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煤矿电度计量

煤矿电度自动计量及远程抄表系统的研究与应用

作者：

袁庆海，罗上，孙盛东

（山东济宁运河煤矿有限责任公司，山东济宁任城区南张镇272000）

摘要：

随着煤矿矿井的开拓延伸，煤矿井下供电网络也随之不断变化延伸，供电系统日渐复杂，供电系统的电度计量工作量也逐渐增大，并且煤矿井下工作环境复杂，传统的人工手工抄表已无法满足现场电度计量的需要。

采用煤矿电度自动计量及远程抄表系统，可以对煤矿井下复杂环境（有煤尘、甲烷等）的供电系统进行实时检测、计量。

采用工业组态软件ForceControl6.1（力控），作为开发及运行环境，可以实现人机界面运行系统与实时数据库构成分布式监测系统。

客户端/服务器之间的通讯管理是通过NETSERVER网络通讯程序来进行，采用批量数据发送，通讯效率高，实现实时数据查看（电压、电流、用电量等）、负荷曲线、峰谷平电量统计、电量报表查询输出、用电考核等功能。

关键词：

电度自动计量、远程抄表、电量报表查询及输出

第一章引言

1煤矿电度自动计量及远程抄表系统概述

煤矿电度自动计量及远程抄表系统：

是一种可以自动采集和记录煤矿供电系统负荷的用电情况的系统，主要通过在井下各中央变电所、采区配电点、采区机电硐室等地点集中设置矿用隔爆型多路电参数计量显示箱，通过在供电负荷控制设备上（如高压柜、低压馈电开关等）安装供电计量模块和配套的电流互感器，将负荷参数通过计量模块传输到集中设置的隔爆型多路电参数计量显示箱内，然后通过光缆通讯传输到地面服务器，由地面服务器对采集的数据进行处理。

实现实时数据查看（电压、电流、用电量等）、负荷曲线记录、峰谷平电量统计、电量报表查询输出、用电考核等功能

2自动抄表系统的研究背景及意义

2.1研究背景

煤矿井下工作环境复杂，随着煤矿井下不断开拓延伸，煤矿井下供电网络日趋复杂，煤矿供电负荷计量数据量大，采用传统的人工抄表方式已无法满足煤矿井下现场供电负荷计量的需要，浪费大量人力、物力，并且人工抄表出错率相对较高，增加了抄表人员的工作量。

因此，对煤矿电度自动计量及远程抄表系统的研究和应用显得很有必要。

2.2研究意义

自动抄表技术从根本上克服了传统人工抄表模式的弊端，减少了人工抄表的工作量。

并且可以根据电度计量系统计量的数据对井下用电负荷进行合理调整，更好的执行好用电避峰填谷制度，综合考虑矿井负荷用电情况，可以方便、快捷对井下用电负荷进行控制，达到节省电能的目的。

第二章煤矿电度自动计量及远程抄表系统方案设计

1、运河煤矿煤矿电度自动计量及远程抄表系统总体方案概述

采用先进的智能电量测量技术、现场总线通讯技术、数据库技术，对全矿用电设备用电量进行远程集中监测，实现变电所各类开关、动力设备的用电高精度计量；远程实时监测各路电参数；远程抄表；远程监控重点用电设备（如皮带机）的运行状况；自动生成各种报表，所有数据网络共享，使管理者可以详细直观的掌握整个供电工区的设备用电状况、电力负荷分布等，为用电管理提供决策参考。

电量数据通过内部网络实时发布，提高煤炭生产用电管理自动化水平，真正实现管、控一体化，推进煤矿数字化进程。

采用工业组态软件开发监控软件，实现设备的远程监测监控，可以通过图、表、曲线等方式进行数据显示及分析处理。

软件支持EXCEL（电子表格）数据报表输出，利用EXCEL的强大数据报表处理功能，可快速处理每月的电量数据统计及报表输出，免去繁琐的下井抄表、数据手工输入工作，显著提高办公效率。

（并彻底免除了人为抄表中存在的不确定因素）

系统以安装在每个变电所（配电点）的多路电参数计量显示箱为核心，在需要计量的配电设备内部安装终端数据采集设备，首先实现每个变电所电参数的就地集中采集、处理及就地显示。

