煤礦電度計量

1、煤礦電度自動計量及遠(yuǎn)程抄表系統(tǒng)的研究與應(yīng)用作者：袁慶海，羅上，孫盛東（山東濟(jì)寧運河煤礦有限責(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法滿足現(xiàn)場電度計量的需要。采用煤礦電度自動計量及遠(yuǎn)程抄表系統(tǒng)，可以對煤礦井下復(fù)雜環(huán)境（有煤塵、甲烷等）的供電系統(tǒng)進(jìn)行實時檢測、計量。采用工業(yè)組態(tài)軟件ForceControl 6.1(力控)，作為開發(fā)及運行環(huán)境，可以實現(xiàn)人機(jī)界面運行系統(tǒng)與實時數(shù)據(jù)庫構(gòu)成分布式監(jiān)測系統(tǒng)?？蛻舳?服務(wù)器之間的通訊管理

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

3、電參數(shù)計量顯示箱內(nèi)，然后通過光纜通訊傳輸?shù)降孛娣?wù)器，由地面服務(wù)器對采集的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理。實現(xiàn)實時數(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、電量報表查詢輸出、用電考核等功能2自動抄表系統(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)荷計量數(shù)據(jù)量大，采用傳統(tǒng)的人工抄表方式已無法滿足煤礦井下現(xiàn)場供電負(fù)荷計量的需要，浪費大量人力、物力，并且人工抄表出錯率相對較高，增加了抄表人員的工作量。因此，對煤礦電度自動計量及遠(yuǎn)程抄表系統(tǒng)的研究和應(yīng)用顯得很有必要。2.2研究意義自動抄表技術(shù)從根本上克服了傳統(tǒng)人工抄表模式的弊端

4、，減少了人工抄表的工作量。并且可以根據(jù)電度計量系統(tǒng)計量的數(shù)據(jù)對井下用電負(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 煤礦電度自動計量及遠(yuǎn)程抄表系統(tǒng)方案設(shè)計1、運河煤礦煤礦電度自動計量及遠(yuǎn)程抄表系統(tǒng)總體方案概述采用先進(jìn)的智能電量測量技術(shù)、現(xiàn)場總線通訊技術(shù)、數(shù)據(jù)庫技術(shù)，對全礦用電設(shè)備用電量進(jìn)行遠(yuǎn)程集中監(jiān)測，實現(xiàn)變電所各類開關(guān)、動力設(shè)備的用電高精度計量；遠(yuǎn)程實時監(jiān)測各路電參數(shù)；遠(yuǎn)程抄表；遠(yuǎn)程監(jiān)控重點用電設(shè)備（如皮帶機(jī)）的運行狀況；自動生成各種報表，所有數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)共享，使管理者可以詳細(xì)直觀的掌握整個供電工區(qū)的設(shè)

5、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)通過內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)實時發(fā)布，提高煤炭生產(chǎn)用電管理自動化水平，真正實現(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)軟件開發(fā)監(jiān)控軟件，實現(xiàn)設(shè)備的遠(yuǎn)程監(jiān)測監(jiān)控，可以通過圖、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)報表輸出，利用EXCEL的強(qiáng)大數(shù)據(jù)報表處理功能，可快速處理每月的電量數(shù)據(jù)統(tǒng)計及報表輸出，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)以安裝在每個變電所（配電點）的多路電參數(shù)計量顯示箱為核心，在需要計量的配電設(shè)備內(nèi)部安裝終端數(shù)據(jù)采集設(shè)備，首先實現(xiàn)每個

6、變電所電參數(shù)的就地集中采集、處理及就地顯示。 每臺計量顯示箱最終通過自帶的以太網(wǎng)接口輸出，可就地接入每個變電所的電力監(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煤礦電度自動計量及遠(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)有狀況簡介我礦供電系統(tǒng)現(xiàn)有變電所和配電點主要有：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、-725機(jī)電硐室。地面35KV變電所采用獨立的雙回路供電。設(shè)有兩臺容量8000KVA，變比35KV/6KV的主變。變電所內(nèi)設(shè)有6KV配電室1個，共有6KV高壓柜28臺；兩臺容量630KVA，變比6KV/0.4KV的動力變

7、壓器，低壓配電室1個，共有380KV供電負(fù)荷20路。井下有-490中央變電所1個，電壓等級6KV，采用雙回路供電，供電電源來自地面變電所6KV配電室，共有 6KV高壓開關(guān)柜22臺。設(shè)有2臺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，電壓等級6KV，采用雙回路供電，電源來自-490m水平中央變電所兩段，共有 6KV高壓開關(guān)柜19臺。設(shè)有2臺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1個，電壓等級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，二段電源引自-4

