
主站具有多种接口方式，以太网光口、以太网本安电口、本安RS485接口、本安CAN接口，使得联网和设备接入更加灵活方便。
电力主站作为井下电力监测监控系统中的数据交换、设备控制和数据显示等过程的关键设备，具有数据处理、远程控制、图像显示及网络远程通讯等功能，是井下电力监测监控系统中的重要设备。
主要技术指标：
（1）供电电源AC127/220/660V，功耗≤300W
（2）通信接口4个COM口,2个CAN口,1个LAN口，2个SC型光接口
① COM口可与地面计算机或监测单元通信
传输速率1200\2400\4800\9600bps
传输距离不小于10km（1200bps）
② LAN口用于与地面计算机通信
③ CAN口用于与监测模块通信
④光接口
（3）显示屏① 10′4TFT，真彩
② 画面实时调用响应时间≤3s
（4）监测容量不小于32路监测单元
2、KJF88矿用一般型电力监控站
KJF88电力主站集计算机技术、视频技术、网络技术于一体，以井下变电所无人职守为目标，而设计的矿用一般型电力监控站，适用于井下无瓦斯、煤尘爆炸性危险以及地面的场所应用。
主站以嵌入式工控机为核心部件，基于WINCE操作系统，有超强的数据采集处理和丰富的图形操作，具有极高的可靠性和稳定性。
主站具有多种接口方式，以太网光口、以太网本安电口、本安RS485接口，使得联网和设备接入更加灵活方便。
电力主站作为井下电力监测监控系统中的数据交换、设备控制和数据显示等过程的关键设备，具有数据处理、远程控制、图像显示及网络远程通讯等功能，是井下电力监测监控系统中的重要设备。
主要技术指标：
⑴ 供电电源AC220V/AC127V可选，功耗≤500W
⑵ 通信接口2个COM口,1个LAN口，2个SC型光接口
1、COM口可与地面计算机或监测单元通信
传输速率1200\2400\4800\9600bps
传输距离不小于10km（1200bps）
2、 LAN口用于与地面计算机通信
3、光接口
⑶ 显示屏① 10′4TFT，真彩
② 画面实时调用响应时间≤3s
⑷ 监测容量32路监测单元
3、KLH11矿用本安接线盒
KLH111矿用本安接线盒可用于煤矿井下有爆炸性气体环境，作为控制系统、通信系统电缆分线及汇接。
（1）防爆型式：
矿用本质安全型,标志dibI。
（2）工作电压：
U≤60V，额定电流:
I≤3A。
4、KJA9安全隔离器
KJA9型安全隔离器采用光电隔离技术，实现监控设备非安RS485信号输出转为远距离传输本安RS485信号，可用于井下工业环境。
1）工作电源本安直流12～18V，最大工作电流：
≤60mA；
2）非安侧RS485信号两芯传输（A,B）
传输速率1200bps\2400bps\4800bps\9600bps；
传输距离1Km；
3）本安侧RS485信号两芯传输（A,B）
传输速率1200bps\2400bps\4800bps\9600bps；
传输距离≥10Km（1200bps时）。
5、KDW16A隔爆兼本质安全型不间断电源箱
KDW16隔爆兼本质安全型不间断电源箱是直流稳压电源，适用于有瓦斯、煤尘爆炸危险的环境中向矿用本质安全型设备供电。
它还提供供电状态输出信号，供监测系统监视电源的供电情况。
1）输入AC127V、220V、380V或660V（频率50Hz，电压变化范围80%～115%。
）
2）输出单路直流本质安全型稳压电源，（18±8%、24±5%、15±5%VDC）。
3）备用电源功能交流停电时，输出额定电流条件下，电池供电≥4小时。
4）保护方式截止式双重化过压、过流保护。
八、设备清单及报价
许厂煤矿电力监控系统改造设备报价
序号
名称
规格型号
单位
数量
单价
总价
备注
系统后台部分（改造）
1
监控计算机
P43.0G/1G/160G/22"LCD
台
1
13000
13000
研华工控
2
操作系统
WindowsXP
套
1
1000
1000
微软
3
杀毒软件
诺顿（单机版）
套
2
1000
2000
赛门铁克
4
监控系统软件
KJ36A（采用原软件实现双机热备）
套
1
80000
80000
天地（常州）
5
OPC软件
KJ36A-OPC
套
1
30000
30000
天地（常州）
6
工具
世达组合套装
套
1
1000
1000
美国世达
合计
127000
原被监控的变电所低馈接入
7
电力监控站
KJF99
台
1
72000
72000
天地（常州）
8
电力监控站软件
KJF99
套
1
10000
10000
天地（常州）
9
开关接入驱动
KJF99_DRV
套
1
20000
20000
天地（常州）
10
综合保护器
WZB-6
套
25
8000
200000
天地（常州）
11
安全隔离器
KJA9
台
4
2500
10000
天地（常州）
12
电表通讯驱动
KJF99_DRV
套
1
20000
20000
天地（常州）
13
总开通讯驱动
KJF99_DRV
套
1
20000
20000
天地（常州）
14
本安接线盒
KLH11－620
个
6
280
1680
天地（常州）
合计
353680
新增监控的变电所
15
电力监控站
KJF99
台
2
72000
144000
天地（常州）
16
电力监控站软件
KJF99
套
2
10000
20000
天地（常州）
17
开关接入驱动
KJF99_DRV
套
1
20000
20000
天地（常州）
18
电力监控站
KJF88
台
1
62000
62000
天地（常州）
19
电力监控站软件
KJF88
套
1
10000
10000
天地（常州）
20
开关接入驱动
KJF88－DRV
套
1
10000
10000
天地（常州）
21
安全隔离器
KJA9
台
8
2500
20000
天地（常州）
22
本安直流电源
KDW16A
台
2
4500
9000
天地（常州）
23
本安接线盒
KLH11-620
只
10
280
2800
天地（常州）
24
综合保护器
WZB-6
台
15
8000
120000
天地（常州）
合计
417800
总计
898480
注：
1、报价中不含安装调试费，安装调试费为器材费的10%。
2、报价为不含税金，税金为器材费的6%。
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