1、煤礦電度自動(dòng)計(jì)量及遠(yuǎn)程抄表系統(tǒng)的研究與應(yīng)用作者：孫保龍、袁慶海，羅上，孫盛東（山東濟(jì)寧運(yùn)河煤礦有限責(zé)任公司，山東濟(jì)寧任城區(qū)南張鎮(zhèn) 272000）摘要： 隨著煤礦礦井的開(kāi)拓延伸，煤礦井下供電網(wǎng)絡(luò)也隨之不斷變化延伸，供電系統(tǒng)日漸復(fù)雜，供電系統(tǒng)的電度計(jì)量工作量也逐漸增大，并且煤礦井下工作環(huán)境復(fù)雜，傳統(tǒng)的人工手工抄表已無(wú)法滿足現(xiàn)場(chǎng)電度計(jì)量的需要。采用煤礦電度自動(dòng)計(jì)量及遠(yuǎn)程抄表系統(tǒng)，可以對(duì)煤礦井下復(fù)雜環(huán)境（有煤塵、甲烷等）的供電系統(tǒng)進(jìn)行實(shí)時(shí)檢測(cè)、計(jì)量。采用工業(yè)組態(tài)軟件ForceControl 6.1(力控)，作為開(kāi)發(fā)及運(yùn)行環(huán)境，可以實(shí)現(xiàn)人機(jī)界面運(yùn)行系統(tǒng)與實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)構(gòu)成分布式監(jiān)測(cè)系統(tǒng)?？蛻舳?服務(wù)器之間的

2、通訊管理是通過(guò)NETSERVER網(wǎng)絡(luò)通訊程序來(lái)進(jìn)行，采用批量數(shù)據(jù)發(fā)送，通訊效率高，實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)查看（電壓、電流、用電量等）、負(fù)荷曲線、峰谷平電量統(tǒng)計(jì)、電量報(bào)表查詢輸出、用電考核等功能。關(guān)鍵詞： 電度自動(dòng)計(jì)量、遠(yuǎn)程抄表、電量報(bào)表查詢及輸出第一章 引言1煤礦電度自動(dòng)計(jì)量及遠(yuǎn)程抄表系統(tǒng)概述煤礦電度自動(dòng)計(jì)量及遠(yuǎn)程抄表系統(tǒng)：是一種可以自動(dòng)采集和記錄煤礦供電系統(tǒng)負(fù)荷的用電情況的系統(tǒng)，主要通過(guò)在井下各中央變電所、采區(qū)配電點(diǎn)、采區(qū)機(jī)電硐室等地點(diǎn)集中設(shè)置礦用隔爆型多路電參數(shù)計(jì)量顯示箱，通過(guò)在供電負(fù)荷控制設(shè)備上（如高壓柜、低壓饋電開(kāi)關(guān)等）安裝供電計(jì)量模塊和配套的電流互感器，將負(fù)荷參數(shù)通過(guò)計(jì)量模塊傳輸?shù)郊性O(shè)置的隔

3、爆型多路電參數(shù)計(jì)量顯示箱內(nèi)，然后通過(guò)光纜通訊傳輸?shù)降孛娣?wù)器，由地面服務(wù)器對(duì)采集的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理。實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)查看（電壓、電流、用電量等）、負(fù)荷曲線記錄、峰谷平電量統(tǒng)計(jì)、電量報(bào)表查詢輸出、用電考核等功能2自動(dòng)抄表系統(tǒng)的研究背景及意義2.1研究背景 煤礦井下工作環(huán)境復(fù)雜，隨著煤礦井下不斷開(kāi)拓延伸，煤礦井下供電網(wǎng)絡(luò)日趨復(fù)雜，煤礦供電負(fù)荷計(jì)量數(shù)據(jù)量大，采用傳統(tǒng)的人工抄表方式已無(wú)法滿足煤礦井下現(xiàn)場(chǎng)供電負(fù)荷計(jì)量的需要，浪費(fèi)大量人力、物力，并且人工抄表出錯(cuò)率相對(duì)較高，增加了抄表人員的工作量。因此，對(duì)煤礦電度自動(dòng)計(jì)量及遠(yuǎn)程抄表系統(tǒng)的研究和應(yīng)用顯得很有必要。2.2研究意義自動(dòng)抄表技術(shù)從根本上克服了傳統(tǒng)人工抄表模