8、90中央變電所17#高壓柜。共有高壓配電裝置9臺。 -725機(jī)電硐室1個，電壓等級6KV，采用雙回路供電，雙回路電源來自-725變電所兩段。安設(shè)1臺KBSG-630/6型干式變壓器，型號BGP9L高壓配電裝置共7臺，型號KBZ20-400饋電5臺。2.2 我礦電度自動計量及遠(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，電度自動計量及遠(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、-725機(jī)電硐室各設(shè)置一臺礦用隔爆型多路電參數(shù)計量顯示箱，在各變電所高壓柜、高壓配電裝置、低壓開關(guān)等負(fù)荷內(nèi)配置專用電度計量模塊和電流互感器，作為電度計量參數(shù)

9、的取樣模塊。井下各計量箱之間采用光纖串口通訊，各取樣參數(shù)通過光纖傳輸?shù)?490中央變電所計量箱內(nèi)，通過井上下光纜傳輸?shù)降孛嬗嬃肯到y(tǒng)的光電轉(zhuǎn)換器；井上地面35KV變電所計量箱各參數(shù)也通過光纜直接傳輸?shù)降孛嬗嬃肯到y(tǒng)的光電轉(zhuǎn)換器。各取樣參數(shù)通過光電轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換為電信號后，通過網(wǎng)線傳輸?shù)降孛嬗嬃肯到y(tǒng)服務(wù)器，地面服務(wù)器通過設(shè)置連接到內(nèi)網(wǎng)，將以上各配電點的以太網(wǎng)通訊信號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，逐臺進(jìn)行設(shè)置及組網(wǎng)測試。現(xiàn)場組網(wǎng)測試完成后再通過地面調(diào)度室進(jìn)行遠(yuǎn)程通訊測試，最終實現(xiàn)地面遠(yuǎn)程抄表及綜合電參數(shù)查看。附圖：運河煤礦電度自動計量及遠(yuǎn)程抄表系統(tǒng)方案配置圖3電度自動計量

10、及遠(yuǎn)程抄表系統(tǒng)主要設(shè)備簡介3.1礦用隔爆型多路電參數(shù)計量顯示箱計量顯示箱作為各配電點的數(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（電度計量模塊）、高精度電流傳感器（安裝于被測設(shè)備內(nèi)部）、工業(yè)級開關(guān)電源等組成。前門配有鍵盤式鼠標(biāo)，windows CE6.0操作系統(tǒng)作為運行平臺，操作簡便。計量顯示箱擔(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)信號最終通過以太網(wǎng)接口輸出，與上位機(jī)聯(lián)網(wǎng)可實現(xiàn)遠(yuǎn)程抄表。3.2高精度電參數(shù)采集模塊KBDX-2模塊是專門針對煤礦供電設(shè)備特點開發(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)的智能電測計量技術(shù)，根據(jù)煤礦井下供電系統(tǒng)特點，進(jìn)行了多項結(jié)構(gòu)、功能改進(jìn)及

11、優(yōu)化：l 專門針對煤礦1140（660）V供電網(wǎng)絡(luò)設(shè)計，其輸入三相電壓可直接掛接在三相動力線路上（無需任何PT或電壓等級變換），且1140V或660V兩種電壓等級自動適應(yīng)（不需任何設(shè)置或切換）、三相電流（01000A）；l 過載能力：1.4倍量程輸入可正確測量；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載后即有可能燒壞）l 三表法準(zhǔn)確測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)測控系統(tǒng)。采用電磁隔離和光電隔離技術(shù)，電壓輸入、

12、電流輸入及通訊輸出三方完全隔離。l 測量精度電流、電壓：0.2級 ； 用電量：0.5級（優(yōu)于傳統(tǒng)機(jī)械式電表）；第三章 電度自動計量及遠(yuǎn)程抄表系統(tǒng)功能及應(yīng)用介紹1主界面及用戶登錄管理界面主界面主要為本系統(tǒng)的通訊構(gòu)成示意及遠(yuǎn)程設(shè)備的通訊狀態(tài)顯示。畫面左側(cè)為工具欄，右上角顯示為當(dāng)前登錄的用戶姓名。點擊左側(cè)工具欄的“用戶登錄”按鈕，彈出登錄框，輸入正確的密碼后即可登錄：系統(tǒng)目前只有1個用戶“管理員”，初始密碼為111111。用戶管理界面可實現(xiàn)密碼修改，新建用戶、刪除用戶、用戶權(quán)限級別設(shè)置等重要操作。2電度查看及實時界面：2.1電度查看界面電度查看界面主要顯示為每個設(shè)備的用電量、設(shè)備名稱、開關(guān)編號（采集

