CN207408826U - 矿用电力监控*** - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种矿用电力监控***，属于煤矿供电技术领域。本实用新型包括监控平台、交换机Ⅰ、监控通信分站、保护器单元、交换机Ⅱ和嵌入式工控机，交换机Ⅱ为交换机Ⅰ与监控平台通信的纽带，嵌入式工控机为保护器单元与监控通信分站通信的纽带；嵌入式工控机独立轮询监控通信分站下接的保护器单元，对得到的数据存储、打包转发进入以太网；监控平台的指令以IP数据报形式下传到嵌入式工控机存储，由嵌入式工控机转换成RS485串行数据传输到保护器单元执行。本实用新型有效地解决了低速RS485串行通信传输占用高速以太网传输带宽的瓶颈，使监控主机与保护器单元之间通信几乎不占用以太网带宽。

Description

矿用电力监控***

技术领域

本实用新型涉及一种矿用电力监控***，属于煤矿供电技术领域。

背景技术

矿井，尤其是煤矿，由于事故高发且事故停机率高，因此自动化生产和信息化管理中需要增加电力监控***。电力监控***不仅是必需装备的设备，而且可以提升煤矿电力***的安全性、可靠性。现有技术中，矿井中的电力监控***主要包括监控主机、交换机、监控通信分站和保护器单元四部分。但是在现有的通信分站中，只设置有一个串口转以太网接口，其不具备存储、打包转发功能，串行数据直接进入以太网传输，大量占用以太网带宽，使其它监控***和视频信号传输不畅，电力监控***本身也会因争夺以太网带宽传输不畅，造成了电力监控数据传输和其它监控***传输相互影响造成传输时断时续、数据丢失、堵塞等现象。

实用新型内容

针对现有技术存在的上述缺陷，本实用新型提出了一种新的矿用电力监控***，其通过增加嵌入式工控机，有效地解决了低速RS485串行通信传输占用高速以太网传输带宽的瓶颈，使监控主机与保护器单元之间通信几乎不占用以太网带宽。

本实用新型是采用以下的技术方案实现的：本实用新型所述矿用电力监控***，包括位于地面上的监控平台，以及位于矿井下的交换机Ⅰ、监控通信分站和保护器单元，其中，监控平台和监控通信分站通过光纤接入交换机Ⅰ构成以太网，保护器单元通过RS485总线接入监控通信分站，还包括位于地面上的交换机Ⅱ和位于监控通信分站内的嵌入式工控机，交换机Ⅱ为交换机Ⅰ与监控平台通信的纽带，嵌入式工控机为保护器单元与监控通信分站通信的纽带；嵌入式工控机独立轮询监控通信分站下接的保护器单元，对得到的数据存储、打包转发进入以太网；监控平台的指令以IP数据报形式下传到嵌入式工控机存储，由嵌入式工控机转换成RS485串行数据传输到保护器单元执行。

保护器单元与监控通信分站之间的通信数据量小，可靠性和抗干扰性能要求高，采用RS485总线串行通信；监控通信分站与监控主机之间采用以太网通信。监控通信分站独立轮询下接的保护器单元，对得到的数据存储、打包转发进入以太网；监控主机的指令以IP数据报形式下传到监控通信分站存储，由监控通信分站转换成RS485串行数据传输到保护器单元执行。通过监控通信分站的打包转换，避免了低速RS485串行通信数据直接在以太网上传输，有效地解决了低速RS485串行通信传输占用高速以太网传输带宽的瓶颈，使监控主机与保护器单元之间通信几乎不占用以太网带宽，避免了电力监控数据传输和其它监控***传输相互影响造成传输时断时续、数据丢失、堵塞等现象。嵌入式工控机经本安转换接口轮询并接在接口上的保护器单元，将各个保护器单元上传的数据，存储、本地显示、打包(TCP/IP数据报)经光纤以太网上传到监控主机、备用机；监控主机的指令(TCP/IP数据报)经光纤以太网传输到监控通信分站嵌入式工控机，转换成RS485串行数据经本安接口传输到保护器单元执行。使电力监控数据只占用很少的以太网带宽。

