井下电能管理系统的应用 本文关键词：管理系统，井下，电能
井下电能管理系统的应用 本文简介：摘要：长期以来，煤矿生产管理中对能耗的管理相对粗放，井下电气设备在使用中缺乏统一管理，使得能耗始终居高不下，不仅降低了矿井综合效益，而且在一定程度上威胁了矿井的生产安全。以此为出发点，针对矿井井下电能管理系统的应用进行研究分析。结合具体工程实际，在分析电能管理系统构成的基础上，逐一探究其关键技术和系
井下电能管理系统的应用 本文内容：
摘要：长期以来，煤矿生产管理中对能耗的管理相对粗放，井下电气设备在使用中缺乏统一管理，使得能耗始终居高不下，不仅降低了矿井综合效益，而且在一定程度上威胁了矿井的生产安全。以此为出发点，针对矿井井下电能管理系统的应用进行研究分析。结合具体工程实际，在分析电能管理系统构成的基础上，逐一探究其关键技术和系统功能，并对其实际应用效果进行总结分析，希望能够为其他矿井相似工程的开展提供借鉴与参考。
关键词：矿井；电能管理系统；上位机；能耗质量
A矿为2000年建成投产的现代化矿井，设计生产能力为2.50×106t/a。近些年，随着矿井开采深度的不断增加，回采作业条件不断恶化，井下生产中所需的各类用电设备的数量不断增加的同时分布范围也不断扩大，使得井下电能的集中管理难度大幅增加，生产作业中各类电气故障时有发生，极大地制约了矿井生产力。针对此类问题，为了有效降低矿井运行能耗，实现能源优化管理，A矿结合国内外先进经验，立足矿井实际，研究设计了一套应用于井下的电能管理系统，在致力于提升矿井能耗质量的同时，增强对电能使用的实时监控，从而提升矿井电能控制质量，进一步提高矿井的现代化水平。
1系统构成分析
此次设计的电能管理系统选用两级网络控制结构，借助冗余工业以太网实现监控中心PC机对井下作业现场各个设备的网络监控，同时，借助现场总线工艺实现对各个职能电表的集中监控管理。整个系统的构成大体可分为硬件部分和软件部分两大块。1.1硬件构成系统硬件部分主要包括系统主机、交换机、隔爆兼本安型电能监测和通讯分站、隔爆型智能电度表等构成组件，其构成如图1所示。其中，隔爆兼本安型电能监测和通讯分站属于硬件系统的核心组件，构成部分包括光纤收发装置、MCGS触摸屏（TPC7062K）、多路串口通讯服务装置、RS232型转换装置和可编程控制装置（PLC）等[1-2]。1.2软件构成系统软件部分是借助MCGS组态软件实现对井下电能设备能耗数据的采集，并通过对相关数据的分析判定，设计出相应的电能使用数据，以方便使用者实时查询用电参数，并对历史用电参数、用电曲线等进行查询。此外，软件通过监测所得数据与预设数据的比对分析，能及时发现数据异常现象，并及时发出预警信息，从而避免安全隐患对电能使用造成的不良影响，提升用电有效性[3]。图2即为系统分界面示意图。
2关键技术分析
a)电能管理系统在设计上充分考虑了A矿井下实际用电设备的分布状况，采用了冗余工业以太网、RS-485接口和EDC3300型电表等通讯协议的现场总线工艺，控制结构选用两级网络控制。其中，上层网络运用冗余工业以太网（基于TCP/IP协议的交换机组网）实现监测中心上位机（PC机）与井下下位机（TPC7062K型触摸屏）间的信息通讯，从而确保作业人员能够在地面监测中心借助PC机实时监控井下作业现场设备的运行情况；下层网络运用现场总线（基于EDC3300电表的通讯协议），实现TPC7062K型下位机与现场测量装置间的有效信息互通，以确保作业人员能够通过触摸屏实现对所对应分站的集中监控。b)上位机将PC机作为整个系统的网络监控平台，其核心功能是借助工业以太网对网络地址进行针对性设置，进而与下位机（TPC7062K型触摸屏）开展有效的信息通讯，以实现对现场数据的有效获取。