智能化电力监控系统设计应用分析

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摘要：煤矿的井下开采中，由于井下环境的复杂多变性，造成供电系统的故障难以进行及时有效的解决。针对这一问题，设计采用智能化的电力监控系统，通过分析电力监控系统的功能需求，描述了监控系统的组成及各组成部分的设计。通过电力监控系统的设计应用，可以实现对矿井供电系统的实时监控，提供智能化的管理，提高供电系统的运行高效稳定性。

关键词：井下供电系统；监控系统；监控主机；监控分站；保护开关

引言

地下开采是煤炭的主要开采方式，由于煤矿开采井下作业的环境复杂、空间狭小、设备供电需求大、设备移动频繁等，对于供电系统具有较高的稳定性要求，并且供电网络的可扩展性等要能满足生产的需求。为了保证煤矿供电的稳定，提高矿井的生产率，采用智能化的电力监控系统，对井下设备的供电进行在线的监控，保障井下电网的安全运行，同时调节电气参数的配置，提高电网的供电效率，实现煤炭的高效开采[1]。

1电力监控系统的功能

井下环境的复杂性，容易产生电力故障，采用电力监控系统进行供电系统实时的监控与保护具有重要的意义。电力监控系统在功能上能够具有良好的可拓展性，可跟随矿井开采工作的进行及时的调整系统，兼容不同的保护装置，具有一定的抗干扰能力。采用监控分站的方式进行设计，不同支路间互不影响，在不同的区域回路中采用监控分站，通过监控主机的形式对整个矿井供电系统进行管理[2]。系统要具有实时通信的功能，进行参数信息的传递，并能进行及时的通讯，保护电路运行。监控系统可以通过监控终端得到系统内各个支路的电压、电流以及功率等参数信息，通过实时信息的分析，预判电路可能发生的故障，避免延时发生故障，造成损失。监控系统具有较高的安全可靠性，能对数据进行智能化的管理，通过历史数据的分析对比，及时的对故障进行识别及排故，实现智能化的管理。监控系统的设计采用监控分站的形式，监控分站实现独立的对所划分区域内的供电系统进行监控，能够对保护开关的信号进行比对，判断是否存在故障发生，并发出相应的指示；监控分站能够进行底端保护开关的信息通讯，并向监控主机进行反馈。监控分站通过按钮、触摸屏等方式实现人机交互，及时调整系统参数，提高供电系统的安全。

2电力监控系统的设计

2.1电力监控系统的整体设计

依据电力监控系统的功能，电力监控系统的组成包括井上部分的监控主机系统、井下的监控分站及保护开关组成。系统组成中，保护开关作为终端的检测设备，对电网运行的参数进行检测，并将数据上传至监控分站中，供电系统的每个支路均需设置一个独立的保护开关；监控分站实现井下的电路保护，并与井上的监控中心进行数据传输，监控分站进行数据的结构并进行信息的处理，发出相应的保护指令，对保护开关的动作进行命令，实现小范围内的电路保护；井上的监控系统进行各监控分站数据的结构及处理，从而实现对整个矿井内的供电系统监控，并可进行各电路的控制，可对电路的历史数据进行分析比对，从而预判故障，及时进行调整。系统采用工业总线和以太网的形式进行数据通信，其基本构成如图1所示。

2.2监控分站的设计

监控分站作为系统独立的监控部分，是实现智能化电力监控系统的重要部分，监控分站进行数据的接收及处理后对保护开关的工作进行控制，从而实现对电路的保护，监控分站在井下安装于防爆外壳内，提高系统的稳定性。监控分站的设备连接如图2所示。保护开关在电网运行的过程通过各类传感器的作用，进行数据的采集，并将信号传递至监控分站，由监控分站进行信号的处理，并进行决策，保护开关接收监控分站的指令进行动作，从而实现对电路的实时保护。

2.3监控主机系统的设计

监控主机系统作为井上的监控部分，采用以太网的形式，各终端设备及监控分站采用环网的形式进行连接，实现多平台的监控，实现系统的智能化无人管理。图3为监控主机系统的连接图，系统采用双机备用的形式，当主机发生故障时，备用机自动切换为主机运行模式，保证系统的运行，系统采用环网交换机获取监控分站的信息，并在终端设备进行实时的显示，可以通过终端设备进行管理，也可通过系统的历史数据进行自主的管理，实现对供电系统的智能化管理。

2.4电力监控系统的数据库设计

监控系统采集电网的运行参数进行数据的存储及比对，实时的数据库系统是进行信息处理及决策的核心。数据库能够进行数据的采集存储、实时数据的更新、历史数据的查询等功能，能够在系统中进行数据的读取，并对控制系统进行反馈。数据库的设计采用SQLServer作为数据存储的平台，通过需求分析、概念设计及逻辑设计等阶段，进行数据库的设计实现。

3电力监控系统的应用

智能化的电力监控系统应用于煤矿的井下供电系统，能够进行电网运行参数的实时监控，并进行相应的信息交互，监控分站进行数据分析，通过保护开关的动作实现对电网的实时保护；在电网运行中，通过主机监控系统可实时查看电网的运行情况，通过智能化管理和数据比对进行故障预判，及时采取相应的措施，避免故障的发生，提高供电系统的稳定性。在矿井生产中，通过监控系统可以实现矿井的全网监测，并可以通过交互接口进行电网参数的调整，提高电网的效率，利于煤矿的节约生产。随着自动化技术及计算机技术的发展，对于煤矿的电力监控系统，可以采用离线仿真、智能优化等方式，实现对电网更加准确优化的控制，从而更好的为煤矿的生产服务。

参考文献：

[1]蔡榕，周长江，杨毅，等.基于数据挖掘的电力仪表图像智能监控系统设计[J].自动化与仪器仪表，2020(03):117-119,123.

[2]王迎春，王仲禹，孙永平，等.电缆隧道智能综合监控系统的设计与实现[J].电子元器件与信息技术，2020,4(04):161-162.

作者：马卫斌 单位：同煤集团煤峪口矿供电科