技术方案和设备配置

1 系统层次结构和布置：

KJ516电力监控管理系统由应用层、监控管理层、网络通讯层、现场设备层共四层构成。

电力监控管理系统层次结构示意图

电力监控管理系统布置示意图

2 分层结构和设备配置

2.1 应用层

应用层由通过网络与监控服务器连接的计算机终端工作站和相应的终端软件构成，计算机终端软件有C/S模式和B/S模式两种，办公计算机可作为终端工作站。

2.2 监控管理层

监控管理层由监控中心设备构成；根据不同监控功能要求，基本配置有监控服务器、显示器、音箱、UPS不间断电源、打印机和监控组态功能软件，网络选配设备有光纤网络交换机、防火墙，多媒体监控扩展配置有监控维护工作站、web服务器、IP网络电话交换机、视频服务器、IP网络广播控制器、摄像机、电话机、网络话筒和应用软件。

监控中心设备构成示意图

2.3 通讯网络层

通讯网络层由传输网络和现场采集网络两层网络构成；
传输网络有万兆冗余环网、千兆环网、百兆光纤网和现场总线网4种形式，万兆冗余以太环网，环网采用环网交换机和光纤构成，百兆光纤网可采用光纤与数据传输分站构成，光纤网络的传输距离可达40km，现场总线网用于传输距离和信息量不太大的系统，采用通讯双绞线与数据传输分站构成。如果现场具有网络交换机和网络接口，现场设备可以通过数据传输分站可以直接接入；
现场采集网络为GD-BUS双向多主式实时工业现场总线，同时兼容CAN工业现场总线和RS485现场总线，包括数据传输分站、信号隔离器、通讯缆线，由数据传输分站采用现场总线方式通过通讯双绞线与现场设备连接构成现场采集网络，现场设备可直接挂接于通讯线路上，井下非本质安全型设备需通过信号隔离器接入数据传输分站，可分别采用GD-BUS、CAN、RS485通讯方式，传输距离可达5km。

三种通讯网络型式构成示意图

a、冗余环网

b、百兆电力监控专网

c、现场总线网

2.4现场设备层

现场设备层按功能分为电力监控、环境监控、多媒体监控3个部分。
电力监控部分用于监控保护高低压电力开关、变压器等电力设备，现场设备为具有GD-BUS、CAN、RS485中通讯功能的电力开关、报警器、监测分站和传感器，主要有高压开关、低压开关、照明综合保护器、监测分站、温度传感器，报警器由数据传输分站控制，变压器的温度监测保护通过监测分站和温度传感器实现，现场设备通过现场总线接入现场采集网络，监控系统对现场设备的监控功能依赖于现场设备功能的支持，每台数据传输分站可以接入64个现场设备，数据传输分站还具有所监控设备的状态、数据显示和设置、操作、报警功能。
环境监控部分用于监测现场的温度、烟雾、湿度、人员等环境参数，现场设备为监测分站和各类传感器，各类传感器接入监测分站，监测分站通过现场采集网络接入数据传输分站，每台监测分站可以接入8个传感器，可根据需要设置多个监测分站。
多媒体监控部分用于网络视频监视、网络电话、网络广播等多媒体监控应用，现场设备为多媒体网关、网络摄像机、电话、音箱，多媒体网关通过数据传输分站接入传输网络，多媒体设备分别接入多媒体网关，可以接入2~4台摄像机、2部电话、20~40W音箱组。

• SGZB-07A高压配电装置综合监控保护器

适用于煤矿井下防爆配电装置中，为供电设备、供电线路和用电负荷提供安全保护。

• SGZB-07M高压电动机综合监控保护器

适用于煤矿井下防爆磁力启动器、软启动器中，为电动机提供安全保护

• SGZB-07D高压配电综合监控保护器

适用于煤矿矿用一般型高压开关柜中，为供电设备、供电线路和用电负荷提供安全保护

• SDZB-07A低压配电装置综合监控保护器

适用于煤矿低压配电装置中，实现对配电设备和线路监测、计量和远程操作控制，具有多种漏电保护、分时峰谷计量、多级漏电和过载预警功能、漏电定值跟踪设置功能。

• SDZB-07M低压电动机综合监控保护器

适用于短路、堵转、超长时间起动、过热、过载、反时限、断相、三相不平衡、相序错、欠压、过压、漏电闭锁等电动机保护，所有保护功能均可根据需要单独设置、选择投退和调整。能够对电动机内部和外部的对称故障和不对称故障进行预警和快速处理，对电动机的发热采用传感器实测温度和电参数建立电动机发热模型进行过热保护。

