一、系统简介

煤矿供电监控系统适用于煤矿井下或地面严酷环境，对煤矿供电系统进行实时监控。以减少无计划停电、停风，有效地遏制瓦斯积聚现象，确保煤矿安全生产。可用于对煤矿35kV、6kV、3.5kV、0.6kV等供电系统、变电所及直流供电系统的实时监测及控制。监测主要的参数有：电压、电流、有功功率、无功功率、功率因素等，与智能微机综合保护配合完成遥测、遥信、遥控等功能。系统具有实时性好，可靠性高，使用方便，组合灵活等特点。适用于各类大中小型各类矿井使用。

二、系统组成

煤矿供电监控系统是由四部分组成：地面监控设备、传输信道、井下监控设备、供电开关柜及微机综合保护器。 系统组成框图如下：

地面监控设备：

监控计算机安装Windows操作系统和煤矿供电监控系统组态软件，预先对地面及井下变电站进行配置生成；监控主机通过网络向安装在各个变电站的通讯计算机发送配置、巡检、控制等命令，以完成系统的遥测、遥信、遥控及遥调等功能，同时监控主机对开关柜的遥测、遥信数据、控制结果、同时完成数据的更新处理、存贮、报表打印等功能。配备备用机，可实现系统的双机热备功能。通过OPC、FTP等接口，将监控主机的数据在局域网上传输到其它部门，以共享监测数据。

传输信道：

监控主机至井下通讯计算机的传输信道基于千兆工业以太环网平台，地面利用单模普通光缆，井下采用单模矿用阻燃光缆。通讯计算机与环网平台间传输介质采用光缆或阻燃信号电缆（带双绞功能）进行传输。通讯计算机至井下开关柜连接采用矿用阻燃信号电缆进行传输，可支持RS485/CAN等总线；RJ45电口或光口支持QoS，基于端口的VLAN设置、SNMP V1 / V2c / V3、RMON

井下监控设备

通讯计算机内置嵌入式工业控制一体机，宽电压范围供电、低功耗、易于集成、易于维护、支持宽温；设备壳体采用特殊结构，保证其散热性能；嵌入式组态软件设计、工业历史库引擎、面向对象的脚本引擎，保证输入、输出接口间的数据稳定、可靠； 

供电开关柜及微机综合保护器

在地面变电所、中央变电所及通风性能较好的区域，有选用矿用一般型电力开关柜，其内部有微机综合保护器的可直接通过通讯电缆，以总线方式连接至通讯计算机；在掘进工作面、采区变电所，通常选用高压永磁或低压馈电真空开关，其内部有微机综合保护器的可直接通过通讯电缆，以总线方式连接至通讯计算机；对于没有微机综合保护器的开关，可通过KJ37-F型电力监测分站，测量其二次互感后的电压、电流信号，由KJ37-F型电力监测分站将遥信信息传至通讯计算机；

三、系统特点

产品均为工业级设计，并通过湿热、振动、冲击、碰撞试验，安全性和可靠性具有权威机构认证。

工业化组态软件，可由用户随时在线设计、编辑、修改电力系统界面；有远程服务软件，可通过网络远程服务，及时为用户升级、修改、编辑系统软件；帮助用户充分发挥监控系统的管理作用，创造经济、安全效益。

精确的过流值和时间保护、失压延时保护功能与操作专用后备电源配合，能有效解决威胁煤矿供电安全的过流、接地、电压波动造成的越级跳闸。

实现系统的遥控、遥信、遥测、实时监测、故障录波及分析、确定故障位置、综合管理、显示、打印等功能；

统应能够与开关综合保护器保护配合，完成综合保护器的各项保护功能，保证系统不出现保护越级跳闸、不出现因电压闪动而引起的全所失压跳闸现象，并具有过载、短路、断相、漏电、绝缘监视等综合保护功能。

实现全矿供电系统电力参数在线监测、运行记录、超限报警。

实现各变电所主要供电线路的远控操作、预置编组操作。

实现电量远程抄录、峰谷分时计量、电量分类统计分析及电量自动化考核。

实现全矿供电系统供电状态和数据、曲线实时模拟显示。

实现对全矿重要设备电力运行参数实时在线监测。

实现电力监测数据全矿局域网授权用户共享。

多种电压等级的监控装置：从127V～35kV的地面、井下、本安、隔爆等多种电压等级和防爆类型，有监测、监测＋控制、监测＋控制＋保护等不同功能，能应用于井上下各种新老型号电气设备的全面监控,满足煤矿不同设备的监控需求。