13、器安裝點）等信息。2.2實時報表界面本界面主要實時查看每個變電所的峰.谷.平.尖_時段電量及比例，窗口右上角的“導(dǎo)出EXCEL”、“導(dǎo)出PDF”用于將報表進(jìn)行導(dǎo)出操作(此項功能相當(dāng)于代替手工抄表操作)。2.3實時數(shù)據(jù)監(jiān)測本界面可實時查看每個供電支路的三相電壓、三相電流、有功功率、無功功率、功率因數(shù)等實時數(shù)據(jù)。本界面同樣支持報表導(dǎo)出操作。2.4圖形顯示界面（立體餅狀圖）采用圖形化的方式將峰.谷.平.尖4個時段的用電量、百分比進(jìn)行直觀的動態(tài)顯示，便于及時掌握每個設(shè)備在不同時段的用電情況。及時掌握每個設(shè)備在不同時段的用電情況，制定合理的用電措施。這是對“科學(xué)用電、節(jié)能減排”工作目標(biāo)的重要體現(xiàn)。3電量

14、報表及查詢3.1 電量報表界面本界面主要實現(xiàn)電量數(shù)據(jù)查詢及報表輸出。按照報表項目可分為班報表、日報表、月報表、季度報表、年報表。3.2電量數(shù)據(jù)查詢首先選擇需要查詢的報表類型，然后輸入相應(yīng)的“起始時間”，確定后即可顯示需要查詢的內(nèi)容。3.3報表輸出鑒于目前多數(shù)用戶對報表輸出后，需要與辦公軟件（例如：office）結(jié)合使用的需求，電量報表可直接輸出excel、pdf等格式文件。當(dāng)前表頁：輸出當(dāng)前正在查看的表頁；所有表頁：輸出全部表頁（應(yīng)確保其他表頁已經(jīng)顯示查詢到電量數(shù)據(jù)，否則其他表頁輸出為空白）點擊上圖中的“路徑”按鈕，例如：將輸出的報表保存在電腦桌面，輸入文件名稱，點擊“保存”即可。4峰值記錄本

15、界面主要用于查看每個用電支路的最高電壓、電流、最大功率數(shù)據(jù)產(chǎn)生時間及數(shù)據(jù)記錄。5電表底數(shù)清零選擇相應(yīng)的變電所，可對單個支路或整個變電所電表數(shù)據(jù)全部清零。第四章 系統(tǒng)組態(tài)軟件設(shè)計及應(yīng)用本系統(tǒng)采用工業(yè)組態(tài)軟件ForceControl 6.1(力控)，作為開發(fā)及運行環(huán)境，下面詳細(xì)介紹組態(tài)軟件的安裝、啟動過程：1.在解壓后的“ForceControl6.1-sp3”文件夾下雙擊“Setup.exe”圖標(biāo)，運行組態(tài)軟件安裝程序：正常情況下，分別依次安裝上圖中帶有紅色下劃線標(biāo)記的幾項，每次安裝完成后提示“是否重啟計算機(jī)”，點擊“取消”即可（電腦不需要重啟）。以上幾項安裝完成后將“kaich注冊文件夾”下的

16、“MyS3.dll” 文件復(fù)制到力控6.0安裝目錄下，覆蓋原來文件即可。（例如："C:Program FilesPCAuto6"，這是默認(rèn)在c盤的安裝目錄）2首次運行組態(tài)軟件組態(tài)軟件安裝完成后，雙擊桌面上的“力控Forcecontrol 6.1”即可打開組態(tài)軟件，打開“工程管理器”如下圖：首次打開工程管理器，默認(rèn)的只是演示工程畫面，需要手工加入我們所需要運行的組態(tài)項目，點擊上圖中的“搜索”按鈕，則顯示如下：查找組態(tài)項目所在路徑及文件夾，點擊“確定”，則該項目會添加到工程管理器中。然后點擊“運行”按鈕，即可運行相應(yīng)的組態(tài)項目。正常使用組態(tài)軟件：以上所述的是首次安裝組態(tài)及引入組態(tài)工程項目步驟。完成上述步驟后，在以后正常的使用過程中則直接打開桌面圖標(biāo)“運行系統(tǒng)”，即可運行相應(yīng)的組態(tài)畫面（無需再次搜索查找）。如下圖：第五章 結(jié)論煤礦電度自動計量及遠(yuǎn)程抄表系統(tǒng)，采用先進(jìn)的智能電量測量技術(shù)、井下防爆計量技術(shù)、現(xiàn)場總線通訊技術(shù)、數(shù)據(jù)庫技術(shù)，有效解決了傳統(tǒng)的計量方式的弊端，同時有效的降低了人力物力的成本，并且對全礦用電設(shè)備用電量進(jìn)行遠(yuǎn)程集中監(jiān)測，實現(xiàn)變電所各類開關(guān)、動力設(shè)備的用電高精度計量；遠(yuǎn)程實時監(jiān)測各路電參數(shù)；遠(yuǎn)程抄表；遠(yuǎn)程監(jiān)控重點用電設(shè)備的運行狀況；自動生成各