• GZB14-K矿用高压智能计量监控保护器

适用于煤矿高压防爆配电设备、供电线路的全面安全保护、运行监测、计量和远程操作控制。

• DZB14-K矿用低压智能计量监控保护器

适用于煤矿低压配电装置中，实现对配电设备和线路监测、计量和远程操作控制，采用彩色高分辨率液晶显示器，实时监测、分析和显示设备的电参数。

• KJJ127矿用隔爆兼本安型网络交换机

适用于在煤矿井下爆炸性环境，为煤矿设备提供接入平台，是构建煤矿自动化信息平台核心设备。

• KJ516-F8矿用本安型分站

适用于监控系统组建现场通讯网络，可应用于井下变电所、机电设备、采掘设备、环境监测、风水管路的监测监控

KJ516煤矿电力监控管理系统相比于现有的电力监控系统具有以下特点：
1、系统产品均为工业级设计，通过国家检验中心的性能检验和防爆安全检验，监控系统和配套产品均具有防爆检验证书和安标证书，Ⅳ级电磁兼容性试验和Ⅳ级湿热、振动、冲击、碰撞试。
2、系统主干网为万兆、千兆光纤冗余工业以太环网，网络终端配置有视频服务器、IP电话网关、光纤收发器，可接入视频摄像机、通讯电话、语音广播、监控分站、监控设备，实现矿井的监控数据、文档、视频、语音、通讯。
3、主干网到现场分站的传输网络有光纤和双绞线传输，传输距离远，网络结构灵活，布线简单，交换机可覆盖6个远距离分站（变电所）的范围，减少设备投资。
4、现场监控网络有100M冗余工业以太环网、本安型GD-BUS现场工业总线、本安型CAN现场工业总线、本安型RS485现场总线四种，可根据投资规模和现场设备情况构建监控网络。
5、现场监控分站具有以太网、GD-BUS、CAN、RS485四种通讯接口。
6、具有远程操作控制功能：实现遥测、遥控、遥调、遥信的"四遥"，并且遥控操作具有单台、多台编组、时间预置、相关联动、条件闭锁等多种方式，能够对设备、一个变电所、一个区域或者几个区域的多台开关编组远程操作，能够设置应急操作编组预案，在发生瓦斯突出等事故时，能迅速按照预案停送指定区域的电源，发生大面积事故停电时，恢复区域的供电；对指定的开关能通过分析选择最佳送电线路，编组操作，实现恢复送电；
7、现场监控站具有供电系统状态和数据曲线显示、故障预警和报警、远程操作闭锁功能，便于井下现场值班和检修人员查询系统状况和数据、事件、故障纪录，及时发现和处理事故，同时，现场人员根据需要可以控制禁止或允许远程操作。
8、数据统计和系统管理功能：有运行统、次数统计、故障统计、操作统计、分类统计报表，有考核分析设定和考核结果，有最大值、最小值、平均值、累计值等，有任一时段的数据、曲线、图表的查询功能。
9、具有远程操作管理功能，有管理员、操作员、监测员等不同级别的授权设置，有操作向导、操作闭锁等操作保护,操作简捷、准确、快速、方便，可在计算机上回放事故发生历史过程。
10、相关配套软件：有现场组态软件，可由用户在线设计、编辑、修改电力系统界面；有远程服务软件，可通过网络远程服务，及时为用户升级、修改、编辑系统软件；有定值整定、录波分析、节电分析、用电管理等软件，有煤矿供电设计计算、线损计算、无功优化计算、电力系统分析、设备数据资料库软件等。
11、多种电压等级和监控功能的监控装置：从127V～35KV的地面、井下、本安、隔爆等电压等级和防爆类型，有监测、监测＋控制、监测＋控制＋保护等不同功能，有外接、内置、更换等多种接入方式的监控装置。
12、配有模拟量和开关量采集模块：能够采集监测机构位置、馈电状态、温度、速度、压力、流量、煤位、水位、烟雾、风速等参数。
13、电力监控装置均设计有电力计量模块，计量精度0.5级，监测参数可达30个以上，具有峰谷分时计量功能，数据本地存储，长期掉电不丢失数据。
14、系统配备的综合监控保护器特点：
15、保护、计量、通讯和显示采用3个独立运行的CPU，24位A/D采样，连续数字化整定，保护参数设置达到0.01，时间步长10毫秒，最小速断保护时间20毫秒：有电力计量模块，计量精度0.5级。
16、21项保护、30多项监测数据、8种监控报警功能、3种设置调校方式，并有设置功能。
17、具有4种漏电监测模式，定位漏电线路，低压线路具有线路绝缘值连续监测报警功能，监测线路的绝缘状况，给出连续的绝缘值曲线，预报线路绝缘值，线路绝缘发生变化或接近整定值时，提前预告报警，提醒及时检修。
18、过流和时间保护、失压延时保护功能与操作后备电源配合，解决煤矿供电安全的过流、接地、电压波动造成的越级跳闸。
19、有开关腔内温度监测和元器件温度监测，及时预报开关温度变化。
20、两路内置后备电源，失电时实现数据实时上传，装置动作；显示屏可选配本安后备电源，支持设备事故状态下的就地显示数据查询，供电时间1小时，并具有休眠功能。
21、具有外接报警器、模拟量、开关量监测接口，开关量控制开出接口，可现场报警，可直接接入温度、水位、压力、位置等传感器。
22、同时生成7种（高压）和9种（低压）录波曲线和数据，具有零序电压、零序电流录波、控制电源录波功能。
23、现场配置设备具有本安型GD-BUS冗余现场总线通讯接口，能实时上传事件和故障信息，可接入本安型监控网络；有无线传输型通讯方式，现场设备不需通讯线路连接，便于扩展增加和现场设备布置。