每台计量显示箱最终通过自带的以太网接口输出，可就地接入每个变电所的电力监控分站，利用矿井现有通讯网络实现地面远程抄表及综合电参数查看。

2煤矿电度自动计量及远程抄表系统的整体结构组成

2.1我矿井上下供电系统现有状况简介

我矿供电系统现有变电所和配电点主要有：

地面35KV变电所、井下-490中央变电所、-725变电所、-490采区配电点、-725机电硐室。

地面35KV变电所采用独立的双回路供电。

设有两台容量8000KVA，变比35KV/6KV的主变。

变电所内设有6KV配电室1个，共有6KV高压柜28台；两台容量630KVA，变比6KV/0.4KV的动力变压器，低压配电室1个，共有380KV供电负荷20路。

井下有-490中央变电所1个，电压等级6KV，采用双回路供电，供电电源来自地面变电所6KV配电室，共有6KV高压开关柜22台。

设有2台KBSG-315/6/0.69型干式变压器，0.66KV低压供电负荷18路。

-725变电所1个，电压等级6KV，采用双回路供电，电源来自-490m水平中央变电所两段，共有6KV高压开关柜19台。

设有2台KBSG-315/6/0.69型干式变压器，0.66KV低压供电负荷15路。

-490采区配电点1个，电压等级6KV，采用双回路供电，一段电源引自地面35KV变电所6KV一段3723高压柜，二段电源引自-490中央变电所17#高压柜。

共有高压配电装置9台。

-725机电硐室1个，电压等级6KV，采用双回路供电，双回路电源来自-725变电所两段。

安设1台KBSG-630/6型干式变压器，型号BGP9L高压配电装置共7台，型号KBZ20-400馈电5台。

2.2我矿电度自动计量及远程抄表系统配置方案

根据我矿现在井上下供电系统情况，电度自动计量及远程抄表系统配置方案如下：

分别在地面35KV变电所、-490中央变、-725变电所、-490采区配电点、-725机电硐室各设置一台矿用隔爆型多路电参数计量显示箱，在各变电所高压柜、高压配电装置、低压开关等负荷内配置专用电度计量模块和电流互感器，作为电度计量参数的取样模块。

井下各计量箱之间采用光纤串口通讯，各取样参数通过光纤传输到-490中央变电所计量箱内，通过井上下光缆传输到地面计量系统的光电转换器；井上地面35KV变电所计量箱各参数也通过光缆直接传输到地面计量系统的光电转换器。

各取样参数通过光电转换器转换为电信号后，通过网线传输到地面计量系统服务器，地面服务器通过设置连接到内网，将以上各配电点的以太网通讯信号直接引入就近的电力监控分站，按照调度室提供的IP地址及可用网段，逐台进行设置及组网测试。

现场组网测试完成后再通过地面调度室进行远程通讯测试，最终实现地面远程抄表及综合电参数查看。

附图：

运河煤矿电度自动计量及远程抄表系统方案配置图

3电度自动计量及远程抄表系统主要设备简介

3.1矿用隔爆型多路电参数计量显示箱

计量显示箱作为各配电点的数据采集设备，主要由嵌入式工控机、多路电参数采集模块（电度计量模块）、高精度电流传感器（安装于被测设备内部）、工业级开关电源等组成。

前门配有键盘式鼠标，windowsCE6.0操作系统作为运行平台，操作简便。

计量显示箱担负着电量数据采集，就地集中显示的重要任务，数据信号最终通过以太网接口输出，与上位机联网可实现远程抄表。

3.2高精度电参数采集模块

KBDX-2模块是专门针对煤矿供电设备特点开发的一款智能型三相电参数综合采集模块——结合当今先进的智能电测计量技术，根据煤矿井下供电系统特点，进行了多项结构、功能改进及优化：

●专门针对煤矿1140（660）V供电网络设计，其输入三相电压可直接挂接在三相动力线路上（无需任何PT或电压等级变换），且1140V或660V两种电压等级自动适应（不需任何设置或切换）、三相电流（0～1000A）；

●过载能力：

1.4倍量程输入可正确测量；瞬间（<10周波）电流5倍，电压3倍量程不损坏。

（传统的机械式电表或普通电表过载后即有可能烧坏）

●三表法准确测量三相三线制交流电路中的三相电流、三相电压（真有效值）、有功功率、无功功率、功率因数、有功电度等电参数。

●内含标准的modbus-rtu通讯协议，可快速构建高可靠的工业测控系统。

采用电磁隔离和光电隔离技术，电压输入、电流输入及通讯输出三方完全隔离。

●测量精度

电流、电压：

0.2级；用电量：

0.5级（优于传统机械式电表）；

第三章电度自动计量及远程抄表系统功能及应用介绍

1主界面及用户登录管理界面

主界面主要为本系统的通讯构成示意及远程设备的通讯状态显示。

画面左侧为工具栏，右上角显示为当前登录的用户姓名。

点击左侧工具栏的“用户登录”按钮，弹出登录框，输入正确的密码后即可登录：

系统目前只有1个用户“管理员”，初始密码为111111。

用户管理界面可实现密码修改，新建用户、删除用户、用户权限级别设置等重要操作。

2电度查看及实时界面：

2.1电度查看界面

电度查看界面主要显示为每个设备的用电量、设备名称、开关编号（采集器安装点）等信息。

2.2实时报表界面

本界面主要实时查看每个变电所的峰.谷.平.尖_时段电量及比例，窗口右上角的“导出EXCEL”、“导出PDF”用于将报表进行导出操作（此项功能相当于代替手工抄表操作）。