4、式的弊端，減少了人工抄表的工作量。并且可以根據(jù)電度計(jì)量系統(tǒng)計(jì)量的數(shù)據(jù)對(duì)井下用電負(fù)荷進(jìn)行合理調(diào)整，更好的執(zhí)行好用電避峰填谷制度，綜合考慮礦井負(fù)荷用電情況，可以方便、快捷對(duì)井下用電負(fù)荷進(jìn)行控制，達(dá)到節(jié)省電能的目的。第二章 煤礦電度自動(dòng)計(jì)量及遠(yuǎn)程抄表系統(tǒng)方案設(shè)計(jì)1、運(yùn)河煤礦煤礦電度自動(dòng)計(jì)量及遠(yuǎn)程抄表系統(tǒng)總體方案概述采用先進(jìn)的智能電量測(cè)量技術(shù)、現(xiàn)場(chǎng)總線通訊技術(shù)、數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)，對(duì)全礦用電設(shè)備用電量進(jìn)行遠(yuǎn)程集中監(jiān)測(cè)，實(shí)現(xiàn)變電所各類開(kāi)關(guān)、動(dòng)力設(shè)備的用電高精度計(jì)量；遠(yuǎn)程實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)各路電參數(shù)；遠(yuǎn)程抄表；遠(yuǎn)程監(jiān)控重點(diǎn)用電設(shè)備（如皮帶機(jī)）的運(yùn)行狀況；自動(dòng)生成各種報(bào)表，所有數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)共享，使管理者可以詳細(xì)直觀的掌握整個(gè)供電

5、工區(qū)的設(shè)備用電狀況、電力負(fù)荷分布等，為用電管理提供決策參考。電量數(shù)據(jù)通過(guò)內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)實(shí)時(shí)發(fā)布，提高煤炭生產(chǎn)用電管理自動(dòng)化水平，真正實(shí)現(xiàn)管、控一體化，推進(jìn)煤礦數(shù)字化進(jìn)程。采用工業(yè)組態(tài)軟件開(kāi)發(fā)監(jiān)控軟件，實(shí)現(xiàn)設(shè)備的遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)監(jiān)控，可以通過(guò)圖、表、曲線等方式進(jìn)行數(shù)據(jù)顯示及分析處理。軟件支持EXCEL（電子表格）數(shù)據(jù)報(bào)表輸出，利用EXCEL的強(qiáng)大數(shù)據(jù)報(bào)表處理功能，可快速處理每月的電量數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)及報(bào)表輸出，免去繁瑣的下井抄表、數(shù)據(jù)手工輸入工作，顯著提高辦公效率。（并徹底免除了人為抄表中存在的不確定因素）系統(tǒng)以安裝在每個(gè)變電所（配電點(diǎn)）的多路電參數(shù)計(jì)量顯示箱為核心，在需要計(jì)量的配電設(shè)備內(nèi)部安裝終端數(shù)據(jù)采集設(shè)備，首先

6、實(shí)現(xiàn)每個(gè)變電所電參數(shù)的就地集中采集、處理及就地顯示。 每臺(tái)計(jì)量顯示箱最終通過(guò)自帶的以太網(wǎng)接口輸出，可就地接入每個(gè)變電所的電力監(jiān)控分站，利用礦井現(xiàn)有通訊網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)地面遠(yuǎn)程抄表及綜合電參數(shù)查看。2煤礦電度自動(dòng)計(jì)量及遠(yuǎn)程抄表系統(tǒng)的整體結(jié)構(gòu)組成2.1我礦井上下供電系統(tǒng)現(xiàn)有狀況簡(jiǎn)介我礦供電系統(tǒng)現(xiàn)有變電所和配電點(diǎn)主要有：地面35KV變電所、井下-490中央變電所、-725變電所、-490采區(qū)配電點(diǎn)、-725機(jī)電硐室。地面35KV變電所采用獨(dú)立的雙回路供電。設(shè)有兩臺(tái)容量8000KVA，變比35KV/6KV的主變。變電所內(nèi)設(shè)有6KV配電室1個(gè)，共有6KV高壓柜28臺(tái)；兩臺(tái)容量630KVA，變比6KV/0.4KV