进一步地，所述监控平台包括监控主机和备用主机，监控主机和备用主机通过光纤构成矿用局域网。

通常情况下，在地面监控室安装一台监控主机、一台备用机、一套力控电力版专业组态软件，组成监控平台；监控主机、备用机通过网线连接监控室核心千兆以太网交换机网口，通过以太网与地面、井下变配电室设备通信。

进一步地，所述监控主机和备用主机均采用Windows XP操作平台，监控主机采用力控FCPower6.0电力版专业组态软件；监控通信分站采用Windows CE.net操作***。

监控平台、监控通信分站、保护器单元都能很方便地在设备上就地操作，进行查询、控制、整定。三级设备独立工作，上级设备和通讯线路的损坏不影响下层设备的运行。主机采用Windows XP操作平台，通信分站采用Windows CE.net操作***，不同内核的操作***使来自网络的计算机病毒不能侵入监控通信分站及其下层设备，有效地保证了井下供电***的安全。

进一步地，所述交换机Ⅰ与至少两台交换机Ⅱ构成以太网拓扑结构，交换机Ⅰ分别与监控主机和备用主机相连，交换机Ⅱ与至少两台监控通信分站相连。

进一步地，所述交换机Ⅱ存储的信息通过备份存储于至少一台交换机Ⅰ，当交换机Ⅱ出现故障时，监控平台通过与交换机Ⅱ相连的交换机Ⅰ进行通信。

交换机Ⅱ主要负责将其他交换机Ⅰ与监控主机进行数据交换，其一旦发生故障将导致承接出现问题，因此将交换机Ⅱ的数据进行实时备份，避免意外造成长时间的故障。通过至少一台交换机Ⅰ进行备份，恢复数据的时候从至少一台交换机Ⅰ从读取相应的数据，完成交换机Ⅱ的功能。

进一步地，所述监控通信分站是一***立工作的小型监控站，由隔爆外壳、交换机、嵌入式工控机、本安转换接口及不间断电源组成。它将其他公司的监控通信分站、防爆交换机、防爆电源等多个设备的功能融为一体，体积小、功能强、减少了外部接线，增强了安全性和稳定性。

进一步地，所述监控通信分站一方面通过RS485总线连接底层设备，另一方面通过光纤以太环网连接顶层计算机，作为井上监控计算机与井下各种保护器单元之间信息的中转、存贮、处理站；完成数据打包、通信协议转换、信息本地显示、***本地监控、操作和整定工作。

在监控通信分站上，可以很方便地操作，对其下挂接的每台保护器单元进行实时数据、整定值、通讯状态、开关运行状态和事件的查询；保护定值整定与修改；时钟校定、运行调试与保护试验；遥控分、合闸；通讯规约设置等各种操作，也可以进行监控通信分站自身的IP地址和网络设置。

进一步地，所述保护器单元包括高爆保护器单元、馈电保护器单元、磁力起动器保护器单元、照明信号保护器单元、移变高低压头保护器单元和组合保护器单元，通过RS485总线连接至监控通信分站，完成对电力设备和线路的保护和电路测量、数据采集、数据传输及控制执行工作。

进一步地，所述以太网为光纤通信环网，位于多台监控通信分站之间，监控通信分站与通讯接口之间，通过光缆相互连接组成光纤以太环网，作为井下通讯传输平台，传送各种参数、数据和控制信号。

本实用新型的有益效果是：采用本实用新型所述的矿用电力监控***，其通过增加嵌入式工控机，有效地解决了低速RS485串行通信传输占用高速以太网传输带宽的瓶颈，使监控主机与保护器单元之间通信几乎不占用以太网带宽；其通过增加交换机Ⅱ，将交换机Ⅱ的数据进行实时备份，避免意外造成长时间的故障，提高***稳定性。