2.3实时数据监测

本界面可实时查看每个供电支路的三相电压、三相电流、有功功率、无功功率、功率因数等实时数据。

本界面同样支持报表导出操作。

2.4图形显示界面（立体饼状图）

采用图形化的方式将峰.谷.平.尖4个时段的用电量、百分比进行直观的动态显示，便于及时掌握每个设备在不同时段的用电情况。

及时掌握每个设备在不同时段的用电情况，制定合理的用电措施。

这是对“科学用电、节能减排”工作目标的重要体现。

3电量报表及查询

3.1电量报表界面

本界面主要实现电量数据查询及报表输出。

按照报表项目可分为班报表、日报表、月报表、季度报表、年报表。

3.2电量数据查询

首先选择需要查询的报表类型，然后输入相应的“起始时间”，确定后即可显示需要查询的内容。

3.3报表输出

鉴于目前多数用户对报表输出后，需要与办公软件（例如：

office）结合使用的需求，电量报表可直接输出excel、pdf等格式文件。

当前表页：

输出当前正在查看的表页；

所有表页：

输出全部表页（应确保其他表页已经显示查询到电量数据，否则其他表页输出为空白）

点击上图中的“路径”按钮，例如：

将输出的报表保存在电脑桌面，输入文件名称，点击“保存”即可。

4峰值记录

本界面主要用于查看每个用电支路的最高电压、电流、最大功率数据产生时间及数据记录。

5电表底数清零

选择相应的变电所，可对单个支路或整个变电所电表数据全部清零。

第四章系统组态软件设计及应用

本系统采用工业组态软件ForceControl6.1（力控），作为开发及运行环境，下面详细介绍组态软件的安装、启动过程：

1.在解压后的“ForceControl6.1-sp3”文件夹下双击“Setup.exe”图标，运行组态软件安装程序：

正常情况下，分别依次安装上图中带有红色下划线标记的几项，每次安装完成后提示“是否重启计算机”，点击“取消”即可（电脑不需要重启）。

以上几项安装完成后将“kaich注册文件夹”下的“MyS3.dll”文件复制到力控6.0安装目录下，覆盖原来文件即可。

（例如：

"C:

\ProgramFiles\PCAuto6"，这是默认在c盘的安装目录）

2．首次运行组态软件

组态软件安装完成后，双击桌面上的“力控Forcecontrol6.1”即可打开组态软件，打开“工程管理器”如下图：

首次打开工程管理器，默认的只是演示工程画面，需要手工加入我们所需要运行的组态项目，点击上图中的“搜索”按钮，则显示如下：

查找组态项目所在路径及文件夹，点击“确定”，则该项目会添加到工程管理器中。

然后点击“运行”按钮，即可运行相应的组态项目。

正常使用组态软件：

以上所述的是首次安装组态及引入组态工程项目步骤。

完成上述步骤后，在以后正常的使用过程中则直接打开桌面图标“运行系统”，即可运行相应的组态画面（无需再次搜索查找）。

如下图：

第五章结论

煤矿电度自动计量及远程抄表系统，采用先进的智能电量测量技术、井下防爆计量技术、现场总线通讯技术、数据库技术，有效解决了传统的计量方式的弊端，同时有效的降低了人力物力的成本，并且对全矿用电设备用电量进行远程集中监测，实现变电所各类开关、动力设备的用电高精度计量；远程实时监测各路电参数；远程抄表；远程监控重点用电设备的运行状况；自动生成各种报表，所有数据网络共享，使管理者可以详细直观的掌握整个供电工区的设备用电状况、电力负荷分布等，为用电管理提供决策参考。

电量数据通过内部网络实时发布，提高煤炭生产用电管理自动化水平，真正实现管、控一体化，推进煤矿数字化进程。

参考文献

王月志电能计量〖M〗北京：

中国电力出版社2005

孙艺敏，周毅波电能表接法智能仿真系统应用广西电力2007

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陈信华自动集中抄表系统华东电力1998（6）

郑尧,谭玉玲.电能计量技术手册[M]，北京：

中国电力出版社，2002，21-22.