现场总线的煤矿供电自动化系统研究

    魏华峰

    

    

    摘 要：煤矿生产能否得以顺利的实施，根本上决定于煤矿供电运行的安全性。煤矿生产不能缺少矿井电能供应作为保障，因而体现了自动化控制煤矿供电运行的重要意义。与人工实施煤矿供电运行控制的传统做法相比，建立在自动化系统基础上的煤矿供电模式能够保证达到更好的供电节能效益，并且有效保障了煤矿安全供电。因此，目前对于煤矿供电的自动化系统需要明确现场总线的系统布置与设计思路，结合煤矿供电运行的真实状况来优化煤矿现场总线的自动化供电控制设计方式。

    关键词：现场总线;煤矿供电;自动化系统

    矿井生产环境具有恶劣性，其中涉及很多威胁矿井生产安全的潜在因素。煤矿供电系统如果频繁产生系统供电的故障，则会造成程度比较显著的煤矿供电事故。在情况严重时，存在故障风险的煤矿供电系统还会给煤矿生产操作人员带来直接的人身安全伤害[1]。因此在实施自动化的煤矿供电控制模式下，关键在于因地制宜设计煤矿现场总线的自动化供电控制系统，运用自动控制软件来调整现场总线运行，节省煤矿供电的能源消耗。

    一、煤矿供电自动化系统的实例

    某全自动化的煤矿供电控制系统主要包含煤矿高压供电与煤矿变电所的自动控制模式。在全自动化的煤矿供电运行模式下，煤矿供电系统具有遥控与遥测的自动控制功能，主遥控器可以用于收集煤矿供电指令，并且自动显示现阶段的煤矿供电运行状况[2]。在上述的全自动化煤矿供电系统中，运用了自动控制软件来测试煤矿供电系统在各个不同时间段的运行负载，进而给出合理调整供电系统运行负载的措施。技术人员在制定煤矿供电系统的负载测试方案时，首先模拟各种系统电气的性能，然后通过实施满载测试的方法来检测各种煤矿供电设备的性能，保证平稳与安全的煤矿供电运行效果[3]。自动化的煤矿供电负载测试主要运用于数据中心系统，经过全面的系统负载测试，应当能够保证数据中心系统始终处在安全的煤矿供电控制环境中，避免由于数据中心出现某种系统运行故障，进而造成相应的系统电气设施遭受干扰。技术人员通过运用模拟煤矿供电运行系统负载的方式，能够判断出目前的各类煤矿供电设施运行状况，对于潜在的煤矿供电安全风险也能做到及时进行检测。在煤矿供电的范围内，应当重点测试煤矿的变配电系统、发电机系统、机房配电系统、不间断的电源系统与其他的煤矿电源系统，预先制定各项负载测试指标。

    下表为煤矿供电自动化控制系统的基本运行指标：

    二、煤矿供电自动化系统的总体设计原则

    （一）保证煤矿供电的自动化系统安全运行

    煤矿供电系统必须能够保证供电平稳性与供电安全性，杜绝煤矿供电系统频繁产生自动化供电故障的现象。在自动化系统的协调与控制下，煤矿电气设备应当能够延长设备运行年限，并且始终保持平稳的煤矿供电效果。煤矿自动化供电的数据中心对于矿井的安全供电提供了重要支撑。建设数据中心的各个环节都具有复杂性，其中牽涉很多不同的施工专业。运用数据中心系统来实现全面的电气运行控制，保证良好的区域供电运行效果。技术人员必须做到充分保证各种类型的煤矿电气设备都能够置于安全的电气系统环境中，运用实时监测的信息技术手段来防控电气运行隐患，从而做到及时查找煤矿供电运行风险[4]。电气运行的数据中心主要负责控制电气系统内的电源设施、建筑电气设施、消防通信设施及其他关键电气设施，因此应当严格避免数据中心产生安全运行故障，对于供电运行中的安全风险隐患予以杜绝。煤矿供电设备应当能够保证良好的供电安全性，实现最佳的煤矿自动化供电运行控制实施效果。为了达到保证电气安全效益的目标，那么实施自动化的煤矿供电控制措施应当充分着眼于保证电气设施的安全性，营造安全的矿井供电运行控制环境，严格杜绝煤矿供电系统的潜在安全风险。

    （二）节约煤矿供电能源

    煤矿供电系统如果要保证持续的系统供电运行，那么将会消耗较多的煤矿供电能源。在自动化的煤矿生产系统中，煤矿供电系统占有较高的煤矿能源消耗比例，因此必须做到运用正确的煤矿供电节能措施。自动化的煤矿供电节能技术与自动化电气控制系统的结合关键在于推广煤矿电气节能工艺，运用节能工艺手段来节省煤矿供电运行中的各项成本投资，确保实现良好的煤矿供电安全运行效益。自动化的煤矿供电工程如果要得以顺利实施，那么必须建立在矿井供电运行资源作为支撑的前提下。从现状来看，煤矿供电的自动化工程日益呈现紧缺的电气控制系统资源状况，因此体现了优化实施系统资源配置的必要性。煤矿生产企业对于优化供电运行控制模式的举措应当给予重视，投入必要的供电控制技术引进成本。优化配置自动化的煤矿供电控制系统资源主要涉及合理改进电气控制方式，结合电气性能来实施合理的电气控制模式优化。