平顶山煤业集团一矿

具有电力监控管理、环境监控、通讯、广播功能，采用矿井网络平台接入通讯方式。

监控范围：全矿井35个变电所（配电点），其中地面6kV变电所13座，井下6kV变电所22座；共监控设备909台，其中：高压开关353台，低压开关470台，变压器86台。

建立电力调度监控中心，现场变电所监控、通讯、广播网络，配置监控设备1199台套。

工程分为三期，2011年1月一期工程完成，投入运行。

平顶山煤业十一矿

具有电力监控管理、环境监控、网络通讯、网络广播和局部通风机、运输线、斜巷绞车、掘进工作面供电监控功能，采用网络平台接入通讯方式。

监控范围：全矿井28个变电所（配电点），其中地面6KV变电所15座，井下6kV变电所（配电点）13座；共监控设备963台，其中：高压开关326台，低压开关558台，变压器79台。

建立电力调度监控中心和现场变电所监控、通讯、广播网络，配置监控设备1248台套。

工程分为二期，2011年8月一期工程完成投入运行。

平顶山煤业十二矿

具有电力监控管理、网络广播、井下局部通风机远程监控功能，采用网络平台接入通讯方式。

监控范围：全矿井11个变电所（配电点），其中地面6kV变电所5座，井下6kV变电所6座；共监控设备254台，其中：高压开关155台，低压开关99台。

建立电力调度监控中心和现场变电所监控、通讯、广播网络，配置监控设备358台套。

工程分为三期，2008年6月投入运行。

平顶山煤业集团首山矿

具有电力监控管理、环境监控功能，采用矿井网络平台接入通讯方式。

监控范围：全矿井12个变电所（配电点），其中地面35KV变电所1座， 6KV变电所2座，井下6kV变电所（配电点）9座；共监控设备474台，其中：高压开关171台，低压开关296台，变压器7台。

建立电力调度监控中心，现场变电所监控、通讯、广播网络，配置监控设备221台套。

工程分为二期，2010年5月一期工程完成投入运行，2010年8月二期完成。

山西霍州煤电集团曹村矿

具有电力监控管理、网络广播、网络电话、视频监控功能，采用网络平台接入通讯方式。

监控范围：全矿井11个变电所（配电点），其中地面35kV变电所1座，6kV变电所3座，井下6kV变电所7座；共监控设备267台，其中：高压开关185台，低压开关82台。