四、系统功能

系统生成及实时修改功能：能对系统所测控设备的名称、安装地点、测点性质、图形画面、数据报表等参数进行定义及实时修改。

遥测功能：综合保护器采集各电路实时数据传输到通讯分站；通讯分站储存、打包后传送到井上计算机进行处理、储存、显示。

遥信功能：综合保护器采集各开关的运行状态、故障状态经通讯分站传输到井上计算机进行处理、储存、显示、报警。

遥控功能：在井上计算机上进行电力系统任何一个开关、磁力启动器的停/送电操作。

遥调功能：在井上计算机上进行电力系统任何一个开关、磁力启动器定值整定、查询、修改、储存。

显示功能：以表格、曲线、直方图、模拟图、声光报警形式显示电力系统的实时数据、历史数据、运行状态、报警状态。

故障录波功能：当电路发生故障时，记录故障电故发生故障时间、故障瞬间电流值和故障前10个周波、故障后20个周波的波形故障分析用。

打印功能：系统自动生成实时数据、历史数据、用电量报表；按操作指令打印各种报表、图形、曲线。

历史数据存储功能：系统所接综合保护器监测数据每15秒存盘一次，以最大值、平均值和最小值形成历史曲线。所有数据可存储一年。

自诊断功能：系统具备自诊断功能，及时发现分站、综合保护器故障，并予以报警。

网络接口功能：系统具备接入远程终端和图形工作站的能力，可以直接接入矿局域网，具备向上一级网络传送数据的能力。

软件接口：系统具有标准OPC软件接口，可以与其它矿用系统实现无缝链接，从而实现全矿井的管控一体化。

五、主要技术参数

系统容量：16台通讯计算机，最大可扩展至128台；

通讯计算机机容量：32台综合保护器；

最大巡检周期：不大于16s；

控制执行时间：不大于2s；

画面响应时间：调出整幅画面85%的响应时间不大于2s，其余画面调出时间不大于5s；

误码率：误码率不大于10^-8；

计算机与通讯计算机间通讯

TCP/IP以太网电口或光口；

传输速率：10/100Mbps，

传输距离：以太网电口100m；以太网光口10km；

通讯计算机与综合保护器间通讯

RS485或CAN总线（主从式、半双工、双极性两芯电缆传输）；

传输速率：9600bps或19200bps；

传输距离：1200m或500m；

地面设备电源

额定电压：AC200V，

波动范围：额定值允许偏差-10%～+10%；

配UPS电源，停电时可工作2小时以上；

井下设备电源

额定电压：AC127V/AC220V/AC380V/AC660V；

波动范围：75%～150%；

配备后备电源时，停电可工作2小时以上；

环网交换机

防爆型式：矿用隔爆兼本质安全型 “Exd[ib] I”

额定供电：AC660V/380V/220V/127V 输入；

电源波动：额定值75%～150%；

后备电源功能

1) 交流供电停止时，蓄电池组供电时间 ≥ 2 h；

2) 充电时间：≤ 24 h；

3) 充电方式：恒流充电后转浮充；

4) 电池型号规格及数量：GB1270-12V/7.0 Ah，2节。

接口数量

1） 2个冗余千兆以太网光口（G1、G2）：与其它环形网络通讯接口连接，组成冗余千兆环形以太网；

2)  1个百兆光口；（为选配模块）

3)  1#-3#口为本安以太网口；

4)  4#、5#口可灵活配置为本安以太网口或者本安RS485口。

传输介质及距离

1) 本环形网络通讯接口与其它环形网络通讯接口的通讯介质采用光缆，波长1310nm，速率：1Gbps 上下行。单模：发射光功率≥ -10 dBm，接收灵敏度：≤-35 dBm；（通讯光缆的衰减≤ 0.4 dBm/ km，传输距离≤ 10 km）；

2) 百兆光口与其它设备的通讯采用光缆，波长1310nm，速率：100Mbps 上下行；单模：发射光功率≥ -5 dBm，接收灵敏度：≤-35 dBm；（通讯光缆的衰减≤ 0.4 dBm/ km，传输距离≤ 20 km）；

3) 以太网通讯介质采用矿用双绞电缆，速率为10/100 Mbps自适应，传输距离≤ 100 m；

4) RS485信号传输采用MHY32煤矿用阻燃聚氯乙烯护套信号电缆（线径截面不小于1.5mm2，分布电阻≤12.1Ω/km，分布电容≤0.06µF/km，分布电感≤0.8mH/km），速率为1200bps，传输距离≤ 10 km。支持环网冗余功能，恢复时间 < 20ms ；

提供网络设备状态信息

1) 网络通讯建立时，自动发送电子邮件到指定的计算机；

2) 发生异常事件时，自动发送电子邮件到指定的计算机报警。

具备以太网管理功能

1) 发送Ping命令确定网络的连通性；

2) 锁定特定的端口，仅允许授权MAC地址访问；

3) 可以设置镜像端口，方便在线调试和对数据进行实时监控。

具备串口设备（RS485）联网功能；

具备后备电源功能，当输入交流电停电时，设备自动切换到电池供电状态。

隔爆兼本安通讯计算机

防爆型式：矿用隔爆兼本质安全型 “Exd[ib] I”

额定供电：AC660V/380V/220V/127V 输入；

电源波动：额定值75%～150%；

上行端口

1）端口数量：1个； 

2）通讯端口：以太网TCP/IP；

3）通讯规约：基于TCP/IP之上的IEC 870-5-103规约；

4）通讯速率：10/100Mbps自适应；

5）传输介质：矿用通讯信号电缆或光纤；

6) 传输距离：通讯电缆100m、光纤10km以上；

下行端口

1) 端口数量：4个；

2）端口总线：RS232/485或CAN可选；

3）端口工作方式：4端口间独立并能同时工作；

4）端口带载能力：16点/端口；

5）通讯规约：Modbus或根据客户需求定制；（现场多个厂家综保）

6）通讯速率：1200/2400/4800/9600/19200bps可选；

7）传输介质：矿用信号电缆；

8）传输距离：9600bps/1.2km；