    （三）优化煤矿供电系统的整体设计方式

    通常来讲，自动化的煤矿供电控制模式如果要得以顺利实现，则必须依赖环形供电控制网络、煤矿地面的供电集控中心、智能式的煤矿供电测控单元，以及煤矿供电信息的集成系统。在目前的现状下，煤矿企业关于矿井供电的运行模式可以选择RS-48S的并联供电控制网络方式，进而达到顺利传输矿井供电运行信号的目的。因此从综合优化的角度来讲，关于优化整体的煤矿自动供电网络系统应当着眼于煤矿并联供电网络、环形供电控制网络与煤矿地面集控中心系统的完善与改进，结合矿井供电运行的真实状况来实现对于以上各个煤矿供电运行部分的合理调整。

    三、现场总线的煤矿供电自动化系统实现要点

    （一）确保自动化煤矿供电系统具有完整的系统控制功能

    具有自动控制功能的煤矿供电系统必须能够保证完整的供电控制功能，否则将会给矿井安全生产带来显著的不良后果。因此从优化系统总体设计的角度来讲，基本宗旨在于保证完整与健全的煤矿供电控制功能，确保将供电控制的措施贯穿于煤矿供电运行的各个重要环节。主遥控器应当能够接收实时性的煤矿供电系统电流、系统电压与系统功率信号，并且运用集成数据与收集数据的做法来处理煤矿供电数据。因此，自动化的煤矿供电运行模式必须配备系统主控单元，从而达到统一调整各项煤矿供电参数的目的。除此以外，自动控制系统可以自动保存不同时间段出现的煤矿供电故障信号，因此具有记忆系统故障的重要功能。在自动控制化的运行方式下，确保达到及时检测煤矿供电故障的效果，运用实时检修的方式来处理煤矿供电故障，恢复正常的煤矿供电状态。作为可扩展性的煤矿供电系统来讲，自动化供电系统设有多个不同的供电监控点，因而达到了全方位的供电监控目标，避免某些隐蔽性的煤矿生产区域缺乏供电监控功能。

    （二）优化现场总线系统的整体结构

    现场总线结构应当具有合理性，其中包含智能化的矿井生产现场测控装置，以及遥测通信装置等。在智能控制模式全面启用的前提下，应当能够实现全方位的煤矿供电线路检测以及供电设备性能测试，运用智能监控单元的方式来控制各个矿井生产区域的煤矿供电设备，杜绝矿井供电的安全故障。在系统主站作为重要支撑的基础上，对于地面设置的煤矿供电集控系统应当实施全面的系统运行监控，有序实施系统供电监视与供电资源分配的任务。对于自动化的环形网络控制系统来讲，该系统部分可以被设计为Profibus的网络运行模式。在传播分站信息与主站信息的过程中，环形网络应当属于不可缺少的信息传输媒介。并且在交换现场控制信息的环节中，应当保证达到可靠与安全的环形网络运行性能，创造便捷与高速的供电系统通信模式。

    （三）合理设计煤矿供电系统的主站部分

    系统主站构成了煤矿供电系统中的核心要素，进而体现了优化煤矿供电主站布局与设计的必要性。具体在设计煤矿供电的主控制机过程中，应当合理选择主控操作軟件，确保能够呈现清晰的煤矿供电运行界面。例如，Server Windows 2000型号的矿井供电控制软件可以呈现动画形式的矿井供电动态监控画面，从而达到了全面控制煤矿供电硬件设施运行的目的。在设置供电控制主站的相关运行参数时，主要应当包含地址参数以及网卡配置参数等，对于输入控制主站的各项运行参数都应当保证完整性与精确性。例如技术人员在设置供电系统的网卡参数时，应当将“Configuration”的参数输入自动控制系统，然后运用“Operation PC”的参数设置来取代“Mode＼＼module”的原始系统界面参数。技术人员在完成上述的网卡参数修改操作以后，对于系统地址的详细参数应当予以合理设计，其中包含“CP properties”以及“SET operation”的重要系统地址参数。技术人员在建成PC的虚拟控制站基础上，应当进入系统组态的重要设计环节。具体在实施系统组态的优化设计时，基本要点在于监控参数信息以及现场供电设备信息的全面识别与处理，运用PC虚拟站的方式予以实现。通常情况下，技术人员应当确保详细编辑组态内容，并且在PC的虚拟站范围内加入组态信息。经过以上的系统组态优化设计，应当能够达到顺利交换煤矿供电数据的目标。在必要的时候，系统设计人员可以在数据库的空间区域内统一存放各种类型的煤矿供电信息，便于随时分享煤矿供电资源，运用整体监控的方式来控制煤矿安全生产。

    四、结语

    经过以上分析可见，供电自动化系统具有自动控制与自动测量的性能，对于潜在的煤矿供电风险因素能够做到及时进行识别，并且启用自动报警的煤矿供电系统功能。技术人员对于煤矿供电的现场总线自动化系统在实施优化改造的环节中，应当做到充分结合煤矿供电状况以及矿井生产需求，不断优化目前的煤矿自动化供电运行方式。具体在优化设计自动化的煤矿供电现场总线运行模式时，应当确保运用整体性的视角来实施合理的优化设计，增强矿井自动化供电系统的扩展性与冗余功能。

    参考文献：

    [1]郑绪坤.山煤霍尔辛赫煤业井下供电自动化系统的设计研究[J].矿业装备，2019（02）：112-113.

    [2]高文杰.基于Profibus总线的煤矿供电自动化系统设计[J].能源技术与管理，2019，44（02）：172-174.

    [3]马薇.IFIX在煤矿自动化变电站中的开发与应用研究[J].山东煤炭科技，2019（01）：149-151.

    [4]郝欢欢.煤矿地面供电系统自动化升级改造设计优化[J].水力采煤与管道运输，2018（04）：83-85.

    作者简介：魏华峰（1980—），男，重庆人，硕士研究生，助理研究员，研究方向：计算机应用技术。