基于工業(yè)以太網(wǎng)和現場(chǎng)總線(xiàn)的煤礦電網(wǎng)監控系統的應用

1 引言

煤礦供電質(zhì)量對礦井安全和正常生產(chǎn)有著(zhù)直接影響，隨著(zhù)采煤機械化程度的提高，煤礦供配電系統運行的可靠性和合理性顯得更為重要。完善的電力監控系統可以有效地保證井下電網(wǎng)的安全運行，并能實(shí)現供電的“移峰填谷”，給煤礦帶來(lái)巨大的社會(huì )和經(jīng)濟效益[1]。

我國很多煤礦所使用的供電系統還都是原始的人工停送電模式，暴露出生產(chǎn)成本和管理模式上的種種不足。隨著(zhù)電子信息技術(shù)、自動(dòng)化技術(shù)和網(wǎng)絡(luò )技術(shù)在煤炭行業(yè)應用的逐漸成熟，建立一套基于工業(yè)以太網(wǎng)和現場(chǎng)總線(xiàn)的礦井供電監控系統已經(jīng)是煤炭行業(yè)發(fā)展的大趨勢。本文闡述了基于工業(yè)以太網(wǎng)和現場(chǎng)總線(xiàn)的煤礦電網(wǎng)監控系統在戚家坡煤礦的具體應用。該系統能夠實(shí)現對井下及地面各變電所供電系統的遠程監控功能，不僅可以降低生產(chǎn)成本，而且提高了工作效率，具有推廣應用價(jià)值[2]。

2 工業(yè)以太網(wǎng)和現場(chǎng)總線(xiàn)技術(shù)

工業(yè)以太網(wǎng)是一種符合ieee802.3（以太網(wǎng)）和802.11（無(wú)線(xiàn)局域網(wǎng)）標準的高性能的局域網(wǎng)絡(luò )。通過(guò)工業(yè)以太網(wǎng)，用戶(hù)能建立高性能寬范圍通訊網(wǎng)絡(luò )。隨著(zhù)互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展與普及推廣，ethernet傳輸速率的提高和ethernet交換技術(shù)的發(fā)展，使ethernet全面應用于工業(yè)控制領(lǐng)域。

現場(chǎng)總線(xiàn)是連接智能現場(chǎng)設備和自動(dòng)化系統的數字式、雙向傳輸、多分支結構的通信網(wǎng)絡(luò )，它的關(guān)鍵標志是能支持雙向、多節點(diǎn)、總線(xiàn)式的全數字通訊?，F場(chǎng)總線(xiàn)控制系統既是一個(gè)開(kāi)放的通信網(wǎng)絡(luò )，又是一種全分布式的控制系統。它作為智能設備的聯(lián)系紐帶，把掛接在總線(xiàn)上作為網(wǎng)絡(luò )節點(diǎn)的智能設備連接為網(wǎng)絡(luò )系統，并進(jìn)一步構成自動(dòng)化系統，實(shí)現基本控制、補償計算、參數修改、報警、顯示、監控、優(yōu)化及管控一體的綜合自動(dòng)化功能。

現場(chǎng)總線(xiàn)技術(shù)將專(zhuān)用微處理器置入傳統的測量控制儀表，使它們各自都具有了數字計算和數字通信能力，采用可進(jìn)行簡(jiǎn)單連接的雙絞線(xiàn)等作為總線(xiàn)，把多個(gè)測量控制儀表連接成的網(wǎng)絡(luò )系統，并按公開(kāi)、規范的通信協(xié)議，在位于現場(chǎng)的多個(gè)微機化測量控制設備之間以及現場(chǎng)儀表與遠程監控計算機之間，實(shí)現數據傳輸與信息交換，形成各種適應實(shí)際需要的自動(dòng)控制系統[1,3,4]。

3 基于工業(yè)以太網(wǎng)和現場(chǎng)總線(xiàn)的電網(wǎng)監控系統的構成

根據系統功能需要，本系統采用工業(yè)以太網(wǎng)加現場(chǎng)總線(xiàn)的結構模式，由監控計算機、變電所監控站、綜合保護單元等組成。電網(wǎng)監控系統采用分層分布式結構，按縱向分為調度中心層、電網(wǎng)監控中心層、網(wǎng)絡(luò )層和現場(chǎng)設備層。

（1）調度中心層：通過(guò)調度中心主機將電網(wǎng)監測數據集成在礦井綜合自動(dòng)化系統，實(shí)現電網(wǎng)監測，便于集中調度與管理，調度中心通過(guò)工業(yè)以太環(huán)網(wǎng)與電網(wǎng)監控中心實(shí)現互聯(lián)。

（2）電網(wǎng)監控中心層：為電網(wǎng)監測監控的主站，采用分布式、開(kāi)放式的設計，組態(tài)完成站內監控功能，全面提供設備狀態(tài)監視及控制、保護信息記錄與分析等功能。主要由操作員工作站（一用一備）及工程師工作站組成，對于事故分析處理指導和培訓等專(zhuān)家系統，以及用戶(hù)要求的其它功能的工作站則可根據需要增減。電網(wǎng)監控中心通過(guò)工業(yè)以太環(huán)網(wǎng)與網(wǎng)絡(luò )層通訊管理機實(shí)現互聯(lián)。

（3）網(wǎng)絡(luò )層：主要完成調度中心層與電網(wǎng)監控中心層、電網(wǎng)監控中心層與現場(chǎng)設備層、現場(chǎng)設備層之間的通訊，采用工業(yè)以太環(huán)網(wǎng)與rs485總線(xiàn)，標準的iec60870-5-103通訊規約，通訊介質(zhì)選用屏蔽網(wǎng)線(xiàn)及光纖。