附图说明

图1是本实用新型的结构原理框图。

具体实施方式

为了使本实用新型目的、技术方案更加清楚明白，下面结合实施例，对本实用新型作进一步详细说明。

实施例一：

如图1所示，本实用新型所述矿用电力监控***，包括位于地面上的监控平台，以及位于矿井下的交换机Ⅰ、监控通信分站和保护器单元，其中，监控平台和监控通信分站通过光纤接入交换机Ⅰ构成以太网，保护器单元通过RS485总线接入监控通信分站，还包括位于地面上的交换机Ⅱ和位于监控通信分站内的嵌入式工控机，交换机Ⅱ为交换机Ⅰ与监控平台通信的纽带，嵌入式工控机为保护器单元与监控通信分站通信的纽带；嵌入式工控机独立轮询监控通信分站下接的保护器单元，对得到的数据存储、打包转发进入以太网；监控平台的指令以IP数据报形式下传到嵌入式工控机存储，由嵌入式工控机转换成RS485串行数据传输到保护器单元执行。

保护器单元与监控通信分站之间的通信数据量小，可靠性和抗干扰性能要求高，采用RS485总线串行通信；监控通信分站与监控主机之间采用以太网通信。监控通信分站独立轮询下接的保护器单元，对得到的数据存储、打包转发进入以太网；监控主机的指令以IP数据报形式下传到监控通信分站存储，由监控通信分站转换成RS485串行数据传输到保护器单元执行。通过监控通信分站的打包转换，避免了低速RS485串行通信数据直接在以太网上传输，有效地解决了低速RS485串行通信传输占用高速以太网传输带宽的瓶颈，使监控主机与保护器单元之间通信几乎不占用以太网带宽，避免了电力监控数据传输和其它监控***传输相互影响造成传输时断时续、数据丢失、堵塞等现象。嵌入式工控机经本安转换接口轮询并接在接口上的保护器单元，将各个保护器单元上传的数据，存储、本地显示、打包(TCP/IP数据报)经光纤以太网上传到监控主机、备用机；监控主机的指令(TCP/IP数据报)经光纤以太网传输到监控通信分站嵌入式工控机，转换成RS485串行数据经本安接口传输到保护器单元执行。使电力监控数据只占用很少的以太网带宽。

所述监控平台包括监控主机和备用主机，监控主机和备用主机通过光纤构成矿用局域网。通常情况下，在地面监控室安装一台监控主机、一台备用机、一套力控电力版专业组态软件，组成监控平台；监控主机、备用机通过网线连接监控室核心千兆以太网交换机网口，通过以太网与地面、井下变配电室设备通信。

所述监控主机和备用主机均采用Windows XP操作平台，监控主机采用力控FCPower6.0电力版专业组态软件；监控通信分站采用Windows CE.net操作***。监控平台、监控通信分站、保护器单元都能很方便地在设备上就地操作，进行查询、控制、整定。三级设备独立工作，上级设备和通讯线路的损坏不影响下层设备的运行。主机采用Windows XP操作平台，通信分站采用Windows CE.net操作***，不同内核的操作***使来自网络的计算机病毒不能侵入监控通信分站及其下层设备，有效地保证了井下供电***的安全。

所述交换机Ⅰ与至少两台交换机Ⅱ构成以太网拓扑结构，交换机Ⅰ分别与监控主机和备用主机相连，交换机Ⅱ与至少两台监控通信分站相连。所述交换机Ⅱ存储的信息通过备份存储于至少一台交换机Ⅰ，当交换机Ⅱ出现故障时，监控平台通过与交换机Ⅱ相连的交换机Ⅰ进行通信。交换机Ⅱ主要负责将其他交换机Ⅰ与监控主机进行数据交换，其一旦发生故障将导致承接出现问题，因此将交换机Ⅱ的数据进行实时备份，避免意外造成长时间的故障。通过至少一台交换机Ⅰ进行备份，恢复数据的时候从至少一台交换机Ⅰ从读取相应的数据，完成交换机Ⅱ的功能。

所述监控通信分站是一***立工作的小型监控站，由隔爆外壳、交换机、嵌入式工控机、本安转换接口及不间断电源组成。它将其他公司的监控通信分站、防爆交换机、防爆电源等多个设备的功能融为一体，体积小、功能强、减少了外部接线，增强了安全性和稳定性。

