MODBUS轉(zhuǎn)PROFIBUS網(wǎng)關(guān)在煤礦井下電網(wǎng)監(jiān)控系統(tǒng)中

系統(tǒng)概述

近年來，隨著計(jì)算機(jī)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(jiān)控技術(shù)的成熟，煤礦井下供電已經(jīng)開始在越來越廣的范圍內(nèi)開發(fā)應(yīng)用計(jì)算機(jī)遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)，使之成為安全、高效生產(chǎn)的有力保障。同時(shí)，煤炭管理部門為了加強(qiáng)對(duì)煤礦安全生產(chǎn)的監(jiān)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(jiān)控，實(shí)時(shí)了解與查詢現(xiàn)場(chǎng)安全監(jiān)測(cè)監(jiān)控信息。國家發(fā)改委、國家安全生產(chǎn)監(jiān)督管理總局、國家煤礦安全監(jiān)察局在2005年聯(lián)合下發(fā)了發(fā)該能源【2005】457號(hào)文件，文件中第44條要求：對(duì)煤礦供電系統(tǒng)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控。以減少無計(jì)劃停電、停風(fēng)、有效地遏制瓦斯積聚現(xiàn)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(jī)停轉(zhuǎn)，煤礦井下無風(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)間長了，可能造成淹井事故;有封閉火區(qū)的礦井，全礦停電后，可能出現(xiàn)CO和瓦斯外泄，造成中毒或窒息事故等。

系統(tǒng)構(gòu)成

煤礦井下電網(wǎng)安全監(jiān)控系統(tǒng)采用工業(yè)以太網(wǎng)加現(xiàn)場(chǎng)總線模式，主干信道是光纖以太環(huán)網(wǎng)到各變電所，通過交換機(jī)以及PROFIBUS總線轉(zhuǎn)換網(wǎng)關(guān)將各電力分站現(xiàn)場(chǎng)總線接入系統(tǒng)。在變電所內(nèi)采用分布式的現(xiàn)場(chǎng)總線控制系統(tǒng)，各個(gè)開關(guān)的綜合保護(hù)器通過MODBUS轉(zhuǎn)PROFIBUS網(wǎng)關(guān)和RS485轉(zhuǎn)PROFIBUS網(wǎng)橋接入到電力分站。系統(tǒng)共有四個(gè)部分組成：

高壓防爆開關(guān)的綜合保護(hù)，一臺(tái)高壓防爆開關(guān)裝設(shè)一臺(tái)綜合保護(hù)器。

測(cè)控分站，變電所及工作面的測(cè)控分站。

地面礦調(diào)度中心的監(jiān)控主站。

礦領(lǐng)導(dǎo)及相關(guān)機(jī)電管理部門監(jiān)測(cè)監(jiān)控機(jī)。

電力分站中需要解決的一個(gè)問題是將不帶有PROFIBUS接口的綜合保護(hù)器接入到PROFIBUS總線系統(tǒng)中。在雞西某煤礦井下電網(wǎng)安全監(jiān)控系統(tǒng)的電力分站中，PLC選用西門子S7300系列315-2DP，綜合保護(hù)器選用天津天礦的產(chǎn)品。天津天礦的綜合保護(hù)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(hù)器接入到西門子PLC中。應(yīng)用北京微硬創(chuàng)新科技有限公司的MODBUS轉(zhuǎn)PROFIBUS網(wǎng)關(guān)和 RS485轉(zhuǎn)PROFIBUS網(wǎng)橋，將天津天礦的綜合保護(hù)器接入到PROFIBUS總線中，系統(tǒng)示意圖如下：

測(cè)控分站與地面監(jiān)控主站之間用光纖相連，構(gòu)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(tǒng)等，也可接入該以太網(wǎng)系統(tǒng)。礦調(diào)度中心的監(jiān)控主站與礦領(lǐng)導(dǎo)及相關(guān)機(jī)電管理部門監(jiān)測(cè)監(jiān)控機(jī)之間通過現(xiàn)有的光纖相連。

技術(shù)特點(diǎn)

本項(xiàng)目實(shí)現(xiàn)在地面調(diào)度中心顯示和記錄各個(gè)變電所6kv部分的所有數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)對(duì)井下變電所的遙測(cè)、遙控、遙信和遙調(diào)，從而實(shí)現(xiàn)變電所的無人值守，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(tái)，以此提高煤礦的綜合信息自動(dòng)化水平。系統(tǒng)特點(diǎn)如下：

(1) 具有較強(qiáng)的抗干擾能力。當(dāng)系統(tǒng)某節(jié)點(diǎn)發(fā)生嚴(yán)重錯(cuò)誤時(shí)，具有自動(dòng)關(guān)閉該節(jié)點(diǎn)輸出的功能，切斷該節(jié)點(diǎn)與總線的聯(lián)系，使總線上的其它節(jié)點(diǎn)及通信不受影響。

(2) 系統(tǒng)具有分時(shí)電度記錄功能，便于用電管理。

(3) 在地面實(shí)現(xiàn)井下供電系統(tǒng)的所有電氣量的監(jiān)測(cè)，信號(hào)量的監(jiān)視，開關(guān)分合控制操作，定值設(shè)定等，可實(shí)現(xiàn)變電所的無人值班。

(4) 性能優(yōu)越的失壓保護(hù)，能夠區(qū)分電壓波動(dòng)和母線失壓，并在全站停電的情況下，失壓保護(hù)準(zhǔn)確及時(shí)跳開開關(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(hù)裝置數(shù)字化，保護(hù)動(dòng)作精度高、動(dòng)作快，可靠性高，徹底免除老式保護(hù)動(dòng)作值漂移，動(dòng)作靈敏度差造成的保護(hù)誤動(dòng)和越級(jí)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(fù)送電時(shí)間，徹底避免故障后試合開關(guān)再次造成頂級(jí)跳上級(jí)開關(guān)的煩惱。