浅谈煤矿井下变电所高压供电监控系统模块设计与应用

  摘要:结合煤矿井下供电系统的特点，以6kV供电回路作为监控对象，设计了煤矿井下变电所高压供电监测系统，可实现对高压配电开关的电压、

  电力是煤矿井下重要的动力来源，由于井下工作环境恶劣，端线、挤压短路、过负荷、漏电等故障时有发生，在这些故障发生之前，在高压配电开关处往往会伴随着一系列的征兆，包括电压电流的急剧变化、温度的上升等。

  本文设计的高压供电监控系统能将这些特征量实时上传至井上监控中心，减少故障发生的概率，当故障发生时可快速定位，提高排除一些故障的工作效率，进而减少因电力系统的故障造成的财产损失。通过地面计算机的控制，能轻松实现对开关的分、合闸操作，提高供电系统管理的水平。供电监控系统和供电系统相对独立，当监控系统发生故障时，不会对高压供电系统产生一定的影响，但能轻松实现对高压供电系统的实时监测和控制。

  煤矿井下供电监控系统的结构图如图1所示，总系统结构为DCS型(集散型)分布式计算机监控，分为地面监控站和井下监控站，两者之间采用方式，各个井下变电站负责对本变电站监控信息的采集，采集的数据存放在井下变电站的控制器缓存区中，当地面变电站向井下变电站发出访问指令时，各个井下变

  电站发送自己缓冲区的所有数据，地面变电站可以将井下监测数据实时显示在软件监控界面，并能够准确的通过情况向井下变电站发出分、合闸操作指令。

  煤矿井下的常用的通信方式有:RS-485、CAN总线、光纤通信、Zigbee组网等方式，为了简化供电监控系统的结构在地面计算机和井下变电站之间的通信方式，选择为带光电隔离的RS-485，其接线线m，能够完全满足井上PC到井下变电站的距离要求，通过光电隔离技术增强信号的抗干扰性。数据采集器到变电站的距离较近，能够使用RS-232通信方式，其接线主控

  公司推出的一款具有256KiB存储容量的。它的特点是具有极低的功耗，只需2.2~3.6V的直流供电。在低功耗基础上集成更为丰富的外设，即有3个16位定时器、1个高速12位模/数转换器UART、SPI和12C串行通信、WDT看门狗定时器、Pl￣P10端口等，该芯片能应用于模拟和数字传感器系统,系统主要利用MSP430F5438，能轻松实现采煤机电气控制器的基本功能，并可降低系统功耗。2.2完全隔离型RS-485电路设计在井下变电站和井上监控平台之间的通信方式选择为RS-485，芯片选行为

  M2587E，该芯片是ADI推出的单电源供电的隔离型芯片，SOW￣20封装，传输速率为500Kibit/s，隔离电压2.5kV，被大范围的应用在工控、电力等需要隔离RS-485的场合。

  完全隔离型RS-485电路原理图如图2所示，为降低线路中的共模电压、雷击、浪涌电压等对通信的干扰，在总线电路取的保护的方法如下:在VA、VB管脚上串接RT

  。该电阻的阻值范围是4~10Ω，VA、VB管脚对地接TVS管，也能采用电阻和

  在井下变电所的高压供电监控系统中，利用MAX3232ESE实现TTL和RS-232之间的电平转换，设计电路如图3所示，其中RX1、TX1接单片机的串口，RX232￣1、TX232￣1分别数据采集器的RS-232专用串口，进行数据传输。同时，为增加系统的扩展性，预留一路串口，方便以后硬件结构的升级。图3RS-232通信电路原理

  选型为DS18b20芯片，实时采集开关低压腔体内部的温度，并将温度信息实时上传给井上监控中心。

  DS18B20的温度读取主要是通过对其DQ引脚读、写高低电平的时序来实现，为增加DS18B20的驱动能力，在DS18B20的DQ引脚上增加一个上拉电阻，保证在所有的读、写过程中被可靠置高或者置低，电路原理如图4所示。温度读取过程中，主要由初始化时序、读时序、写时序。所有时序都是将主机作为主设备，单总线器件作为从设备，而每一次命令和数据的传输都是从主机主动启动写时序开始，如果要求单总线器件回送数据，在进行写命令后，主机需启动读时序完成数据接收。

  采用单总线结构，通过对温度传感器的信号线的读、写操作，能轻松实现对温度数据的读取，DS18B20的高速暂存存储器由9个字节组成，其分配如表1所示。当温度转换命令发布后，经转换所得的温度值以二字节补码形式存放在高速暂存存储器的第0个和第1个字节。单片机可通过单线接口读到该数据，读取时低位在前，高位在后，数据格式如表1所示。对应的温度计算:当符号位S＝0时，直接将二进制位转换为十进制;当S＝1时，先将补码变为原码，再计算十进制值。表1是对应的一部分温度值。第九个字节是冗余检验字节。

  在DS1820测温程序设计中，向DS1820发出温度转换命令后，程序总要等待DS1820的返回信号，一旦某个DS1820接触不良或断线时，将没有返回信号，msp430单片机的P6.2引脚与DS18B20的DQ引脚连接。3.2

  上位机软件的最大的作用是通过井上监控平台，对煤矿井下高压供电系统的配电开关状态进行实时的显示并存储状态信息，当系统发生故障时，方便历史数据查询、调用。对于井下高压配电开关的操作功能最重要的包含:分闸、合闸、复位，在进行配电开关操作时，需要先输入操作密码，避免随意操作造成事故。

  针对用户变电站（一般为35kV及以下电压等级），通过微机保护设施、开关柜综合测控装置、电气接点无线测温

  网络技术和信息传输技术，集保护、监测、控制、通信等功能于一体的开放式、网络化、单元化、组态化的系统，适用于35kV及以下电压等级的城网、农网变电站和用户变电站，可实现对变电站全方位的控制和管理，满足变电站无人或少人值守的需求，为变电站安全、稳定、经济运行提供了坚实的保障。

  工业，建筑，学校，商业综合体等35kV及以下用户端供配电自动化系统工程设计、施工和运行维护。

  Acrel-2000Z电力监控系统采用分层分布式设计，可分为三层：站控管理层、网络通信

  （1）实时监测：直观显示配电网的运作时的状态，实时监测各回路电参数信息，动态监视各配电回路有关故障、告警等信号。

  （7）电能统计报表：系统具备定时抄表汇总统计功能，用户都能够自由查询自系统正常运行以来任意时间段内各配电节点的用电情况。

  网络支撑，并依据使用的状况做内部的调整，提供长时间的稳定电压和电流，所以要

  技术研究与应用 /

  无人值守 /

  的设计及应用 /

  的应用研究 /

  的设计及应用 /

  的研究与应用 /

  现场的应用 /

  或故障时随时报警，调度员能够准确的通过故障原因决定怎么样处理，有效地防止事故扩大，

  的应用 /

  的应用研究 /

  的主要原理和应用研究 /

  的探讨与产品选型 /

  一时间内不难得知被困人员的基本情况，便于救护工作的安全和高效运作，便于事故救助工作的开展。

  和复杂环境下传输的问题，目前已有大量应用将多传感器信息融合技术和CAN总线技术用于

  中的应用 /

  i.MXRTxxx里FLEXSPI_MCR0寄存器保留位会造成IP CMD读写异常？

  【量子计算机重构未来 阅读体验】+量子计算机的原理究竟是什么以及有哪些应用