所述监控通信分站一方面通过RS485总线连接底层设备，另一方面通过光纤以太环网连接顶层计算机，作为井上监控计算机与井下各种保护器单元之间信息的中转、存贮、处理站；完成数据打包、通信协议转换、信息本地显示、***本地监控、操作和整定工作。在监控通信分站上，可以很方便地操作，对其下挂接的每台保护器单元进行实时数据、整定值、通讯状态、开关运行状态和事件的查询；保护定值整定与修改；时钟校定、运行调试与保护试验；遥控分、合闸；通讯规约设置等各种操作，也可以进行监控通信分站自身的IP地址和网络设置。

所述保护器单元包括高爆保护器单元、馈电保护器单元、磁力起动器保护器单元、照明信号保护器单元、移变高低压头保护器单元和组合保护器单元，通过RS485总线连接至监控通信分站，完成对电力设备和线路的保护和电路测量、数据采集、数据传输及控制执行工作。

所述以太网为光纤通信环网，位于多台监控通信分站之间，监控通信分站与通讯接口之间，通过光缆相互连接组成光纤以太环网，作为井下通讯传输平台，传送各种参数、数据和控制信号。

本实用新型所述的矿用电力监控***，其通过增加嵌入式工控机，有效地解决了低速RS485串行通信传输占用高速以太网传输带宽的瓶颈，使监控主机与保护器单元之间通信几乎不占用以太网带宽；其通过增加交换机Ⅱ，将交换机Ⅱ的数据进行实时备份，避免意外造成长时间的故障，提高***稳定性。

实施例二：

下面以具体某煤业供电***为例，对本实用新型进行进一步解释。

某煤业供电***包括地面35KV变电站、井下中央变电所、北翼集中变电所、北翼一变、北翼二变等组成。

地面35KV变电站已建成监控***，可以通过监控主机后台接入电力监控***。井下中央变电所有23面矿用一般高压进出线柜；北翼集中变电所有13台高爆开关；北翼一变有13台高爆开关；北翼二变有12台高爆开关；南翼集中变电所有17台高爆开关、19台低压馈电开关，在南翼集中变电所***1000m范围内分别有4台需要计量用电量的低压馈电开关；东四三变有13台高爆开关、17台低压馈电开关，在东四三变***1000m范围内分别有4台需要计量用电量的低压馈电开关；东四一变有15台高爆开关、11台低压馈电开关，在东四一变***1000m范围内分别有7台需要计量用电量的低压馈电开关；共1个地面变电所，6个井下变电所、29台6KV矿用一般高压开关柜、71台高爆开关、103台低压馈电开关、矿用一般低压开关柜12条低压线路。

某煤业的井下湿度较大，巷道情况复杂，供电线缆接头多，容易发生短路故障。某煤业已建成地面、井下以太环网，在地面35KV变电站、井下中央变电所、南翼集中变电所、北翼集中变电所、北翼一变、东四三变安装交换机Ⅱ，在井下安装嵌入式工控机，对地面35KV变电站6KV侧2台总开601#、602#和4条下井线路的分开6105#、6210#、6101#、6204#进行改造，更换保护器单元，并进行防越级跳闸闭锁。保护器单元主要包括高爆保护器单元、馈电保护器单元、磁力起动器保护器单元、照明信号保护器单元、移变高低压头保护器单元和组合保护器单元。通过地面、井下以太环网进行电力监控***数据传输，通过各变配电室间光缆传递防越级跳闸闭锁信号。