7、的動(dòng)力變壓器，低壓配電室1個(gè)，共有380KV供電負(fù)荷20路。井下有-490中央變電所1個(gè)，電壓等級(jí)6KV，采用雙回路供電，供電電源來(lái)自地面變電所6KV配電室，共有 6KV高壓開(kāi)關(guān)柜22臺(tái)。設(shè)有2臺(tái)KBSG-315/6/0.69型干式變壓器，0.66KV低壓供電負(fù)荷18路。 -725變電所1個(gè)，電壓等級(jí)6KV，采用雙回路供電，電源來(lái)自-490m水平中央變電所兩段，共有 6KV高壓開(kāi)關(guān)柜19臺(tái)。設(shè)有2臺(tái)KBSG-315/6/0.69型干式變壓器，0.66KV低壓供電負(fù)荷15路。 -490采區(qū)配電點(diǎn)1個(gè)，電壓等級(jí)6KV，采用雙回路供電，一段電源引自地面35KV變電所6KV一段3723高壓柜，二段電源

8、引自-490中央變電所17#高壓柜。共有高壓配電裝置9臺(tái)。 -725機(jī)電硐室1個(gè)，電壓等級(jí)6KV，采用雙回路供電，雙回路電源來(lái)自-725變電所兩段。安設(shè)1臺(tái)KBSG-630/6型干式變壓器，型號(hào)BGP9L高壓配電裝置共7臺(tái)，型號(hào)KBZ20-400饋電5臺(tái)。2.2 我礦電度自動(dòng)計(jì)量及遠(yuǎn)程抄表系統(tǒng)配置方案根據(jù)我礦現(xiàn)在井上下供電系統(tǒng)情況，電度自動(dòng)計(jì)量及遠(yuǎn)程抄表系統(tǒng)配置方案如下：分別在地面35KV變電所、-490中央變、-725變電所、-490采區(qū)配電點(diǎn)、-725機(jī)電硐室各設(shè)置一臺(tái)礦用隔爆型多路電參數(shù)計(jì)量顯示箱，在各變電所高壓柜、高壓配電裝置、低壓開(kāi)關(guān)等負(fù)荷內(nèi)配置專用電度計(jì)量模塊和電流互感器，作為電度

9、計(jì)量參數(shù)的取樣模塊。井下各計(jì)量箱之間采用光纖串口通訊，各取樣參數(shù)通過(guò)光纖傳輸?shù)?490中央變電所計(jì)量箱內(nèi)，通過(guò)井上下光纜傳輸?shù)降孛嬗?jì)量系統(tǒng)的光電轉(zhuǎn)換器；井上地面35KV變電所計(jì)量箱各參數(shù)也通過(guò)光纜直接傳輸?shù)降孛嬗?jì)量系統(tǒng)的光電轉(zhuǎn)換器。各取樣參數(shù)通過(guò)光電轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換為電信號(hào)后，通過(guò)網(wǎng)線傳輸?shù)降孛嬗?jì)量系統(tǒng)服務(wù)器，地面服務(wù)器通過(guò)設(shè)置連接到內(nèi)網(wǎng)，將以上各配電點(diǎn)的以太網(wǎng)通訊信號(hào)直接引入就近的電力監(jiān)控分站，按照調(diào)度室提供的IP地址及可用網(wǎng)段，逐臺(tái)進(jìn)行設(shè)置及組網(wǎng)測(cè)試。現(xiàn)場(chǎng)組網(wǎng)測(cè)試完成后再通過(guò)地面調(diào)度室進(jìn)行遠(yuǎn)程通訊測(cè)試，最終實(shí)現(xiàn)地面遠(yuǎn)程抄表及綜合電參數(shù)查看。附圖：運(yùn)河煤礦電度自動(dòng)計(jì)量及遠(yuǎn)程抄表系統(tǒng)方案配置圖3電度