建立电力调度监控中心和现场变电所监控、通讯、广播网络，配置监控设备192台套。

2012年3月投入运行。

山西霍州煤电集团三交河煤矿

具有电力监控管理、视频监控功能，采用网络平台组网方式。

监控范围：全矿井14个变电所（配电点），其中地面35kV变电所1座，6kV变电所3座，井下6kV变电所（配电点）10座；共监控设备179台，其中：高压开关99台，低压开关80台。

建立电力调度监控中心和现场变电所监控、视频监视系统，配置监控设备216台套。

工程分为二期，2010年2月投入运行。

河南义马煤业集团义络煤矿

具有电力监控管理系统、视频监控、IP网络电话系统，采用自组百兆光纤网络通讯方式。

监控范围：全矿井26个变电所（配电点），其中地面6kV变电所4座，井下6kV变电所（配电点）22座；共监控设备291台，其中：高压开关189台，低压开关102台。

建立电力调度监控中心和现场变电所监控、电话通讯网络、视频监视系统，配置监控设备392台套。

工程于2008年6月投入运行。

河南义马煤业集团千秋煤矿

具有电力监控管理、视频监控、水泵自动化控制功能，采用网络平台接入通讯方式。

监控范围：全矿井26个变电所（配电点），其中地面6kV变电所10座，井下6kV变电所（配电点）16座；共监控设备326台，其中：高压开关194台，低压开关132台。

建立电力调度监控中心和现场变电所监控、电话通讯网络、视频监视系统，配置监控设备292台套。

2008年1月投入运行。

山东枣矿集团高庄煤矿

具有电力监控管理、视频监控功能，采用自组百兆光纤网络通讯方式。

监控范围：全矿井13个变电所（配电点），其中地面35kV变电所1座，6kV变电所10座，井下6kV变电所（配电点）16座；共监控设备244台，其中：高压开关175台，低压开关69台。

建立电力调度监控中心和现场变电所监控、视频监视系统，配置监控设备184台套。

2009年10月投入运行。

山东淄矿集团唐口煤矿

具有电力监控管理、变电所环境监控、网络电话、管道风压、水压监控系统、视频监控功能，采用网络平台接入通讯方式。

监控范围：井下6kV变电所5座，共监控设备177台，其中：高压开关102台，低压开关75台。

建立电力调度监控中心和现场变电所和风水管道监控、视频监视系统，配置监控设备373台套。

2011年8月投入运行。

山西兰花科创集团伯方煤矿

具有电力监控管理功能，采用网络平台接入通讯方式。

监控范围：井下6kV变电所10座，共监控设备160台，其中：高压开关73台，低压开关87台。

建立电力调度监控中心和现场变电所监控网络，配置监控设备110台套。

2010年8月投入运行。

山西煤销集团三元煤业福达煤矿

具有电力监控管理功能，采用自组百兆光纤网络通讯方式。

监控范围：地面35kV变电所1座，井下6kV变电所3座，共监控设备为高压开关52台。

建立电力调度监控中心和现场变电所监控网络，配置监控设备55台套。

2011年10月投入运行。

河南煤化永煤集团陈四楼煤矿

具有电力监控管理、变电所环境监控、网络电话、网络广播、液晶大屏幕显示功能，采用网络平台接入通讯方式。

监控范围：井下6kV变电所12座，共监控设备186台，其中：高压开关140台，低压开关46台。

建立电力调度监控中心和现场变电所监控网络，配置监控设备269台套。

2011年5月投入运行。

河南煤化永煤集团车集煤矿

具有电力监控管理、变电所环境监控、网络电话、网络广播功能，采用网络平台接入通讯方式。

监控范围：井下6kV变电所8座，共监控设备222台，其中：高压开关144台，低压开关78台。

建立电力调度监控中心、液晶大屏幕和现场变电所监控网络、视频监控、网络广播、网络电话系统，配置监控设备292台套。

2011年8月投入运行。