MODBUS轉PROFIBUS網(wǎng)關(guān)在煤礦井下電網(wǎng)監控系統中

系統概述

近年來(lái)，隨著(zhù)計算機控制技術(shù)與通信技術(shù)的突破性進(jìn)展以及煤礦安全監控技術(shù)的成熟，煤礦井下供電已經(jīng)開(kāi)始在越來(lái)越廣的范圍內開(kāi)發(fā)應用計算機遠程監控系統，使之成為安全、高效生產(chǎn)的有力保障。同時(shí)，煤炭管理部門(mén)為了加強對煤礦安全生產(chǎn)的監管力度，也要求所屬礦井的安全生產(chǎn)與管理能夠及時(shí)監控，實(shí)時(shí)了解與查詢(xún)現場(chǎng)安全監測監控信息。國家發(fā)改委、國家安全生產(chǎn)監督管理總局、國家煤礦安全監察局在2005年聯(lián)合下發(fā)了發(fā)該能源【2005】457號文件，文件中第44條要求：對煤礦供電系統進(jìn)行實(shí)時(shí)監控。以減少無(wú)計劃停電、停風(fēng)、有效地遏制瓦斯積聚現象，確保煤礦安全生產(chǎn)。

全礦井突然停電會(huì )使主要通風(fēng)機停轉，煤礦井下無(wú)風(fēng)造成瓦斯積聚，隨便送電，很可能引起瓦斯爆炸;停電使水泵必能及時(shí)排水，時(shí)間長(cháng)了，可能造成淹井事故;有封閉火區的礦井，全礦停電后，可能出現CO和瓦斯外泄，造成中毒或窒息事故等。

系統構成

煤礦井下電網(wǎng)安全監控系統采用工業(yè)以太網(wǎng)加現場(chǎng)總線(xiàn)模式，主干信道是光纖以太環(huán)網(wǎng)到各變電所，通過(guò)交換機以及PROFIBUS總線(xiàn)轉換網(wǎng)關(guān)將各電力分站現場(chǎng)總線(xiàn)接入系統。在變電所內采用分布式的現場(chǎng)總線(xiàn)控制系統，各個(gè)開(kāi)關(guān)的綜合保護器通過(guò)MODBUS轉PROFIBUS網(wǎng)關(guān)和RS485轉PROFIBUS網(wǎng)橋接入到電力分站。系統共有四個(gè)部分組成：

高壓防爆開(kāi)關(guān)的綜合保護，一臺高壓防爆開(kāi)關(guān)裝設一臺綜合保護器。

測控分站，變電所及工作面的測控分站。

地面礦調度中心的監控主站。

礦領(lǐng)導及相關(guān)機電管理部門(mén)監測監控機。

電力分站中需要解決的一個(gè)問(wèn)題是將不帶有PROFIBUS接口的綜合保護器接入到PROFIBUS總線(xiàn)系統中。在雞西某煤礦井下電網(wǎng)安全監控系統的電力分站中，PLC選用西門(mén)子S7300系列315-2DP，綜合保護器選用天津天礦的產(chǎn)品。天津天礦的綜合保護器產(chǎn)品不帶有PROFIBUS通訊接口，只有RS485通訊接口，因此不能直接將綜合保護器接入到西門(mén)子PLC中。應用北京微硬創(chuàng )新科技有限公司的MODBUS轉PROFIBUS網(wǎng)關(guān)和 RS485轉PROFIBUS網(wǎng)橋，將天津天礦的綜合保護器接入到PROFIBUS總線(xiàn)中，系統示意圖如下：

測控分站與地面監控主站之間用光纖相連，構成雙環(huán)自愈的光纖以太網(wǎng)，該光纖以太網(wǎng)留有多個(gè)備用的以太網(wǎng)口，以便于作其它業(yè)務(wù)通道，變電所的視頻、音頻系統等，也可接入該以太網(wǎng)系統。礦調度中心的監控主站與礦領(lǐng)導及相關(guān)機電管理部門(mén)監測監控機之間通過(guò)現有的光纖相連。

技術(shù)特點(diǎn)

本項目實(shí)現在地面調度中心顯示和記錄各個(gè)變電所6kv部分的所有數據，實(shí)現對井下變電所的遙測、遙控、遙信和遙調，從而實(shí)現變電所的無(wú)人值守，大幅度提高礦井供電的安全性和可靠性，搭建煤礦安全生產(chǎn)信息自動(dòng)化平臺，以此提高煤礦的綜合信息自動(dòng)化水平。系統特點(diǎn)如下：

(1) 具有較強的抗干擾能力。當系統某節點(diǎn)發(fā)生嚴重錯誤時(shí)，具有自動(dòng)關(guān)閉該節點(diǎn)輸出的功能，切斷該節點(diǎn)與總線(xiàn)的聯(lián)系，使總線(xiàn)上的其它節點(diǎn)及通信不受影響。

(2) 系統具有分時(shí)電度記錄功能，便于用電管理。

(3) 在地面實(shí)現井下供電系統的所有電氣量的監測，信號量的監視，開(kāi)關(guān)分合控制操作，定值設定等，可實(shí)現變電所的無(wú)人值班。

(4) 性能優(yōu)越的失壓保護，能夠區分電壓波動(dòng)和母線(xiàn)失壓，并在全站停電的情況下，失壓保護準確及時(shí)跳開(kāi)開(kāi)關(guān)，徹底避免以往由于電壓閃動(dòng)而造成的井下大面積停電的煩惱。

(5) 保護裝置數字化，保護動(dòng)作精度高、動(dòng)作快，可靠性高，徹底免除老式保護動(dòng)作值漂移，動(dòng)作靈敏度差造成的保護誤動(dòng)和越級跳閘。

(6) 精確的事件順序記錄和故障錄波功能，有助于迅速查找故障，大大縮短變電所停電時(shí)間及恢復送電時(shí)間，徹底避免故障后試合開(kāi)關(guān)再次造成頂級跳上級開(kāi)關(guān)的煩惱。