本实用新型所述的矿用电力监控***还能实现以下有益效果：(1)安全性：把煤矿电力***每条线路电压、电流、零序电压、零序电流实时数据、历史数据、运行曲线显示在监控主机屏幕上，使值班电力调度通过实时参数、曲线和安全运行历史参数、曲线的对比了解电路运行的安全状态，评估故障隐患，矿用电力监控***变人工值守的故障发生后处理事故为故障发生前消除隐患和自动保护，提升了煤矿电力***的安全性。(2)可靠性:监控主机显示***内每台设备电流、电压的实时参数、历史参数、开关运行历史曲线、故障跳闸时间、故障跳闸原因、故障跳闸时的电流值及故障跳闸前后的电流、电压、零序电流、零序电压波形，根据这些数据和曲线可以很容易分析出具体故障设备和故障原因，一次解决，使故障不再反复，提升电力***的可靠性。(3)使用更合理：矿用电力监控***显示、记录煤矿电力***负荷情况，运行情况，线路故障状态，便于值班调度人员可以更好地根据生产需要和线路负荷指示进行负荷分配、电力调度、生产指挥和紧急突发情况处理。(4)方便维护：根据电力监控***的记录、显示，在生产的间隙对显示有隐患(性能降低)的电器设备和线路进行测试、维护，可以消除隐患，排除故障。如果监控到控制电动机的磁力起动器，基本可以保证不烧电机。(5)方便管理：显示、记录井下每条线路的工作时间(开关的开停时间)、负荷大小、用电量，并生成报表，方便矿上考核、管理。(6)节能降耗：矿用电力监控***显示、记录电路的电流、电压、有功功率、无功功率、功率因数，为井下电路负荷分配、线路改造、无功补偿、节能降耗提供数据依据。(7)减员增效：矿用电力监控***遥控操作进行电路停/送电、集中遥调整定电器设备定值数，使操作、整定更及时、更准确，避免误操作和整定错误。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而己，并不以本实用新型为限制，凡在本实用新型的精神和原则之内所作的均等修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型的专利涵盖范围内。

Claims (9)

1.一种矿用电力监控***，包括位于地面上的监控平台，以及位于矿井下的交换机Ⅰ、监控通信分站和保护器单元，其中，监控平台和监控通信分站通过光纤接入交换机Ⅰ构成以太网，保护器单元通过RS485总线接入监控通信分站，其特征在于，还包括位于地面上的交换机Ⅱ和位于监控通信分站内的嵌入式工控机，交换机Ⅱ为交换机Ⅰ与监控平台通信的纽带，嵌入式工控机为保护器单元与监控通信分站通信的纽带；嵌入式工控机独立轮询监控通信分站下接的保护器单元，对得到的数据存储、打包转发进入以太网；监控平台的指令以IP数据报形式下传到嵌入式工控机存储，由嵌入式工控机转换成RS485串行数据传输到保护器单元执行。

2.根据权利要求1所述的矿用电力监控***，其特征在于，所述监控平台包括监控主机和备用主机，监控主机和备用主机通过光纤构成矿用局域网。

3.根据权利要求2所述的矿用电力监控***，其特征在于，所述监控主机和备用主机均采用Windows XP操作平台，监控主机采用力控FCPower6.0电力版专业组态软件；监控通信分站采用Windows CE.net操作***。

4.根据权利要求2所述的矿用电力监控***，其特征在于，所述交换机Ⅰ与至少两台交换机Ⅱ构成以太网拓扑结构，交换机Ⅰ分别与监控主机和备用主机相连，交换机Ⅱ与至少两台监控通信分站相连。

5.根据权利要求1或4所述的矿用电力监控***，其特征在于，所述交换机Ⅱ存储的信息通过备份存储于至少一台交换机Ⅰ，当交换机Ⅱ出现故障时，监控平台通过与交换机Ⅱ相连的交换机Ⅰ进行通信。

6.根据权利要求1所述的矿用电力监控***，其特征在于，所述监控通信分站是一***立工作的小型监控站，由隔爆外壳、交换机、嵌入式工控机、本安转换接口及不间断电源组成。

7.根据权利要求1或6所述的矿用电力监控***，其特征在于，所述监控通信分站一方面通过RS485总线连接底层设备，另一方面通过光纤以太环网连接顶层计算机，作为井上监控计算机与井下各种保护器单元之间信息的中转、存贮、处理站；完成数据打包、通信协议转换、信息本地显示、***本地监控、操作和整定工作。

8.根据权利要求1所述的矿用电力监控***，其特征在于，所述保护器单元包括高爆保护器单元、馈电保护器单元、磁力起动器保护器单元、照明信号保护器单元、移变高低压头保护器单元和组合保护器单元，通过RS485总线连接至监控通信分站，完成对电力设备和线路的保护和电路测量、数据采集、数据传输及控制执行工作。

9.根据权利要求1所述的矿用电力监控***，其特征在于，所述以太网为光纤通信环网，位于多台监控通信分站之间，监控通信分站与通讯接口之间，通过光缆相互连接组成光纤以太环网，作为井下通讯传输平台，传送各种参数、数据和控制信号。