10、自動(dòng)計(jì)量及遠(yuǎn)程抄表系統(tǒng)主要設(shè)備簡(jiǎn)介3.1礦用隔爆型多路電參數(shù)計(jì)量顯示箱計(jì)量顯示箱作為各配電點(diǎn)的數(shù)據(jù)采集設(shè)備，主要由嵌入式工控機(jī)、多路電參數(shù)采集模塊（電度計(jì)量模塊）、高精度電流傳感器（安裝于被測(cè)設(shè)備內(nèi)部）、工業(yè)級(jí)開(kāi)關(guān)電源等組成。前門(mén)配有鍵盤(pán)式鼠標(biāo)，windows CE6.0操作系統(tǒng)作為運(yùn)行平臺(tái)，操作簡(jiǎn)便。計(jì)量顯示箱擔(dān)負(fù)著電量數(shù)據(jù)采集，就地集中顯示的重要任務(wù)，數(shù)據(jù)信號(hào)最終通過(guò)以太網(wǎng)接口輸出，與上位機(jī)聯(lián)網(wǎng)可實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程抄表。3.2高精度電參數(shù)采集模塊KBDX-2模塊是專門(mén)針對(duì)煤礦供電設(shè)備特點(diǎn)開(kāi)發(fā)的一款智能型三相電參數(shù)綜合采集模塊結(jié)合當(dāng)今先進(jìn)的智能電測(cè)計(jì)量技術(shù)，根據(jù)煤礦井下供電系統(tǒng)特點(diǎn)，進(jìn)行了多項(xiàng)結(jié)構(gòu)、功

11、能改進(jìn)及優(yōu)化：l 專門(mén)針對(duì)煤礦1140（660）V供電網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)，其輸入三相電壓可直接掛接在三相動(dòng)力線路上（無(wú)需任何PT或電壓等級(jí)變換），且1140V或660V兩種電壓等級(jí)自動(dòng)適應(yīng)（不需任何設(shè)置或切換）、三相電流（01000A）；l 過(guò)載能力：1.4倍量程輸入可正確測(cè)量；瞬間(<10周波)電流5倍，電壓3倍量程不損壞。 （傳統(tǒng)的機(jī)械式電表或普通電表過(guò)載后即有可能燒壞）l 三表法準(zhǔn)確測(cè)量三相三線制交流電路中的三相電流、三相電壓（真有效值）、有功功率、無(wú)功功率、功率因數(shù)、有功電度等電參數(shù)。l 內(nèi)含標(biāo)準(zhǔn)的modbus-rtu通訊協(xié)議，可快速構(gòu)建高可靠的工業(yè)測(cè)控系統(tǒng)。采用電磁隔離和光電隔離技術(shù)，電

12、壓輸入、電流輸入及通訊輸出三方完全隔離。l 測(cè)量精度電流、電壓：0.2級(jí) ； 用電量：0.5級(jí)（優(yōu)于傳統(tǒng)機(jī)械式電表）；第三章 結(jié)論該電度遠(yuǎn)程抄表系統(tǒng)已在我礦井上下變電所和主要配電點(diǎn)安裝使用一年多，該系統(tǒng)通過(guò)智能電量測(cè)量技術(shù)、井下防爆計(jì)量技術(shù)、現(xiàn)場(chǎng)總線通訊技術(shù)、數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)，有效解決了傳統(tǒng)的計(jì)量方式的弊端，同時(shí)有效的降低了人力物力的成本，并且對(duì)全礦用電設(shè)備用電量進(jìn)行遠(yuǎn)程集中監(jiān)測(cè)，實(shí)現(xiàn)變電所各類開(kāi)關(guān)、動(dòng)力設(shè)備的用電高精度計(jì)量；遠(yuǎn)程實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)各路電參數(shù)；遠(yuǎn)程抄表；遠(yuǎn)程監(jiān)控重點(diǎn)用電設(shè)備的運(yùn)行狀況；自動(dòng)生成各種報(bào)表，所有數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)共享，使管理者可以詳細(xì)直觀的掌握整個(gè)供電工區(qū)的設(shè)備用電狀況、電力負(fù)荷分布等，為用電管理提供決策參考。電量數(shù)據(jù)通過(guò)內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)實(shí)時(shí)發(fā)布，提高煤炭生產(chǎn)用電管理自動(dòng)化水平，真正實(shí)現(xiàn)管、控一體化，推進(jìn)煤礦數(shù)字化進(jìn)程。通過(guò)在我礦現(xiàn)場(chǎng)使用情況來(lái)看，該遠(yuǎn)程抄表系統(tǒng)能實(shí)時(shí)對(duì)井上下負(fù)荷用電情況進(jìn)行計(jì)量，顯示峰谷比例情況，有利于供電管理部門(mén)對(duì)我礦負(fù)荷情況及時(shí)進(jìn)行掌握，根據(jù)實(shí)際情況對(duì)負(fù)荷進(jìn)行調(diào)整，更好的落實(shí)避峰填谷制度。對(duì)各單位月底用電量通過(guò)報(bào)表進(jìn)行分析，掌握月度各單位用電節(jié)超情況