同时，借助MCGS通用型组态软件，系统能够实现对设备运行情况和系统参数的显示、报警提示和查询、实时数据和历史数据查询、查询数据打印等功能。c)触摸屏作为井下各监测分站核心组件，主要功能是通过EDC3300电表通讯技术，实时获取现场施工中各个用电设备的电能使用情况，并借助MCGS嵌入式组态软件将获取的各类现场数据实时显示在分站触摸显示屏上。d)井下监测分站作为井下各用电设备控制管理的核心组件，其核心功能是对井下作业现场的电能使用参数进行实时收集、处理，并借助RS-485接口与EDC3300电表内设的十六进制协议，实现与触摸屏的实时通讯，同时还可借助分布全矿的以太网与地面监测中心进行实时的信息交换。e)地面监测系统配套有上位机组态设备，将井下各处分布的电能采集站连入矿井工业以太网，作业人员可以在监测中心通过监测装置实现对井下设备运行状况的实时监测和管控[4]。
3系统功能分析
所设计的电能管理系统能够实现对井下生产作业中电能使用的全过程管理，同时，精准记录各个作业环节及相应用电设备的电能能耗状况。此外，通过隔爆兼本安型电能监测装置与通讯分站的配合构建起井下用电资料库，综合汇集整理用电设备的各项能耗数据，使其成为对实际工作具有良好指导意义的信息。这样，不仅能够便于作业人员实时查询各用电设备能耗的实时数据和历史数据，还能够通过数据比对分析，及时发现安全隐患，发出预警信息，避免安全事故的发生。通过所设计的系统，矿井作业人员实现了对电能实验数据的实时自动统计，不仅提升了技术人员对设备运行状况的掌握、了解程度，还降低了故障发生的概率，并能够为故障发生后的有效处置提供指导。此外，基于煤矿节能降耗的综合考虑，系统可以自行对电能进行井下调控，从而实现对电能使用的优化调控[5-6]。
4实践分析
A矿自井下电能管理系统投入运行以来，对矿井生产作业中的电能及其消耗情况进行了直观的观测、了解，而且各类用电设备的电气故障发生概率显著降低，在大幅节约井下生产人力、物力的同时提升了能源使用效率，降低了运行成本。结合矿井以往生产电能消耗相关统计数据，电能管理系统投入运行后，A矿年节约电费可超过百万元，节约电能超过2.0×106kW·h，同时还在一定程度降低了井下作业人员的劳动强度，实现了综合效益的显著提升。
5结语
此次研究所设计的电能管理系统不仅运行安全，而且高效、可靠，能够实现长时间的持续运行，还可对井下各个用电设备电能使用情况进行实时监测，发现异常情况及时发出预警，并且依据作业人员不同需求自动生成相应的数据报表，大幅提升了供电管理质量和用电监测有效性。此外，系统结合监测电气设备各自不同的特色，对其在线监测数据进行了针对性设计，从而确保了数据监测预警的针对性和准确性，为推动矿井现代化发展提供了坚实保障。
参考文献：
［1］赵芳.煤矿配网电网统一电能质量调节器控制策略研究［J］.煤炭技术，2018，37(11)：295-297.
［2］刘平，丁百东，李金艳.煤矿井下电能管理系统的研究与应用［J］.中州煤炭，2015(6)：109-110.
［3］侯自胜.井下能源管理系统的研究与应用［D］.青岛：青岛科技大学，2015.
［4］程卫纲.IDP煤矿电能管理系统在矿山供电中的应用［J］.山西科技，2013，28(3)：64-66.
［5］田艳兵.矿山井下供电系统无功功率因数与节能［J］.煤矿机械，2010，31(6)：190-192.
［6］陈雷.兖矿集团电能量采集管理系统的设计与实现［D］.成都：电子科技大学，2010.
作者：何海涛 单位：山西焦煤集团有限责任公司东曲煤矿
井下电能管理系统的应用 来源：网络整理
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